ABB AC800F在焦?fàn)t煤氣燃?xì)狻羝?lián)合循環(huán)發(fā)電系統(tǒng)中的應(yīng)用

楊河太

摘 要：銅陵新亞星焦化有限公司因生產(chǎn)規(guī)模擴(kuò)大，焦?fàn)t煤氣大量富余。為合理利用富余煤氣，節(jié)能減排，新建一座燃?xì)庹羝?lián)合循環(huán)發(fā)電項(xiàng)目，利用富余煤氣進(jìn)行發(fā)電，提高廠用電自給率，富余電量經(jīng)變壓器升壓后并入電網(wǎng)。燃?xì)庹羝?lián)合循環(huán)發(fā)電系統(tǒng)包括4臺(tái)燃機(jī)、4臺(tái)余熱鍋爐和1臺(tái)15MW抽凝式汽輪發(fā)電機(jī)組、輔助設(shè)備、循環(huán)冷卻水等系統(tǒng)。將ABB AC800F冗余系統(tǒng)作為控制系統(tǒng)。

關(guān)鍵詞：焦化煤氣；系統(tǒng)；燃?xì)?/p>

1 AC800F系統(tǒng)

AC800F系統(tǒng)是一種全能的、綜合性的DCS控制系統(tǒng)，是由ABB集團(tuán)自動(dòng)化總部提出的，在IndustrialIT家族中占有重要的地位。AC800F系統(tǒng)比較穩(wěn)定、可靠，能夠調(diào)節(jié)回路，還能夠?qū)崿F(xiàn)邏輯以及順序上的控制，具有多樣化的控制性能。以標(biāo)準(zhǔn)的TCP/IP工業(yè)實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)通信，將多種國(guó)際現(xiàn)場(chǎng)總線標(biāo)準(zhǔn)作為支持依據(jù)，如Profibus、CAN、FF、Modbus等，使得系統(tǒng)更加靈活、開(kāi)放。操作管理能夠?qū)崿F(xiàn)監(jiān)控操作，并科學(xué)的查詢數(shù)據(jù)記錄，對(duì)硬件進(jìn)行準(zhǔn)確的檢測(cè)。

AC800F系統(tǒng)主要有四大特點(diǎn)，通信開(kāi)放，工程工具高效，擴(kuò)展性以及集成性等特點(diǎn)，在國(guó)內(nèi)外都有著廣泛的應(yīng)用，作為過(guò)程性的控制系統(tǒng)，是比較理想的。

2 生產(chǎn)工藝簡(jiǎn)介

富余焦?fàn)t煤氣經(jīng)過(guò)煤氣凈化后，送入煤壓機(jī)壓縮后，進(jìn)入燃機(jī)，通過(guò)燃機(jī)燃燒發(fā)電，給廠用系統(tǒng)供電，產(chǎn)生的煙氣進(jìn)入余熱鍋爐，帶動(dòng)汽輪機(jī)發(fā)電。

3 控制系統(tǒng)配置

3.1 控制系統(tǒng)概述

工程項(xiàng)目的整個(gè)工藝控制涉及電氣、儀表、計(jì)算機(jī)一體自動(dòng)化控制系統(tǒng)，完成整個(gè)工藝流程的控制及監(jiān)控。自動(dòng)控制系統(tǒng)進(jìn)行控制和監(jiān)控的工藝流程包括：電氣系統(tǒng)（高壓系統(tǒng)、低壓系統(tǒng)、綜保系統(tǒng)）；燃機(jī)系統(tǒng)；鍋爐系統(tǒng)（鍋爐控制系統(tǒng)、鍋爐保護(hù)系統(tǒng)）；汽機(jī)系統(tǒng)（汽機(jī)控制系統(tǒng)、油泵系統(tǒng)、TSI監(jiān)測(cè)系統(tǒng)、ETS保護(hù)系統(tǒng)、DEH控制系統(tǒng)）；循環(huán)水系統(tǒng)；煤氣凈化系統(tǒng)；煤壓機(jī)系統(tǒng)；氮壓機(jī)系統(tǒng)；液氨脫硝系統(tǒng)。

