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摘 要:发电站的控制系统比较复杂,电力系统的调度需要更强的优化控制功能.文章结合某发电站实例,采取分散型控制系统(DCS)利用微型计算机使系统的功能分散化、阶层化,采用先进的通讯技术,使各子系统与控制中心保持密切的联系及进行协调动作,深入探讨了DCS 系统完成电厂自动化控制的全过程,可为同类工程的自动化控制设计提供参考实例.
关键词:发电站;自动化控制;发散控制系统;热工自动化
中图分类号:TM62 文献标识码:A 文章编号:1009-2374(2011)28-0094-03
一、项目简介
本工程规划容量为相同的24MW发电机房二座,分二期建设.一期燃机发电机组(12台燃机)尾气接3台余热锅炉加一台3MW空冷汽轮机.本项目的主机以及系统特点是机组带基本负荷并具有负荷调峰能力,其调峰范围为 40%~100% 机组的额定出力.
二、自动化水平和控制室的布置
(一)热工自动化水平
煤层气发电站自动化水平是通过控制方式、控制室布置、控制系统的功能及配置、电厂运行监控模式以及主辅机可控性等多方面综合体现的.
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1.自动化对负荷的适应性.机组的自动化系统设计以满足整个机组安全经济运行为前提,配备少量的运行人员,在控制室内、运行人员以LCD及操作论文范文为监视控制中心,完成机组正常运行工况的监视与调整及紧急事故的处理,在就地人员的配合下实现机组的启、停.
2.机组的控制模式.本工程采用以微处理器为基础的分散型控制系统(DCS).DCS的主要功能包括:机组的数据采集系统(DAS);模拟量控制系统(MCS);辅机顺序控制系统(SCS)、汽机事故跳闸系统(ETS).主要辅机的顺序控制以功能子组级控制水平为主,即实现一个系统辅机及其相关设备的程序控制.
机组的自动化系统设计,以有效地满足整个机组安全经济运行为前提.运行人员在单元控制室内通过LCD操作员站和辅盘实现机组的启、停和正常运行的监视操作,以及异常工况的报警与紧急事故的处理.
3.主辅盘型式及布置原则.在燃机并机柜上自带一套检测控制装置,可实现瓦斯发电机组运行时的实时监测和控制,包括发动机的冷却水温、油温、油压、排气温度、进气压力、进气温度、转速;发电机的电压、电流、频率、功率、功率因数、有功电能及运行时间的显示;发动机的参数及发电机的报警及保护停车功能.集中控制室内操作台上布置有机组操作员站、工程师站、闭路电视操作站、打印机以及机组紧急停车按钮等主要监控设备.
(二)主厂房控制室、电子设备间布置
本工程电子设备间布置有燃机并机柜、DCS控制柜,机组电源柜,电气控制柜等.集中控制室及电子设备间布置位于A~B~C列、8~10号柱之间,电子设备间位于零米,集中控制室位于5米,面积约为110m2.
三、控制系统的总体结构
(一)机组控制系统的总体构成原则
整个单元机组的运行管理是集中在控制室内,运行人员主要以LCD及论文范文作为监视和控制中心.另外,由基于微处理器技术的分散型控制系统,实现机组的数据采集与处理(DAS)、模拟量控制(MCS)、辅机程序控制(SCS)、汽机事故跳闸系统(ETS).而对于本项目控制系统的分层分组原则为,在横向按被控对象的相对独立性和完整性来划分区(站),在纵向上按控制功能进行分层,可分为功能组级、子组级和驱动级.实现控制系统的功能分散、危险分散,提高系统的可靠性.
(二)各控制子系统之间的通讯方式、信息共享范围及接口
分散控制系统通讯原则为:控制系统内的数据采集(DAS)、模拟量控制(MCS)、顺序控制(SCS)的信息共享;凡是DAS所需要的数据,在上述系统中己包括的数据可通过通讯解决,DAS不再设置这些信息的I/0口,各系统间重要信号采用硬接线连接.
控制系统接口:对于瓦斯预处理的控制由设备厂成套提供,并能与DCS通讯.燃气发动机的控制由设备厂成套提供,并能与DCS通讯.机组DCS、DCS公共网络之间的接口属于DCS供货商的内部接口.各系统的控制PLC与机组DCS之间的通讯接口由DCS负责.控制系统和保护系统的输出采用独立的I/O通道.DCS系统留有与SIS、MIS系统的通讯接口.
