浅析燃气蒸汽循环发电煤气净化自动控制系统

王桂芬

摘 要：为满足燃气蒸汽联合循环发电煤气净化的控制要求，开发出了煤气净化自动控制系统。该系统可靠性设计，自动化程度高，满足了煤气净化的控制要求。

关键字：燃气蒸汽联合循环发电；自动控制系统

燃气蒸汽联合循环发电利用放散的低热值的高炉煤气，掺混少量的焦炉煤气形成低热值煤气为燃料，成功进行燃气蒸汽联合循环发电。在整个发电工程中煤气净化系统发挥着“咽喉”的重要作用，它为燃气发电机组提供优质的燃料供应，保证整个发电系统的正常运行。为了满足发电系统煤气净化的控制要求，开发了煤气净化自动控制系统。

1 自动控制技术概述

1.1 在发电行业应用的特点

自动控制技术在发电厂中主要起检测控制的作用，并且对电气自动控制设备进行监控和数据分析，及时进行反馈处理。通常电气设备在运行的过程中，需要不断地对运行设备进行检测和数据分析，通过反馈过来的数据进行必要的分析和整理，通过分析发现电气设备运行中的问题，并及时发出警报。在紧急情况下，监控设备还会自动进行紧急自救措施，并及时切断运行设备的电源，保护电气设备的安全。同时，在发电厂中，利用先进的电气自动控制技术还可以进行远程操控和数据分析，对运行设备进行在线控制，提升整个发电厂的运行效率。在设备故障诊断方面同时也有很重要的作用， 对于现代发电业的作用意义重大。

1.2 在发电行业中的应用必要性

在过去传统的发电厂的运行过程中， 整个发电厂的电气运行系统是单一分工的， 整体电气运行比较独立， 造成了各个区间和各个控制部门的联系不够及时和准确，缺乏必要的沟通，工作人员的业务和压力比较大， 各个部门的联系和沟通也不是很通畅，并且不能及时有效地发现设备故障，严重地制约了整个发电业的进步和发展。针对这种情况，电气自动控制技术有效运用就变的十分可贵。自动控制技术的推广运用可以有效及时地将各个部门的信息进行交流，同时针对以往的老旧控制集散系统，在具体的控制运算和整体的运行状态方面都能进行有效监督和控制，并且可以实现远程在线监控，对发电厂的运行状态进行有效反映和调整。通过网络技术的普及和应用，还可以进行信息共享，便于对电气设备进行检测，并能及时预警设备故障，防范重大事故的发生。随着科学技术不断进步，自动控制技术的应用也是顺应时代的发展趋势，为发电业的发展和改革提供了便利条件。

2 自动控制技术在煤炭发电行业中的作用

2.1 优化配置煤炭发电资源

传统的火力发电厂的发电效率经常会受到电厂资源配置及资源利用等问题的影响，例如发电厂的发电技术落后， 不能有效地利用煤炭资源进行发电，极大地浪费了发电原材料，同时发电故障的频频产生都极大地干扰了发电厂的正常运转，这些都对发电厂的发展产生了重大影响。但是通过引进电气自动控制技术，便可以很好地利用煤炭发电业的各种资源，同时及时发现设备故障，进行及时维修，还可以进行在线监控，使有限的人力资源可以得到有效地运用。

2.2 有效利用资源，减少发电成本

传统的火力发电厂主要利用煤炭和石油等资源，在生产过程中，不能很好地利用资源，不能使其充分燃烧，导致了资源的严重浪费，相对而言成本自然上升。但是如果利用电气自动控制技术就能很好地解决能源的有效燃烧问题，避免资源的浪费，控制企业的发电成本，充分合理地利用资源。

2.3 提高煤炭发电业的发电效率

随着社会经济的飞速发展，对于用电质量和供电质量的需求越来越高，在这种情况下，煤炭发电企业只有不断提升自身的发电效率才能很好地解决这个问题。为了使传统的发电企业的发电效率得到极大提升， 就必须引入先进的电气自动控制系统，通过自动控制技术的改造和实施，用先进的自动控制系统和精细的设备进行改造，从而提升发电厂的整体设备运行能力，保障用电质量和供电质量的提升。

