關于燃氣—蒸汽聯合循環機組自動控制系統的研究

黃坤明

摘 要：隨著科技的飛速發展，發電廠對于自動控制系統的利用也越來越成熟。燃氣-蒸汽聯合循環機組的自動控制系統是我國電廠主要的控制系統，其先進性、穩定性受到廣泛青睞。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提供參考。

關鍵詞：燃氣-蒸汽聯合；循環機組；自動控制系統

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

1 燃氣蒸汽循環機組的特點

燃氣—蒸汽聯合循環發電裝置由于其具有高效低耗、起動快、可用率高、投資省、建設周期短及環境污染少等優點，越來越得到世界各國的重視而迅速發展。具體來說：首先，循環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，將熱能轉化為機械能，再讓機械對燃氣輪發電機做功產生電能。其次，將燃氣輪機會將剩余熱量導入熱鍋爐，利用剩余熱能，在鍋爐中產生水蒸氣，讓蒸汽輪機發電。提高對燃料的使用效率，節約能源。這種燃氣蒸汽循環機組的優點是熱效率高、啟動時間短、調整負荷快、燃氣輪機所占出力比較大及單位出力的溫排水量少[1]。但是設備缺點也很明顯，就是機組不能獨自運行。

2 自動控制系統介紹

目前電廠使用的是西門子T3000的DCS控制系統與艾默生系統，下面對西門子T3000控制系統進行簡單介紹。（1）網絡配置。（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

3.1 燃氣輪機的控制

燃氣輪機的控制系統采用了西門子公司的T3000控制系統，這個系統可以進行平行控制的系統，其由工業網、局域網、虛擬環網組成。ISO/OSI、TCP/IP通訊協議，速率可以達到100M/s。局域網是內部的通訊網絡，可以處理與保護機柜、數據I/O機柜之問I/O信息的通訊。同時，西門子T3000還可以對多臺設備進行控制，在線完成控制任務。為了保證控制燃氣機輪的安全性與穩定性，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生故障，系統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設并行的接口，均能接受系統對其進行的組態和組態修改。處于后備狀態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據同步。

3.2 蒸汽聯合循環的自動控制

西門子T3000的DCS控制系統控制與管理的設備分別是、余熱鍋爐、汽輪機、發電機、熱力系統汽機輔機、發變組及高低壓廠用電系統，同時對UPS電源，220V直流系統的部分參數進行數據采集和監視。西門子T3000的DCS控制系統還有對循環機組運行時的數據收集與處理功能。其中有鍋爐和汽機模擬量控制系統；鍋爐保護通過鍋爐安全保護實現；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中實現、電氣控制系統及循環水泵房、燃油泵房的控制等。

4 燃氣蒸汽聯合循環機組自動控制系統的優化

4.1 控制系統一體化

過去發電廠在自動控制系統，輔助車間較多的使用可編程邏輯控制器（PLC）進行控制，通過這個設備與機組DCS之間進行數據共享，效果不好，會給燃氣蒸汽聯合機組帶來一定問題。DCS控制系統的價格已經不再那么高了，同時目前使用的西門子T3000的DCS設備的環境適應力也得到了加強，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電廠已經全廠都在使用DCS進行燃氣蒸汽聯合機組的自動控制。同時，輔助車間使用了DCS進行自動控制后，發電廠就要面臨著該設備與其他設備之間，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設計，在配合中可能會造成一些問題。還有就是發電廠輔助車間使用時間不一樣，對電廠采購DCS系統也會有一定影響。全廠都是使用DCS系統進行自動控制，既可以保證設備硬件統一，減輕設備的維護成本和工作量，還能提高聯合機組的發電效率，一舉多得。

4.2 控制網絡一體化

電廠采用控制系統一體化，通過DCS對各設備進行平行連接，可以使系統網絡結構更容易配合，實現共享信息，減少人為操作產生的失誤，提高機組效率。

4.3 優化控制系統后的特點

首先，經過優化之后，可以簡化系統，提高電廠自動化水平，真正實現信息共享。其次，電廠的自動控制系統軟硬件設備的一致，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，所有控制設備的時間標簽一致，在出現事故時，可以迅速準確地調用報警和SOE數據進行事故分析[2]。

5 結語

燃氣蒸汽聯合循環機組自動控制系統對于發電廠來說，是提高資源利用率，節約投資，減少設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，其安全性得到有效保障。但是電廠還是要看當前技術的不足之處，通過不斷革新技術，采購更好的自動控制系統，提升其安全性與經濟價值，以便為用戶提供更好的供電服務。

參考文獻

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

[2]黃冬蘭，莊續奎.燃氣蒸汽聯合循環機組全廠控制系統優化研究[J].電力勘測設計，2013（03）：37-39.