關(guān)于燃氣—蒸汽聯(lián)合循環(huán)機組自動控制系統(tǒng)的研究

黃坤明

摘 要：隨著科技的飛速發(fā)展，發(fā)電廠對于自動控制系統(tǒng)的利用也越來越成熟。燃氣-蒸汽聯(lián)合循環(huán)機組的自動控制系統(tǒng)是我國電廠主要的控制系統(tǒng)，其先進性、穩(wěn)定性受到廣泛青睞。這里我們也要對其進行一定的思考，為更好提高電廠的自動控制技術(shù)提供參考。

關(guān)鍵詞：燃氣-蒸汽聯(lián)合；循環(huán)機組；自動控制系統(tǒng)

中圖分類號：TM611.3 文獻標識碼：A 文章編號：1671-2064（2017）09-0170-01

1 燃氣蒸汽循環(huán)機組的特點

燃氣—蒸汽聯(lián)合循環(huán)發(fā)電裝置由于其具有高效低耗、起動快、可用率高、投資省、建設(shè)周期短及環(huán)境污染少等優(yōu)點，越來越得到世界各國的重視而迅速發(fā)展。具體來說：首先，循環(huán)機組可以將燃料釋放出的熱量在渦輪機中進行熱膨脹做功，將熱能轉(zhuǎn)化為機械能，再讓機械對燃氣輪發(fā)電機做功產(chǎn)生電能。其次，將燃氣輪機會將剩余熱量導(dǎo)入熱鍋爐，利用剩余熱能，在鍋爐中產(chǎn)生水蒸氣，讓蒸汽輪機發(fā)電。提高對燃料的使用效率，節(jié)約能源。這種燃氣蒸汽循環(huán)機組的優(yōu)點是熱效率高、啟動時間短、調(diào)整負荷快、燃氣輪機所占出力比較大及單位出力的溫排水量少[1]。但是設(shè)備缺點也很明顯，就是機組不能獨自運行。

2 自動控制系統(tǒng)介紹

目前電廠使用的是西門子T3000的DCS控制系統(tǒng)與艾默生系統(tǒng)，下面對西門子T3000控制系統(tǒng)進行簡單介紹。（1）網(wǎng)絡(luò)配置。（2）機柜配置。（3）人機接口配置。（4）電源及接地。

3 自動控制的實現(xiàn)

3.1 燃氣輪機的控制

燃氣輪機的控制系統(tǒng)采用了西門子公司的T3000控制系統(tǒng)，這個系統(tǒng)可以進行平行控制的系統(tǒng)，其由工業(yè)網(wǎng)、局域網(wǎng)、虛擬環(huán)網(wǎng)組成。ISO/OSI、TCP/IP通訊協(xié)議，速率可以達到100M/s。局域網(wǎng)是內(nèi)部的通訊網(wǎng)絡(luò)，可以處理與保護機柜、數(shù)據(jù)I/O機柜之問I/O信息的通訊。同時，西門子T3000還可以對多臺設(shè)備進行控制，在線完成控制任務(wù)。為了保證控制燃氣機輪的安全性與穩(wěn)定性，西門子T3000所有處理器模件均冗余配置，一旦某個工作的處理器模件發(fā)生故障，系統(tǒng)能自動無擾快速切換至與其冗余的處理器模件，并在操作員站報警。冗余配置的處理器模件與系統(tǒng)設(shè)并行的接口，均能接受系統(tǒng)對其進行的組態(tài)和組態(tài)修改。處于后備狀態(tài)的處理器模件能不斷更新自身獲得的信息，并保持與工作模件數(shù)據(jù)同步。