3.2 控制系統(tǒng)配置

控制系統(tǒng)應(yīng)結(jié)合工藝需要，與9對(duì)冗余AC800F現(xiàn)場(chǎng)控制器配置起來(lái)，分別控制鍋爐系統(tǒng)（4對(duì)）、汽輪機(jī)系統(tǒng)（1對(duì)）、煤壓機(jī)系統(tǒng)（1對(duì)）、公用系統(tǒng)（2對(duì)）、液氨脫硝系統(tǒng)（1對(duì)）。冗余控制器中，每一個(gè)控制器都有屬于自己的獨(dú)立電源通信等，通信接口冗余。AC800F型控制器的處理器運(yùn)算速度比較高，能夠達(dá)到150MIPS，內(nèi)存容量也比較大（能夠與工業(yè)過(guò)程控制相適應(yīng)，其可靠性和實(shí)時(shí)性效果更好。控制器Web技術(shù)的自診斷功能作為基礎(chǔ)，利用Internet能夠?qū)崿F(xiàn)遠(yuǎn)程的診斷。）AI卡件能夠?qū)?00米范圍中的二線制24VDC變送器進(jìn)行驅(qū)動(dòng)，為現(xiàn)場(chǎng)變送器提供供電需要，經(jīng)過(guò)繼電器隔離輸出DO，其輸出的接點(diǎn)容量是DC24V/5A。S800 I/O進(jìn)行模塊化設(shè)計(jì)，安裝的形式是DIN導(dǎo)軌式，對(duì)空間、環(huán)境等要求不高，能夠在分散場(chǎng)合中安裝使用，在對(duì)信號(hào)處理時(shí)也沒(méi)有太多的要求，能夠?qū)800 I/O站與設(shè)備的信號(hào)和現(xiàn)場(chǎng)的儀表相連接。

3.3 操作監(jiān)控配置

（1）配置工程師站。該項(xiàng)目有一臺(tái)工程師站，操作員軟件是二合一的，使用Control Builder F 和DigiVi中文版本的軟件，對(duì)整個(gè)系統(tǒng)進(jìn)行編程和調(diào)試。在工程師站配置LCD液晶顯示器和網(wǎng)卡，與Ethernet的局部網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行連接。（2）配置操作員站。該項(xiàng)目有11臺(tái)操作員站，主要有4臺(tái)鍋爐、3臺(tái)煤壓機(jī)、1臺(tái)汽機(jī)、1臺(tái)公用、1臺(tái)液氨脫硝及1臺(tái)值長(zhǎng)站。將DigiVis中文版軟件安裝在操作員站中，從而能夠監(jiān)控生產(chǎn)，科學(xué)的調(diào)用數(shù)據(jù)，對(duì)歷史發(fā)展、操作等進(jìn)行記錄。同時(shí)配備LCD液晶顯示器和網(wǎng)卡。控制系統(tǒng)數(shù)據(jù)的通信網(wǎng)絡(luò)是冗余的，現(xiàn)場(chǎng)控制器與操作員站彼此間采用環(huán)形工業(yè)以太網(wǎng)進(jìn)行數(shù)據(jù)通訊。系統(tǒng)將TCP/IP協(xié)議作為基礎(chǔ)，對(duì)OPC標(biāo)準(zhǔn)提供支持，并且能夠與第三方裝置進(jìn)行通信，保證通信的可靠性。現(xiàn)場(chǎng)控制器與S800冗余I/O站是通過(guò)Profibus-DP現(xiàn)場(chǎng)總線協(xié)議進(jìn)行通信的，其比較標(biāo)準(zhǔn)，并且容易擴(kuò)展。總線的通信速率是12Mbit/s，可以使用Profibus-DP電纜作為通信的介質(zhì)，最遠(yuǎn)能夠通信1200米。（3）OPC通訊站的配置。本項(xiàng)目配置2臺(tái)OPC通訊站，分別為1臺(tái)工廠管理級(jí)通訊站及1臺(tái)數(shù)據(jù)上傳電科院通訊站。工廠管理級(jí)通訊站將本項(xiàng)目所有數(shù)據(jù)上傳至工廠數(shù)據(jù)管理二級(jí)網(wǎng)絡(luò)，方便工廠內(nèi)部網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控。數(shù)據(jù)上傳電科院通訊站主要為將鍋爐煙氣數(shù)據(jù)上傳至電科院，以便環(huán)保部門監(jiān)控檢查。