(三)程序控制的分级结构
本项目中用于SCS的硬件、软件均采用分层、分组结构,驱动级可独立于子组级工作.对于确保辅机本身安全的启、停允许条件信号,则I/O信号通过I/O通道直接引入驱动级逻辑装置内.控制室内原则上不设单独的常规仪表,在DCS操作员台上布置控制开关及按钮,当分散型控制系统通讯故障或操作员站全部故障时,以确保紧急停机、停炉.
四、热工自动化控制
(一)分散控制系统(DCS)功能
本工程分散控制系统按照功能分散原则进行设计和配,DCS实现的监控功能包括:数据采集(DAS)、模拟量控制(MCS)、顺序控制 (SCS)、汽机事故跳闸系统(ETS).
1.数据采集系统(DAS).DAS是机组运行监视的主要手段,要求具有高度的可靠性和实时响应能力.能够连续监视机组的各种运行参数,提供完整的报警信息,对任何报警均能给出具有报警点详细说明的LCD显示及报警打印;对所有输入信息进行处理,诸如标度、调制、检验、线性补偿、滤波、数字化处理及工程单位转换等;具有丰富的屏幕显示系统,能显示各种参数、表格、曲线、棒状图、趋势图和模拟图等画面及操作指导;能提供跳闸事件的顺序记录、指定参数的定时制表,趋势记录及事故追忆打印等;具有在线性能计算和经济分析功能,并在LCD上显示,在打印机上打印制表.
2.顺序控制(SCS).根据本工程的工艺系统运行要求,构成不同的顺序控制功能组.功能组包括如下内容:锅炉给水系统、空冷系统、其它控制系统等.功能组的范围包括功能组所属系统相关设备、阀门和油站等.每个顺序控制功能组,可根据运行人员指令在顺控进行中修改,跳跃或中断.运行人员可按照功能组启停,也可以单台设备在论文范文、LCD、软手操,而且具有不同层次的操作许可条件,以有效地防止误操作.
(二)瓦斯预处理系统控制功能
瓦斯预处理控制系统实施对气体预处理和火炬的联合控制:
1.瓦斯预处理控制系统.该系统实施对气体预处理和火炬的联合控制.系统控制柜布置在瓦斯预处理控制室,控制系统由可编程控制器(PLC)实现控制功能,与上位机可实现通讯.具有数据采集、在线检测、报警和自动停机等功能.当气体甲烷浓度低于25%、甲烷浓度超标及发电机组需要等情况下,能够快速切断气源;预处理系统管道内甲烷浓度、系统运行状态等通过硬接线与发动机组的控制系统连接;具有在线检测、报警和停机等功能;具有历史数据的纪录和保存功能.
2.火炬自动控制.该火炬控制通过发电机组供气总管上压力反馈信号控制风机转速,当水环真空泵送气量大于发电机组的用气量后,在气体预处理装置的进气总管压力将上升,根据此压力调节火炬供气总管的开度,并顺序开启论文范文点火器,从而保证整个气体预处理系统的平稳运行.测控组态界面,在电控柜中的触摸屏上对火炬的运行状态进行在线显示,包括流量、甲烷含量、供气压力、供气温度、燃烧温度和烟气温度.可设置人工点火和自动点火模式,在人工点火模式下,手动设置投入/关闭的燃烧器、气动调节阀的开度、鼓风机的投入台数和鼓风量;在自动点火模式下,通过设定,根据预处理装置进气压力、火炬进气压力信号、报警和停机阈值,自动投加/关闭燃烧器组,上述判断阈值可由组态界面设定.
五、自动化设备选择
为了最大限度地发挥主、辅机设备和控制系统的潜力,提高电厂的管理、控制水平和效益.热工自动化设备的选型将是十分重要的.对于本项目的分散控制系统(DCS)、确定为JX-300XP系统与大屏幕都由浙江中控技术股份有限公司提供;TSI由汽机厂配供8500B产品.自动调节系统用执行机构采用进口产品,由设备厂家配供;其它控制系统执行机构均采用优质产品.
六、结语
本文结合某发电站实例,采取分散型控制系统(DCS)利用微型计算机使系统的功能分散化、阶层化,采用先进的通讯技术,使各子系统与控制中心保持密切的联系及进行协调动作,深入探讨了DCS系统完成电厂自动化控制的全过程,可为同类工程的自动化控制设计提供参考实例.
(责任编辑:赵秀娟)
总结:本论文可用于控制系统机组论文范文参考下载,控制系统机组相关论文写作参考研究。
风电机组控制系统引用文献:
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