3 控制系统构成

3.1 系统网络配置

整个系统的网络采用光纤环网结构，保证了数据的稳定性和准确性，单元内各个电气控制站、仪表控制站、人机接口操作站、工程师站、打印机等设备采用100 M 工业以太网连接，实现集中监控。整体网络见图1。

3.2 DCS系统硬件配置

系统采用ABB AC800FR控制器，控制器为冗余配置，下挂7个远程站，通过Profibus DP将控制器与远程站建立连接。3#站主要完成高炉煤气净化系统电除尘入口煤气压力、出口煤气压力、入电除尘器煤气总管含氧量及水处理系统中净水池液位、浊水池液位、过滤器供水泵组总管压力、过滤器反洗供水泵组总管压力、电除尘器供水泵组总管压力、丝网脱水器供水泵组总管压力及过滤器供水泵组总管流量、过滤器反洗供水泵组总管流量、电除尘器供水泵组总管流量、丝网脱水器供水泵组总管流量等模拟量检测信号输入功能。1#、2#、4#、5#、6#、7#远程站主要完成高炉煤气净化系统煤气管道12台电动蝶阀、12台电动翻板阀、2台电除尘器供水泵、2台过滤器供水泵、2台过滤器反洗供水泵、2台丝网脱水器供水泵、6套丝网脱水器阀门组（5×6）的输入、输出信号控制功能。

3.3 系统软件

系统软件采用基于Windows XP之上的IndustrialIT AC800F-7.1 中文版本，包括两部分。

（1）Control Builder F 专业软件。用于硬件配置过程站及操作员站的组态，该软件提供功能块图（FBD）、梯形图（LAD）、指令表（IL）和顺序功能图（SFC）、结构化文本（ST）等图形化组态手段；带有包含近170 多个功能块的算法库，200 多个图形符号的基本图库和内含大量3D图符的扩充图库；便于功能组态和画面开发；可建立一个系统范围内统一的数据库。

（2）Digivis 中文版。用于流程显示、报警信息管理、趋势归档、各种记录、系统诊断和操作控制等。

3.4 自动控制程序开发

在除尘器的控制系统中，主要控制进入6个除尘器的煤气压力，监视煤气的含氧量及监控控制柜的一次二次电压、电流。其中一次和二次电压、电流是通过挡位进行控制的，使二次电压达到40 kV以上，二次电压控制在43～48 kV。挡位分为9挡，其选择采用由低到高逐挡升高，为方便准确调节，将1挡和2挡设为微调为提高煤气净化的质量，对电气系统运行参数和煤气管网运行参数进行实时监控，控制程序应注意：（1）电气的运行电压不能过低，过低会导致除尘器出口煤气含尘量过大，为此，增加了报警提示；（2）进入除尘器的煤气压力不要过大，否则易导致负荷超标。

在除尘的过程中，只要出现下列一种情况都要停止除尘器的运行：（1）测到含氧量超过1%；（2）高炉煤气压力低于1 000 Pa；3）电源压力低于350 V；4）供水系统停水6 h 以上。电动阀的控制逻辑是用于丝网脱水器电动阀、煤气管道蝶阀、翻板阀等。

4 系统功能

该系统主要完成除尘器系统控制、丝网脱水器的控制、水系统的控制、仪表检测系统等功能，系统功能如图2所示。

5 結语

燃气蒸汽联合循环发电煤气净化自动控制系统满足了煤气净化的控制要求，提高了生产效率，减轻了操作和运行维护工作量，降低了设备故障对生产的影响。

参考文献

[1] 周力.电气自动控制技术在火力发电中的应用[J].企业技术开发，2011（5）：68-69.

[2] 王铁铮.电气自动控制系统的功能探讨[J].科技导刊（中旬刊），2013（07）.