3.2 蒸汽聯(lián)合循環(huán)的自動控制

西門子T3000的DCS控制系統(tǒng)控制與管理的設(shè)備分別是、余熱鍋爐、汽輪機、發(fā)電機、熱力系統(tǒng)汽機輔機、發(fā)變組及高低壓廠用電系統(tǒng)，同時對UPS電源，220V直流系統(tǒng)的部分參數(shù)進行數(shù)據(jù)采集和監(jiān)視。西門子T3000的DCS控制系統(tǒng)還有對循環(huán)機組運行時的數(shù)據(jù)收集與處理功能。其中有鍋爐和汽機模擬量控制系統(tǒng)；鍋爐保護通過鍋爐安全保護實現(xiàn)；汽機防進水保護和重要的輔機保護還有給水泵，都可以在鍋爐和汽機的輔機順序控制系統(tǒng)中實現(xiàn)、電氣控制系統(tǒng)及循環(huán)水泵房、燃油泵房的控制等。

4 燃氣蒸汽聯(lián)合循環(huán)機組自動控制系統(tǒng)的優(yōu)化

4.1 控制系統(tǒng)一體化

過去發(fā)電廠在自動控制系統(tǒng)，輔助車間較多的使用可編程邏輯控制器（PLC）進行控制，通過這個設(shè)備與機組DCS之間進行數(shù)據(jù)共享，效果不好，會給燃氣蒸汽聯(lián)合機組帶來一定問題。DCS控制系統(tǒng)的價格已經(jīng)不再那么高了，同時目前使用的西門子T3000的DCS設(shè)備的環(huán)境適應(yīng)力也得到了加強，輔助車間也可以采用DCS進行自動控制。目前全國許多家火力發(fā)電廠已經(jīng)全廠都在使用DCS進行燃氣蒸汽聯(lián)合機組的自動控制。同時，輔助車間使用了DCS進行自動控制后，發(fā)電廠就要面臨著該設(shè)備與其他設(shè)備之間，進行合作以及進度控制。很多DCS廠家都沒有考慮在輔助車間系統(tǒng)設(shè)計，在配合中可能會造成一些問題。還有就是發(fā)電廠輔助車間使用時間不一樣，對電廠采購DCS系統(tǒng)也會有一定影響。全廠都是使用DCS系統(tǒng)進行自動控制，既可以保證設(shè)備硬件統(tǒng)一，減輕設(shè)備的維護成本和工作量，還能提高聯(lián)合機組的發(fā)電效率，一舉多得。

4.2 控制網(wǎng)絡(luò)一體化

電廠采用控制系統(tǒng)一體化，通過DCS對各設(shè)備進行平行連接，可以使系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)更容易配合，實現(xiàn)共享信息，減少人為操作產(chǎn)生的失誤，提高機組效率。

4.3 優(yōu)化控制系統(tǒng)后的特點

首先，經(jīng)過優(yōu)化之后，可以簡化系統(tǒng)，提高電廠自動化水平，真正實現(xiàn)信息共享。其次，電廠的自動控制系統(tǒng)軟硬件設(shè)備的一致，簡化運行與人員的培訓，降低成本。再次，由于提升了電廠自動化的水平，可以減少人為操作帶來的隱患，提高電廠效率。最后，集中報警功能，全廠報警信息和SOE信息均可以集中顯示，所有控制設(shè)備的時間標簽一致，在出現(xiàn)事故時，可以迅速準確地調(diào)用報警和SOE數(shù)據(jù)進行事故分析[2]。

5 結(jié)語

燃氣蒸汽聯(lián)合循環(huán)機組自動控制系統(tǒng)對于發(fā)電廠來說，是提高資源利用率，節(jié)約投資，減少設(shè)備維修成本的重要工具。特別是電廠使用西門子T3000型號的DCS自動控制系統(tǒng)，其安全性得到有效保障。但是電廠還是要看當前技術(shù)的不足之處，通過不斷革新技術(shù)，采購更好的自動控制系統(tǒng)，提升其安全性與經(jīng)濟價值，以便為用戶提供更好的供電服務(wù)。

參考文獻

[1]韓寶鳳，王軍，郭慶富.燃氣—蒸汽聯(lián)合循環(huán)機組余熱鍋爐控制系統(tǒng)[J].通用機械，2013（09）：62-64.

[2]黃冬蘭，莊續(xù)奎.燃氣蒸汽聯(lián)合循環(huán)機組全廠控制系統(tǒng)優(yōu)化研究[J].電力勘測設(shè)計，2013（03）：37-39.