4 系統(tǒng)主要功能

4.1 科學(xué)調(diào)節(jié)中壓汽包液位

有效控制中壓給水調(diào)節(jié)閥的開(kāi)度，從而使得中壓汽包液位得到有效的調(diào)節(jié)，在運(yùn)行時(shí)，可以進(jìn)行三沖量調(diào)節(jié)，使得控制實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化的水平，三沖量的調(diào)節(jié)主要涉及汽包液位、給水流量、蒸汽流量三種，主調(diào)是汽包液位，副調(diào)是給水流量，前饋是蒸汽流量。依據(jù)蒸汽流量，主調(diào)節(jié)器對(duì)給水需求量技能型計(jì)算，副調(diào)節(jié)器將給水需求量進(jìn)行設(shè)定，因此作為閥門開(kāi)度控制的定值，加入蒸汽流量能夠防止控制系統(tǒng)被“虛假水位”影響到。當(dāng)汽包液位達(dá)到最高時(shí)，緊急放水閥會(huì)自動(dòng)打開(kāi)排水，當(dāng)液位達(dá)到正常值后，放水閥能夠自動(dòng)關(guān)閉。在系統(tǒng)中配置兩臺(tái)中壓給水泵，能夠使得供水更加穩(wěn)定，在正常運(yùn)行過(guò)程中，都是一臺(tái)使用，一臺(tái)備用，當(dāng)主泵出現(xiàn)跳閘，或者使給水母管壓力太低時(shí)，備用的泵自動(dòng)開(kāi)啟并運(yùn)行。

4.2 科學(xué)調(diào)節(jié)低壓汽包液位

低壓汽包在正常運(yùn)行時(shí)要實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化的控制，可以利用單沖量或三沖量的形式進(jìn)行，這種方法與中壓汽包控制方法是一樣的，緊急放水閥也能夠依據(jù)汽包液位自動(dòng)的開(kāi)啟和關(guān)閉。

4.3 科學(xué)調(diào)節(jié)汽輪機(jī)熱井液位

汽輪機(jī)低壓缸的排汽通過(guò)冷凝器凝結(jié)成水，然后將其排入到熱井中，然后通過(guò)凝結(jié)水泵升壓，將其送到除氧器中，可以作為余熱鍋爐的水進(jìn)行使用。對(duì)系統(tǒng)中的凝結(jié)水進(jìn)行調(diào)節(jié)，然后再對(duì)調(diào)節(jié)門的開(kāi)度進(jìn)行循環(huán)，使得汽輪機(jī)熱井液位得到有效的控制。正常運(yùn)行時(shí)，需要對(duì)調(diào)節(jié)閥循環(huán)、自動(dòng)調(diào)節(jié)，使得熱井液位能夠處于正常范圍中。依據(jù)熱井液位使得兩臺(tái)凝結(jié)水泵能夠自動(dòng)化的開(kāi)啟和關(guān)閉。為了使余熱鍋爐的用水?dāng)?shù)量得到有效的保障，不僅需要汽輪機(jī)凝汽器冷凝水，還可以配置一路除鹽水補(bǔ)水管路，依據(jù)系統(tǒng)的實(shí)際情況，操作人員對(duì)除鹽水補(bǔ)水調(diào)節(jié)閥進(jìn)行控制，使其能夠?qū)⑺a(bǔ)充給凝結(jié)水，使得鍋爐用水的實(shí)際需要得以滿足。

4.4 科學(xué)調(diào)節(jié)汽輪機(jī)均壓箱壓力

均壓箱能夠?qū)η昂筝S封的壓力得以平衡，如果壓力太高，熱源會(huì)被浪費(fèi)，油中容易存在水，如果壓力太低，密封效果也會(huì)受到影響，使得真空性受到影響。所以需要保證均壓箱的壓力合理，使其能夠?qū)ζ啓C(jī)組的運(yùn)行進(jìn)行有效的調(diào)節(jié)，使其運(yùn)行更加安全。系統(tǒng)對(duì)進(jìn)汽調(diào)節(jié)閥進(jìn)行調(diào)節(jié)，使得均壓箱的壓力得以控制，操作人員對(duì)壓力進(jìn)行設(shè)定，調(diào)節(jié)器據(jù)此對(duì)閥門開(kāi)度進(jìn)行自動(dòng)調(diào)節(jié)。

5 結(jié)束語(yǔ)

銅陵新亞星焦化有限公司焦?fàn)t煤氣燃?xì)?蒸汽聯(lián)合循環(huán)發(fā)電自2014年12月投運(yùn)至今，運(yùn)行非常穩(wěn)定，控制功能完全滿足工藝要求。日常正常運(yùn)行期間，所有操作都在控制室操作站完成，提高了機(jī)組自動(dòng)化程度，減輕了運(yùn)行人員的勞動(dòng)強(qiáng)度。