瓦斯發(fā)電中PLC技術(shù)應(yīng)用研究

程宏

（西山煤電發(fā)電公司屯蘭瓦斯電廠，山西 太原 030200）

所謂瓦斯，指的就是在開采煤礦的時候產(chǎn)生的煤層氣。以前，科技不夠發(fā)達，人們對瓦斯氣體沒有過多鉆研，任由其直接排放至空氣，這樣一方面造成了資源浪費，另一方面，對自然環(huán)境也產(chǎn)生了危害。通過大量科學(xué)研究，在先進科技手段的輔助下，研制出了瓦斯發(fā)電技術(shù)，在此基礎(chǔ)上，又引進PCL技術(shù)，為自然環(huán)境和國家資源做出了不可忽略的貢獻。

1 預(yù)處理體系

同火力發(fā)電和核電站發(fā)電機理一樣，瓦斯發(fā)電也是將瓦斯氣體作為原材料，通過氣體液化放出熱量，放出的熱量能夠推動發(fā)動機運轉(zhuǎn)，最終實現(xiàn)瓦斯發(fā)電。在進行瓦斯發(fā)電之前，會先對裝置進行預(yù)處理，預(yù)處理的目的是為了凈化發(fā)電設(shè)備、保持發(fā)電設(shè)備干燥、調(diào)制設(shè)備氣壓為所需氣壓并保持氣壓穩(wěn)定等。瓦斯氣體是直接從煤礦中獲取的，其中包含大量的水分和雜質(zhì)，在預(yù)處理的作用下，就會獲得純凈穩(wěn)定的瓦斯氣體，將該瓦斯氣體通入發(fā)電設(shè)備，最終實現(xiàn)瓦斯發(fā)電。PCL技術(shù)的引進，也使得瓦斯發(fā)電變得愈加自動化和科技化。

2 電氣控制體系構(gòu)成

2．1 通訊網(wǎng)絡(luò)體系

在瓦斯發(fā)電過程中，引進PCL技術(shù)的前提就是創(chuàng)建完善的網(wǎng)絡(luò)通訊體系，PCL技術(shù)是在高端科技下指導(dǎo)進行的。瓦斯氣體的開采地是煤礦聚集地，瓦斯發(fā)電的地方是專門的發(fā)電基地，煤礦聚集地和發(fā)電基地并不是同一個地方，為了使兩地保持實時通訊，獲取關(guān)于瓦斯發(fā)電的最新最快消息，就需要構(gòu)建通訊網(wǎng)絡(luò)。通訊網(wǎng)絡(luò)是瓦斯發(fā)電機能高效運行的基礎(chǔ)，所以必須健全通訊網(wǎng)絡(luò)，保障第一時間獲取最全面最準確的信息。

2．2 中央計算機監(jiān)控體系

要想瓦斯發(fā)電體系能夠正常運行，關(guān)鍵在于完善中央計算機監(jiān)控體系。不論是前期煤礦開采瓦斯氣體，還是后期利用瓦斯氣體進行發(fā)電，都需要通過中央計算機監(jiān)控體系進行監(jiān)管調(diào)整，中央計算機要能做到及時高效地分析所獲取的信息，并給予準確指導(dǎo)。根據(jù)相關(guān)規(guī)定，將監(jiān)控體系分為三級：第一級是計算機遠程控制；第二級是現(xiàn)場PCL控制器自動控制；第三極是現(xiàn)場控制屏由人工手動控制，三級監(jiān)控體系各有利弊。對于第一級監(jiān)控體系來說，雖然工作控制效率高，但難以解決現(xiàn)場發(fā)生的一些突發(fā)事件；第二級監(jiān)控體系工作效率略慢，但可以解決現(xiàn)場突發(fā)狀況；第三級監(jiān)控體系工作效率最次，但可操作性強。通常，在瓦斯發(fā)電現(xiàn)場使用的PCL控制器的監(jiān)控體系是第二級控制體系，在中央控制室的中央計算機監(jiān)控體系是第一級控制體系。

在實際的中央計算機監(jiān)控體系，會設(shè)置兩種監(jiān)控體系。一種是用于正常瓦斯發(fā)電監(jiān)控，另一種是用于面對突發(fā)狀況下使用，兩種監(jiān)控體系所錄用的數(shù)據(jù)是完全一致的，不會因轉(zhuǎn)換監(jiān)控體系出現(xiàn)信息輸出錯誤現(xiàn)象，正是由于兩種監(jiān)控體系的存在，才能夠保障瓦斯發(fā)電的穩(wěn)定高效運轉(zhuǎn)。

2．3 PLC 控制體系

在新時代科技快速發(fā)展的大背景下，PCL技術(shù)也越發(fā)成熟，人們對PCL技術(shù)的掌握也是如魚得水。PCL控制體系之所以能夠擔當起瓦斯發(fā)電的核心部分，主要是因為其具備高速收集數(shù)據(jù)、精準傳送設(shè)備狀態(tài)信息，并能夠遠距離操作各種設(shè)備運行等作用。現(xiàn)如今，PCL控制器更加多樣化，針對不同的瓦斯發(fā)電系統(tǒng)可以選取合適的PCL控制器，假設(shè)在瓦斯發(fā)電機的溫度探頭或閥門上安裝PCL控制器，設(shè)置PCL控制器的低溫高溫警示值，當瓦斯放出的熱量高于設(shè)置的高溫值，PCL控制器就會自動降低閥門的敞開度，以此減緩?fù)咚沟慕o予量，最后降低整個瓦斯發(fā)電系統(tǒng)的溫度；相反，當瓦斯放出的熱量低于設(shè)置的低溫值，PCL控制器就會自動升高閥門的敞開度，以此加大瓦斯的給予量，最后提高整個瓦斯發(fā)電系統(tǒng)的溫度。具體的PCL控制體系如圖1所示：

