蒸汽發電自動化控制技術分析

代洋

摘要：文章主要結合蒸汽發電自動化控制系統實際運行情況，在對整個蒸汽發電自動化控制系統主要功能進行分析介紹的基礎之上，探討了相關的自動化控制技術，包括數據保障技術、冗余切換技術，以及通訊控制技術這幾個方面。

關鍵詞：蒸汽發電；自動化控制；技術分析

中圖分類號：TP273 文獻標識碼：A 文章編號：1009-2374（2014）09-0064-02

蒸汽發電自動化控制技術是鋼鐵企業踐行節能減排中的主要技術性措施之一，該系統及相關技術的綜合應用可在提高鋼鐵企業環境保護能力方面發揮顯著的價值與功效。我公司當前所應用的蒸汽發電自動化控制技術具有簡潔性、靈活性、安全性的優勢，程序設計安全可靠，可支持包括運行參數監控、聲光報警、生產操作、歷史趨勢分析、狀態監控、以及生產調度在內的多個方面的功能，以達到保障系統完整性的目的。文章即針對該問題進行分析與探討。

1 蒸汽發電自動化控制系統功能分析

1.1 操作管理功能

整個蒸汽發電自動化控制系統配備有2臺相互獨立運行的操作員站上位機支持以及1臺獨立運行的工程師站DCS控制技術。在系統實際運行過程當中，操作人員基于交換機支持，與DCS控制進行數據交互，同時可下達相關的操作指令，還具備包括動態顯示、信息指導、報表打印、報警彈出、以及硬件診斷等多個方面的功能。引入管理操作功能下，整個蒸汽發電機的生產情況能夠得到實時的反應以及靈活的控制。

1.2 采集控制功能

在過程站當中，主要的工作任務包括：數據采集、運行監測、數據運算、數據調節、指令執行、邏輯控制、以及順序控制等多個方面。運行監測單元通過壓力檢測、流量檢測的方式，配合配電器，接入檢測安全栓，具體檢測數據可通過信號輸出模塊加以呈現，此階段為采集單元。而在數據運算及調節單元當中，主要通過操作站支持進行信號輸出，同時可支持對系統安全柵的合理操作。最后，進入執行單元完成整個采集控制任務（電動蝶閥）。

1.3 自投解功能

從整個蒸汽發電自動控制系統運行特定的角度上進行考慮，認為需要針對包括盤車電機、高壓油泵、直流油泵、以及交流油泵在內的相關設備進行自投解功能的設置工作。自投解功能下支持油泵的聯鎖啟停、射水泵的交叉備用、以及凝結泵的交叉備用。以盤車為例，自投解功能下的預設條件分別為：自動投入條件滿足機組轉動速度≤15.0r/min；潤滑油壓處于正常水平；電機處于自動位狀態；頂軸油壓處于正常水平。自動解除條件滿足機組轉動速度≥200.0r/min。

1.4 綜合安全保護功能

我公司整個蒸汽發電自動控制系統中綜合安全保護功能的實現建立在DCS分散控制系統基礎之上完成。系統正常運行狀態下，可基于Bently3500以及505E實現數據信息交換，以滿足機組安全聯鎖方面的需求。具體的運行原理為：Bently3500支持對整個自動控制系統軸振參數、機組轉動速度、軸位移參數、以及脹差參數的動態檢測，所檢測數據可直接傳輸至DCS分散控制系統當中。同時，505E支持對機組轉動速度的檢測，并根據檢測結果進行轉動速度、以及運行負荷水平的干預，達到控制機組調節氣門的目的。

2 蒸汽發電自動化控制關鍵技術分析

2.1 數據保障技術

研究指出：為最大限度的保障整個蒸汽發電自動控制系統運行的可靠、安全，數據安全的保障工作是首要關注的問題之一。而保障數據安全則需要從系統環境的抗干擾性方面入手。除按照常規模式對自動控制系統Bently3500以及505E進行必要的接地保護以外，還需要重視對DCS分散控制系統的接地處理。接地過程中，要求關注以下幾個方面的問題：首先，從對接地線的選擇角度上來說，結合我廠整個蒸汽發電自動控制系統的運行環境來看，建議機柜使用35.0mm以上銅質導線作為接地線，連接裝置接地排；同時，確保間隔機柜所對應PE棒電阻始終≤100.0mΩ；其次，要求過程電纜屏蔽層能夠與機柜接地保持直接連接關系；并且，針對系統對應Profibus-DP電纜屏蔽層而言，還需要按照單點模式進行接地，一端屏蔽層需要與控制器安裝架連接，并妥善固定；最后，從控制器接地的角度上來說，在對控制器進行接地處理的過程當中，要求使用鋼絲網接地寬帶，將其與機柜金屬表面進行連接。機柜的選擇應當遵循就近原則。同時，所選擇的鋼絲網接地寬度要求長度在0～300.0mm范圍內，截面面積在16.0mm2以上，以此保障接地的安全可靠。

2.2 冗余切換技術

從提高整個蒸汽發電自動控制系統運行水平的角度上來說，最佳的冗余條件為控制器1：1冗余。為達到這一目標，可在系統控制中引入2個現場控制器，確保主控制器與從控制器之間的靈活切換。同時，單個控制器上均配置有兩個獨立運行的網卡，其中一張網卡可作用于對系統網絡的互聯載體，而另一張網卡則作用于冗余通訊的鏈接。在兩張網卡的相互配合下，可確保主控制器與從控制器的信息同步。換句話來說，在整個蒸汽發電自動控制系統的運行期間，一旦主控制器出現運行故障，從控制器可利用同步信息，及時接替主控制器工作，以避免系統運行受到影響。不但如此，控制系統運行期間所形成的組態數據以及實時信息可直接儲存于RAM當中，網卡上設置有該RAM裝置對應的備用電池，即便出現掉電的特殊情況，也不會造成組態數據丟失，提高了整個系統的安全性。

2.3 通訊控制技術

在蒸汽發電自動化控制系統的運行期間，505E控制器可在Modbus通訊端口的支持下，實現與DCS分散控制系統的信息通訊，整個通訊期間，所支持的傳輸協議包括RS-232、RS422、RS-485等多種類型。可以說，通過對Modbus通訊端口的應用，能夠基于傳輸協議確定主通訊設備、從通訊設備之間如何連接，如何進行信息數據的交換，如何對故障缺陷進行檢測。結合我廠現運行蒸汽發電自動化控制系統的實際情況來看，505E控制器所對應的傳輸協議選擇為RS422協議，對其運行參數以及操作控制方式進行持續性監督控制，但，不會對505E自身控制產生影響。不但如此，操作人員還可及時獲取有關Modbus的地址信息，從而及時把握機組運行情況，并對故障原因進行分析。

3 結語

我公司在將蒸汽發電自動化控制系統引入正常生產運行體系后，整個控制系統運行良好，根據相關數據顯示，整個自動化控制系統各項生產技術指針均可滿足我廠當前生產工藝的實際需求，本系統控制下相關電氣設備持續運轉正常，運行1年時間內未出現明顯的故障缺陷。同時，證實整套蒸汽發電自動化控制系統在提高我廠節能環保效益方面意義顯著，希望能夠引起同行人員的廣泛關注與重視。

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