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PCS7控制系統在垃圾焚燒發電廠中的應用
更新時間:2019-07-02 發布:www.hzspr.tw

1、垃圾焚燒發機電組的特點
  近年來,人們對發機電組的環保要求越來越高,垃圾焚燒發電技術在世界范圍內獲得了迅猛成長和普遍運用。由于垃圾焚燒發電技術具有高效率處置生活垃圾、勤儉能源、建設周期短和有益于環保等特點,我國今朝正在慢慢加年夜垃圾焚燒發機電組的資金投進。
  隨著科技的成長和人們生活水平的提高,人類對能源的消耗不竭增加,由此到來的情況污染問題也日益嚴重。對能源需求的增加與對污染排放的控制這一矛盾迫使科技工作者不竭追求高效低污染的燃燒技術,加速新型燃燒裝配及環保裝備的開發。下降成本、提高靠得住性、下降污染排放成為電力行業的追求方針。
  垃圾焚燒發電技術作為傳統行業派生的新行業,由于其燃料主要是生活垃圾等,是以,燃燒進程可以實現垃圾無害化,而且使垃圾容量年夜幅縮減,清潔環保;垃圾焚燒機組還有建設周期短,勤儉能源且環保等優點。故該項技術今朝越來越遭到重視,并獲得迅速推行和不竭成長。

2、垃圾焚燒發機電組的控制系統要求
  垃圾焚燒發機電組的主要組成部門有:焚燒汽鍋、余熱汽鍋、蒸汽輪機、發機電等裝備。
  同常規的火機電組相比,垃圾焚燒發電中以發電為輔,垃圾燃燒為主。反映在燃燒系統上,燃燒的熱值變化較慢,燃料成份中非可控身分較多,蒸汽負荷的變更較小,壓力的變化較年夜。因而,對于垃圾焚燒發電,傳統的火電燃燒系統的機理和控制方式其實不完全順應于垃圾焚燒發電。垃圾焚燒發電的怪異的地方決議了其對控制系統的要求既同等于常規要求,又在常規要求中有著極年夜的變通性。
  1)對分系統強烈的自力性的要求:
  對于垃圾焚燒,以垃圾焚燒為主,發電為輔,在整個控制系統的組成上,自力性的要求較著高于常規的火機電組。采用散布式的控制系統,不單可以削減整個控制系統的成本,散布式系統的更年夜的靈活性保證了垃圾焚燒發電的現實可操作性和經管的靈活性。從國內已正式投運的垃圾焚燒電廠的情況看,散布式控制系統的選用是垃圾焚燒電廠最好的選擇方案。
  2)對系統網絡傳輸特征的高性能、高要求:
  現代化的垃圾焚燒發電廠,對信息的傳輸與交換比常規的火機電組更年夜。采用進步前輩的高速控制網絡,對整個控制系統的協調、經管系統的交互運作,都可提供強有力的傳輸網絡的支持。
  3)對運行成本的迫切的要求:
  在垃圾焚燒發電中,對低運行成本的要求集中在兩個方面:①靈活、利便的硬件設置裝備擺設可保證系統的功能性要求與硬件系統的最合理的配合,從而組成最合理的性能價格比②極低的裝備維護成本和系統經管成本,這就要求選擇的自動化控制系統具有優秀的可擴充性、開放性(可最年夜限度的哄騙現有的成熟的信息資本)和持久工業惡劣場所運行的穩定性和靠得住性。

3、自動控制系統在垃圾焚燒發機電組的運用
  毫無疑問,已在國內外許多年夜型發機電組上成功運用的渙散控制系統(DCS)是可以運用于聯合輪回發機電組的控制的。但這類傳統意義上的DCS具有一定的局限性,如投資較年夜,渙散化水平和開放性水平均不夠高,建設周期長等等,均不適合于中小型規模機組的控制運用。
  今朝,一種新型概念上的自動控制系統已普遍遭到重視。隨著計較機技術、通訊技術和電子技術等領域的高速成長,原有概念上的PLC或中、小規模的控制系統吸納新技術,形成一種渙散度更高的現場總線控制系統。它將在中、小規模的運用中年夜年夜跨越了傳統的DCS。它的主要特點有:
  引進WEB技術,將控制向遠程監控成長,實現遠方數據閱讀、進程監視、組態維護等功能。
  引進ETHERNET局域網技術,使控制系統能與經管網資本同享。
  引進現場總線技術,將系統硬件由集中安插轉向渙散安插,使之高度渙散化。
  提高系統的抗干擾能力,下降控制系統對接地系統及情況的要求,下降工程造價。
  正是由于這類新型的進程控制系統的上述特點,使其比力適合于垃圾焚燒發機電組的控制運用。今朝,比力有代表性的這類控制系統有:Siemens公司的SimaticPCS7控制系統,Honeywell公司的PlantScale控制系統等。
  深圳鹽田垃圾焚燒發電廠的控制系統采用了Siemens公司的SimaticPCS7控制系統,整個系統的總成、設計、組態及調試由深圳能源環保公司和國家電力公司熱工研究院自控技術中心配合承當。