圖1 PLC控制系統(tǒng)

3 注意事項

3．1 控制體系性能

在瓦斯發(fā)電過程中，核心的部分在于專用計算機監(jiān)控體系，為了保障做到高效穩(wěn)定記錄實時數(shù)據(jù)，也為了及時應(yīng)對任何突發(fā)狀況，我們創(chuàng)建了兩種控制體系，一種是用于正常的瓦斯發(fā)電監(jiān)控，另一種是用于面對突發(fā)狀況下使用，且兩種控制體系的轉(zhuǎn)換時間在一分鐘之內(nèi)，之所以設(shè)置轉(zhuǎn)換時間小于一分鐘，就是確保數(shù)據(jù)信息的完整性和實時性，也不會造成長時間的系統(tǒng)癱瘓現(xiàn)象。因此，就需要控制體系的性能高、轉(zhuǎn)換權(quán)限高，也就要求我們設(shè)置的通訊網(wǎng)絡(luò)安全性好，保密工作要做到萬無一失，決不允許外部網(wǎng)絡(luò)侵入控制體系網(wǎng)絡(luò)內(nèi)部。

3．2 加壓風機的控制

通常情況下，在瓦斯發(fā)電過程中，出現(xiàn)發(fā)電機故障的概率很低，但也不能排除不會出現(xiàn)發(fā)電機故障的可能性，為了避免發(fā)電機故障現(xiàn)象，需要對加壓風機做好調(diào)整維護工作。一旦出現(xiàn)發(fā)電機故障，發(fā)電系統(tǒng)就會癱瘓，但瓦斯氣體不會停止通入，瓦斯氣體大量進入空氣，會造成環(huán)境污染，引發(fā)不可彌補的慘重后果。對加壓風機做好控制，就是用電動循環(huán)閥代替循環(huán)電磁閥，電動循環(huán)閥可以高效阻止瓦斯氣體的輸送，將輸送管道內(nèi)部的瓦斯氣體牢牢關(guān)住，避免瓦斯氣體輸入大氣。在電動循環(huán)閥控制瓦斯氣體排放的過程中，就可以抓緊切斷瓦斯氣體給予開關(guān)。

3．3 實施整個瓦斯發(fā)電體系的實時監(jiān)控

瓦斯發(fā)電雖然在解決資源問題和環(huán)境問題方面做出了突出貢獻，但瓦斯氣體本身存在危害，瓦斯氣體一旦濃度過高會直接導(dǎo)致爆炸。所以，對瓦斯發(fā)電整個體系進行實時監(jiān)控，是非常必要的，既是對工作人員的生命安全提供保障，也是對瓦斯發(fā)電工作進度提供實時信息。進行實時監(jiān)控，就能夠及時發(fā)現(xiàn)設(shè)備是否存在異常，能夠隨時觀察瓦斯的壓力、溫度和濃度，可以在根源上杜絕一切事故發(fā)生。

3．4 分析瓦斯發(fā)電體系運行的穩(wěn)定性

在進行瓦斯發(fā)電之前，會先對裝置進行預(yù)處理，目的是為了凈化發(fā)電設(shè)備，保持發(fā)電設(shè)備干燥，調(diào)制設(shè)備氣壓為所需氣壓并保持氣壓穩(wěn)定等。預(yù)處理環(huán)節(jié)結(jié)束后，體系會排出一定量的水，進而在正常的發(fā)電運行過程中，可根據(jù)是否有水排出來檢驗瓦斯發(fā)電體系運行的穩(wěn)定性。預(yù)處理后，體系的壓力會保持一個恒定值，壓力越穩(wěn)定瓦斯氣體流速越穩(wěn)定，對應(yīng)體系壓力過高會加快氣體的流速，進而擾亂體系運行的穩(wěn)定性，會引發(fā)一系列問題。總的來說，要實時確保瓦斯發(fā)電體系運行的穩(wěn)定性，通過計算機監(jiān)控控制好瓦斯氣體的溫度、壓力和濃度。

4 結(jié)語

瓦斯氣體是一種危險系數(shù)高的氣體，其濃度過高是會引發(fā)爆炸的，而且其大量進入空氣必然會引發(fā)溫室效應(yīng)。為此，就需要對瓦斯氣體進行合理處理，瓦斯發(fā)電PCL技術(shù)的問世，一方面能夠解決國家資源短缺問題，另一方面，也解決了溫室效應(yīng)問題。瓦斯發(fā)電中的PCL技術(shù)是新時代的產(chǎn)物，我們應(yīng)該了解并掌握其發(fā)電機理，并做好預(yù)防手段。對瓦斯發(fā)電體系進行控制，其實就是從瓦斯發(fā)電的控制體系、加壓風機的控制體系、整個瓦斯發(fā)電體系的實時監(jiān)控和瓦斯發(fā)電體系運行的穩(wěn)定性四個方面入手，有效地控制好瓦斯氣體的溫度、壓力和濃度，避免瓦斯氣體的泄露，保障瓦斯發(fā)電體系的正常運行。