淺析燃氣蒸汽循環發電煤氣凈化自動控制系統

王桂芬

摘 要：為滿足燃氣蒸汽聯合循環發電煤氣凈化的控制要求，開發出了煤氣凈化自動控制系統。該系統可靠性設計，自動化程度高，滿足了煤氣凈化的控制要求。

關鍵字：燃氣蒸汽聯合循環發電；自動控制系統

燃氣蒸汽聯合循環發電利用放散的低熱值的高爐煤氣，摻混少量的焦爐煤氣形成低熱值煤氣為燃料，成功進行燃氣蒸汽聯合循環發電。在整個發電工程中煤氣凈化系統發揮著“咽喉”的重要作用，它為燃氣發電機組提供優質的燃料供應，保證整個發電系統的正常運行。為了滿足發電系統煤氣凈化的控制要求，開發了煤氣凈化自動控制系統。

1 自動控制技術概述

1.1 在發電行業應用的特點

自動控制技術在發電廠中主要起檢測控制的作用，并且對電氣自動控制設備進行監控和數據分析，及時進行反饋處理。通常電氣設備在運行的過程中，需要不斷地對運行設備進行檢測和數據分析，通過反饋過來的數據進行必要的分析和整理，通過分析發現電氣設備運行中的問題，并及時發出警報。在緊急情況下，監控設備還會自動進行緊急自救措施，并及時切斷運行設備的電源，保護電氣設備的安全。同時，在發電廠中，利用先進的電氣自動控制技術還可以進行遠程操控和數據分析，對運行設備進行在線控制，提升整個發電廠的運行效率。在設備故障診斷方面同時也有很重要的作用， 對于現代發電業的作用意義重大。

1.2 在發電行業中的應用必要性

在過去傳統的發電廠的運行過程中， 整個發電廠的電氣運行系統是單一分工的， 整體電氣運行比較獨立， 造成了各個區間和各個控制部門的聯系不夠及時和準確，缺乏必要的溝通，工作人員的業務和壓力比較大， 各個部門的聯系和溝通也不是很通暢，并且不能及時有效地發現設備故障，嚴重地制約了整個發電業的進步和發展。針對這種情況，電氣自動控制技術有效運用就變的十分可貴。自動控制技術的推廣運用可以有效及時地將各個部門的信息進行交流，同時針對以往的老舊控制集散系統，在具體的控制運算和整體的運行狀態方面都能進行有效監督和控制，并且可以實現遠程在線監控，對發電廠的運行狀態進行有效反映和調整。通過網絡技術的普及和應用，還可以進行信息共享，便于對電氣設備進行檢測，并能及時預警設備故障，防范重大事故的發生。隨著科學技術不斷進步，自動控制技術的應用也是順應時代的發展趨勢，為發電業的發展和改革提供了便利條件。

2 自動控制技術在煤炭發電行業中的作用

2.1 優化配置煤炭發電資源

傳統的火力發電廠的發電效率經常會受到電廠資源配置及資源利用等問題的影響，例如發電廠的發電技術落后， 不能有效地利用煤炭資源進行發電，極大地浪費了發電原材料，同時發電故障的頻頻產生都極大地干擾了發電廠的正常運轉，這些都對發電廠的發展產生了重大影響。但是通過引進電氣自動控制技術，便可以很好地利用煤炭發電業的各種資源，同時及時發現設備故障，進行及時維修，還可以進行在線監控，使有限的人力資源可以得到有效地運用。

2.2 有效利用資源，減少發電成本

傳統的火力發電廠主要利用煤炭和石油等資源，在生產過程中，不能很好地利用資源，不能使其充分燃燒，導致了資源的嚴重浪費，相對而言成本自然上升。但是如果利用電氣自動控制技術就能很好地解決能源的有效燃燒問題，避免資源的浪費，控制企業的發電成本，充分合理地利用資源。

2.3 提高煤炭發電業的發電效率

隨著社會經濟的飛速發展，對于用電質量和供電質量的需求越來越高，在這種情況下，煤炭發電企業只有不斷提升自身的發電效率才能很好地解決這個問題。為了使傳統的發電企業的發電效率得到極大提升， 就必須引入先進的電氣自動控制系統，通過自動控制技術的改造和實施，用先進的自動控制系統和精細的設備進行改造，從而提升發電廠的整體設備運行能力，保障用電質量和供電質量的提升。