4、工程運用情況介紹
  鹽田垃圾焚燒發電廠安裝兩條垃圾焚燒線(每條垃圾焚燒線日處置垃圾能力為225噸),一臺6兆瓦凝汽式汽輪發機電組,母管制。全廠設置一套渙散控制系統(DCS),以全廠集中操作與各工段渙散控制相連系的系統運行模式實現垃圾焚燒發電廠整體生產進程的狀態監視、生產操作、進程控制、事務報警、運行聯鎖、平安庇護。完成數據收集(DAS)、模擬量控制(MCS)、順序控制(SCS)和聯鎖庇護(PRO)等系統功能。
  垃圾焚燒發電廠的其他生產進程,如焚燒線燃燒控制、煙氣處置系統、汽機數字電和諧垃圾吊控制等系統將經由過程數據通訊方式劃分接進渙散控制系統(DCS),建立全廠生產運行經管。
  憑據系統性能價格比盡量高、系統性能穩定和系統組態維護利便的要求,同時針對本機組的特點和控制要求,經過普遍調研和論證,最終肯定采用SIEMENS公司的SimaticPCS7(ProcessControlSystem)控制系統完成其控制功能。此系統在本工程的基本結構為:
  系總共設置裝備擺設3臺操作員站(其中一臺兼工程師站),2對冗余CPU-417H的控制器:#1控制器主要控制余熱汽鍋及垃圾焚燒線輔助部門;#2控制器主要控制汽輪機及其輔助裝備。本系統的I/O模件采用了S7-300系列I/O模件,經由過程ET200M遠程機架與控制器相連。系統設置裝備擺設的總I/O點數達1800點左右。系統設置裝備擺設了5臺打印機,其中報表打印機3臺、圖形打印機1臺、工程師站配打印機1臺。
  每對冗余控制器均經由過程冗余的現場總線Profibus-DP(最高數據傳輸速度可達12Mbit/s)帶一定數目的遠程I/O擴大機架ET200M及I/O模件。該系總共設置裝備擺設11個ET200M遠程機架,按工藝流程分成11個I/O站,控制器與各I/O站間的通訊是經由過程PROFIBUS-DP現場總線完成的,傳輸介質為雙絞線,網絡數據傳輸速度1.5Mbit/s。
  操作員站按服務器?D?D客戶機方式設置裝備擺設,一對冗余服務器經由過程冗余的工業以太網(速度100MHz)與三臺客戶機相連。
  CPU由二對完全冗余的高效控制器AS-417-H組成,CPU之間、CPU與冗余服務器間的數據通訊是經由過程100MHz的冗余工業以太網來實現的,工業以太網和服務器完成操作員站與CPU和CPU間的數據交換功能。
  每對冗余CPU均經由過程冗余的現場總線Profibus-DP(最高速度12M)帶一定數目的遠程I/O擴大機架ET200M及I/O模件。
SOE系統采用PCS7的SICAM系統。
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  圖1:深圳市鹽田垃圾焚燒發電廠DCS系統設置裝備擺設圖
  機組投產后,運行人員在主控室,就能夠完玉成廠各部門的控制,包括焚燒汽鍋、余熱汽鍋、蒸汽輪機等等。該機組的自動化水平在全國的垃圾焚燒發機電組中處于領先地位。
  該系統經過嚴重的組態設計、調試階段后投進使用,今朝已穩定運行了一年。

5、竣事語
  隨著垃圾焚燒發電技術的迅速成長,控制系統性能的不竭提高,可以預見,PCS7控制系統在垃圾焚燒機組控制領域具有廣漠的運用前景。隨著對現場總線控制系統(FCS)的領會和研究的深進,智能化現場儀表和裝備將運用到電廠,組成完整的FCS,會進一步提高垃圾焚燒發機電組的自動化和經管水平。

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