蒸汽发电自动化控制技术分析

代洋

摘要：文章主要结合蒸汽发电自动化控制系统实际运行情况，在对整个蒸汽发电自动化控制系统主要功能进行分析介绍的基础之上，探讨了相关的自动化控制技术，包括数据保障技术、冗余切换技术，以及通讯控制技术这几个方面。

关键词：蒸汽发电；自动化控制；技术分析

中图分类号：TP273 文献标识码：A 文章编号：1009-2374（2014）09-0064-02

蒸汽发电自动化控制技术是钢铁企业践行节能减排中的主要技术性措施之一，该系统及相关技术的综合应用可在提高钢铁企业环境保护能力方面发挥显著的价值与功效。我公司当前所应用的蒸汽发电自动化控制技术具有简洁性、灵活性、安全性的优势，程序设计安全可靠，可支持包括运行参数监控、声光报警、生产操作、历史趋势分析、状态监控、以及生产调度在内的多个方面的功能，以达到保障系统完整性的目的。文章即针对该问题进行分析与探讨。

1 蒸汽发电自动化控制系统功能分析

1.1 操作管理功能

整个蒸汽发电自动化控制系统配备有2台相互独立运行的操作员站上位机支持以及1台独立运行的工程师站DCS控制技术。在系统实际运行过程当中，操作人员基于交换机支持，与DCS控制进行数据交互，同时可下达相关的操作指令，还具备包括动态显示、信息指导、报表打印、报警弹出、以及硬件诊断等多个方面的功能。引入管理操作功能下，整个蒸汽发电机的生产情况能够得到实时的反应以及灵活的控制。

1.2 采集控制功能

在过程站当中，主要的工作任务包括：数据采集、运行监测、数据运算、数据调节、指令执行、逻辑控制、以及顺序控制等多个方面。运行监测单元通过压力检测、流量检测的方式，配合配电器，接入检测安全栓，具体检测数据可通过信号输出模块加以呈现，此阶段为采集单元。而在数据运算及调节单元当中，主要通过操作站支持进行信号输出，同时可支持对系统安全栅的合理操作。最后，进入执行单元完成整个采集控制任务（电动蝶阀）。

1.3 自投解功能

从整个蒸汽发电自动控制系统运行特定的角度上进行考虑，认为需要针对包括盘车电机、高压油泵、直流油泵、以及交流油泵在内的相关设备进行自投解功能的设置工作。自投解功能下支持油泵的联锁启停、射水泵的交叉备用、以及凝结泵的交叉备用。以盘车为例，自投解功能下的预设条件分别为：自动投入条件满足机组转动速度≤15.0r/min；润滑油压处于正常水平；电机处于自动位状态；顶轴油压处于正常水平。自动解除条件满足机组转动速度≥200.0r/min。

1.4 综合安全保护功能

我公司整个蒸汽发电自动控制系统中综合安全保护功能的实现建立在DCS分散控制系统基础之上完成。系统正常运行状态下，可基于Bently3500以及505E实现数据信息交换，以满足机组安全联锁方面的需求。具体的运行原理为：Bently3500支持对整个自动控制系统轴振参数、机组转动速度、轴位移参数、以及胀差参数的动态检测，所检测数据可直接传输至DCS分散控制系统当中。同时，505E支持对机组转动速度的检测，并根据检测结果进行转动速度、以及运行负荷水平的干预，达到控制机组调节气门的目的。

2 蒸汽发电自动化控制关键技术分析

2.1 数据保障技术

研究指出：为最大限度的保障整个蒸汽发电自动控制系统运行的可靠、安全，数据安全的保障工作是首要关注的问题之一。而保障数据安全则需要从系统环境的抗干扰性方面入手。除按照常规模式对自动控制系统Bently3500以及505E进行必要的接地保护以外，还需要重视对DCS分散控制系统的接地处理。接地过程中，要求关注以下几个方面的问题：首先，从对接地线的选择角度上来说，结合我厂整个蒸汽发电自动控制系统的运行环境来看，建议机柜使用35.0mm以上铜质导线作为接地线，连接装置接地排；同时，确保间隔机柜所对应PE棒电阻始终≤100.0mΩ；其次，要求过程电缆屏蔽层能够与机柜接地保持直接连接关系；并且，针对系统对应Profibus-DP电缆屏蔽层而言，还需要按照单点模式进行接地，一端屏蔽层需要与控制器安装架连接，并妥善固定；最后，从控制器接地的角度上来说，在对控制器进行接地处理的过程当中，要求使用钢丝网接地宽带，将其与机柜金属表面进行连接。机柜的选择应当遵循就近原则。同时，所选择的钢丝网接地宽度要求长度在0～300.0mm范围内，截面面积在16.0mm2以上，以此保障接地的安全可靠。

2.2 冗余切换技术

从提高整个蒸汽发电自动控制系统运行水平的角度上来说，最佳的冗余条件为控制器1：1冗余。为达到这一目标，可在系统控制中引入2个现场控制器，确保主控制器与从控制器之间的灵活切换。同时，单个控制器上均配置有两个独立运行的网卡，其中一张网卡可作用于对系统网络的互联载体，而另一张网卡则作用于冗余通讯的链接。在两张网卡的相互配合下，可确保主控制器与从控制器的信息同步。换句话来说，在整个蒸汽发电自动控制系统的运行期间，一旦主控制器出现运行故障，从控制器可利用同步信息，及时接替主控制器工作，以避免系统运行受到影响。不但如此，控制系统运行期间所形成的组态数据以及实时信息可直接储存于RAM当中，网卡上设置有该RAM装置对应的备用电池，即便出现掉电的特殊情况，也不会造成组态数据丢失，提高了整个系统的安全性。

2.3 通讯控制技术

在蒸汽发电自动化控制系统的运行期间，505E控制器可在Modbus通讯端口的支持下，实现与DCS分散控制系统的信息通讯，整个通讯期间，所支持的传输协议包括RS-232、RS422、RS-485等多种类型。可以说，通过对Modbus通讯端口的应用，能够基于传输协议确定主通讯设备、从通讯设备之间如何连接，如何进行信息数据的交换，如何对故障缺陷进行检测。结合我厂现运行蒸汽发电自动化控制系统的实际情况来看，505E控制器所对应的传输协议选择为RS422协议，对其运行参数以及操作控制方式进行持续性监督控制，但，不会对505E自身控制产生影响。不但如此，操作人员还可及时获取有关Modbus的地址信息，从而及时把握机组运行情况，并对故障原因进行分析。

3 结语

我公司在将蒸汽发电自动化控制系统引入正常生产运行体系后，整个控制系统运行良好，根据相关数据显示，整个自动化控制系统各项生产技术指针均可满足我厂当前生产工艺的实际需求，本系统控制下相关电气设备持续运转正常，运行1年时间内未出现明显的故障缺陷。同时，证实整套蒸汽发电自动化控制系统在提高我厂节能环保效益方面意义显著，希望能够引起同行人员的广泛关注与重视。

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