3 控制系統構成

3.1 系統網絡配置

整個系統的網絡采用光纖環網結構，保證了數據的穩定性和準確性，單元內各個電氣控制站、儀表控制站、人機接口操作站、工程師站、打印機等設備采用100 M 工業以太網連接，實現集中監控。整體網絡見圖1。

3.2 DCS系統硬件配置

系統采用ABB AC800FR控制器，控制器為冗余配置，下掛7個遠程站，通過Profibus DP將控制器與遠程站建立連接。3#站主要完成高爐煤氣凈化系統電除塵入口煤氣壓力、出口煤氣壓力、入電除塵器煤氣總管含氧量及水處理系統中凈水池液位、濁水池液位、過濾器供水泵組總管壓力、過濾器反洗供水泵組總管壓力、電除塵器供水泵組總管壓力、絲網脫水器供水泵組總管壓力及過濾器供水泵組總管流量、過濾器反洗供水泵組總管流量、電除塵器供水泵組總管流量、絲網脫水器供水泵組總管流量等模擬量檢測信號輸入功能。1#、2#、4#、5#、6#、7#遠程站主要完成高爐煤氣凈化系統煤氣管道12臺電動蝶閥、12臺電動翻板閥、2臺電除塵器供水泵、2臺過濾器供水泵、2臺過濾器反洗供水泵、2臺絲網脫水器供水泵、6套絲網脫水器閥門組（5×6）的輸入、輸出信號控制功能。

3.3 系統軟件

系統軟件采用基于Windows XP之上的IndustrialIT AC800F-7.1 中文版本，包括兩部分。

（1）Control Builder F 專業軟件。用于硬件配置過程站及操作員站的組態，該軟件提供功能塊圖（FBD）、梯形圖（LAD）、指令表（IL）和順序功能圖（SFC）、結構化文本（ST）等圖形化組態手段；帶有包含近170 多個功能塊的算法庫，200 多個圖形符號的基本圖庫和內含大量3D圖符的擴充圖庫；便于功能組態和畫面開發；可建立一個系統范圍內統一的數據庫。

（2）Digivis 中文版。用于流程顯示、報警信息管理、趨勢歸檔、各種記錄、系統診斷和操作控制等。

3.4 自動控制程序開發

在除塵器的控制系統中，主要控制進入6個除塵器的煤氣壓力，監視煤氣的含氧量及監控控制柜的一次二次電壓、電流。其中一次和二次電壓、電流是通過擋位進行控制的，使二次電壓達到40 kV以上，二次電壓控制在43～48 kV。擋位分為9擋，其選擇采用由低到高逐擋升高，為方便準確調節，將1擋和2擋設為微調為提高煤氣凈化的質量，對電氣系統運行參數和煤氣管網運行參數進行實時監控，控制程序應注意：（1）電氣的運行電壓不能過低，過低會導致除塵器出口煤氣含塵量過大，為此，增加了報警提示；（2）進入除塵器的煤氣壓力不要過大，否則易導致負荷超標。

在除塵的過程中，只要出現下列一種情況都要停止除塵器的運行：（1）測到含氧量超過1%；（2）高爐煤氣壓力低于1 000 Pa；3）電源壓力低于350 V；4）供水系統停水6 h 以上。電動閥的控制邏輯是用于絲網脫水器電動閥、煤氣管道蝶閥、翻板閥等。

4 系統功能

該系統主要完成除塵器系統控制、絲網脫水器的控制、水系統的控制、儀表檢測系統等功能，系統功能如圖2所示。

5 結語

燃氣蒸汽聯合循環發電煤氣凈化自動控制系統滿足了煤氣凈化的控制要求，提高了生產效率，減輕了操作和運行維護工作量，降低了設備故障對生產的影響。

參考文獻

[1] 周力.電氣自動控制技術在火力發電中的應用[J].企業技術開發，2011（5）：68-69.

[2] 王鐵錚.電氣自動控制系統的功能探討[J].科技導刊（中旬刊），2013（07）.