燃氣-蒸汽聯合循環電廠熱控設計介紹

　　1.概述
　　
　　與燃煤火電機組相比,燃氣-蒸汽聯合循環發電機組具有建設周期短、初投資少，熱效率高,節能環保的特點,近些年，燃氣一蒸汽聯合循環發電機組在國內外得到迅速的發展。
　　
　　內蒙古蘇里格供熱調峰燃氣電廠2x150MW級燃氣一蒸汽聯合循環發電機組,可為電網提供一個重要的調峰電源，提高電網運行的安全穩定性和網內火電發電機組運行的經濟性。蘇里格供熱調峰燃氣電廠是內蒙古地區建設的*燃氣一蒸汽聯合循環發電機組。
　　
　　燃機機組采用GE公司PG9171E型。
　　
　　2.控制系統特點
　　
　　2.1控制水平及方式
　　
　　采用爐、機、電集中控制方式,兩臺機組合設一個控制室。網絡控制設在機組集控室內。發變組及廠用電控制系統納人DCS。設置全廠閉路電視監視系統，在集控室內通過閉路電視監視系統對重要無人值班區域進行藍視。在集中控制室內對聯合循環機組的運行管理由一名主值班操作員和兩名輔助值班操作員來完成。值班操作員可通過控制室內的操作鍵盤和控制板實現遠方操作。在機組的啟動、停止、正常運行和異常工況的處理中R需運行人員的少量干預即能自動完成。
　　
　　每臺燃氣一蒸汽聯合循環機組的控制系統采用一套分散控制系統（DCS），以彩色LCD、鍵盤/鼠標作為聯合循環機組的主要監控手段。在集控制室內不再設置常規指示/記錄表、熱工信號光字牌、手動/自動操作站等監控設備。在DCS操作臺上配置聯合循環機組硬接線的緊急停止按鈕及重要輔機的操作按鈕,以保證機組在緊急情況下安全停機。
　　
　　燃浦制系統（MARK-VI）隨主設備配套供貨，MARK-VI提供2套操作員站（HMI），其中一臺布置于就地控制室，另一臺布置于集中控制室。燃機控制系統（MARK-VI）與聯合循環機組DCS進行雙向通訊連接,運行人員在集控室通過燃機控制系統的人機接口（HMI）可實現對燃氣輪機組的監控。燃機在就地設有控制室，正常運行監控和負荷調節也可在就地控制室內實現。
　　
　　汽機監視系統（TSI）、汽機電液調節系統（DEH）及汽機緊急跳閘系統（ETS）均由汽機廠供貨。
　　
　　化學水處理系統設就地設控制室,采用PLC加上位機方式,運行入員通過LCD和鍵盤設備完成對整個工藝設備的監視和控制。
　　
　　2.2控制室布置
　　
　　集控室布置是按爐、機、電、網控集中控制方式考慮，兩臺聯合循環機組設一個集控室。
　　
　　集中控制室設在汽機房B-C列8米運轉層。控制室面積約為100m2。控制室內主要布置DCS操作員站、汽機DEH操作員站、燃機MARK-VI操作員站、網控操作員站、全廠閉路電視、打印機和消防報警盤等。集控室周圍設有工程師室及更衣室和交接班室等。兩套機組的電子設備間分別設在8米層的集中控制室左右兩側,主要布置有DCS縫、電源盤及電氣M等。
　　
　　燃機的控制系統機柜及電氣設備布置在燃機的就地控制小間。在余熱鍋爐的底部設有控制小間,布置余熱鍋爐部分熱控配電箱、余熱鍋爐加藥系統控制柜、余熱鍋爐部分的電氣配電柜等。汽機部分熱控配電箱布置在汽機房8米運轉層。
　　
　　天然氣調壓站所有必需的儀表和控制裝置由制造廠成套供貨,實現就地監測和控制，重要信號以硬接方式送至DCS。
　　
　　3.控制系統功能
　　
　　3.1分散控制系統（DCS）
　　
　　機組制系統的控制范圍包括機、爐、電和與單元機組有直接關系的輔助系統。機組分散控制系統（DCS）是整個單元機組的主要控制設備，包括集控室內的操作員站、電子設備間控制柜。DCS與后備的常規控制儀表（安裝在操作臺上的機、爐、電緊急停機按鈕等）、就地控制儀表（包括就地儀表,以及主設備制造廠成套供貨的獨立就地控制系統等）構成單元機組整體控制系統，實現對機組的集中統一監視和集中控制。機組DCS系統按如下功能配置:
　　
　　一數據采集和處理系統（DAS）
　　
　　一模擬量控制系統（MCS）
　　
　　一順序控制系統（SCS）
　　
　　一旁路控制系統（BPS）
　　
　　DCS設置兩臺機組的公用網絡。廠用電公用部分、循環水泵房（采用遠程I/O）納人DCS公用網絡。可分別由#1或#2單元機組DCS操作員站進行監視與操作（操作考慮兩臺機組互為閉鎖）。發變組及廠用電控制系統納入DCS。DCS系統中的控制器、網絡接口設備、及其它重要模件均為冗余設置。DCS數據通訊系統將各分散處理單元、1/0處理系統及人機接口和系統外部設備聯接起來，保證各部分之間的系統通訊,DCS的通訊高速公路是冗余設置的。
　　
　　DCS系統單獨配備獨立的GPS裝置。
　　
　　3.2燃機控制系統MARK-VI
　　
　　燃氣輪機采用GE公司的MARK-VI控制系統。MARK-VI具有使機組自動起動、加載和停機的功能,同時具有完善的監察保護和自動顯示、記錄裝置，機組亦可以手動加減負荷，同期并網裝置設在發電機控制盤上。
　　
　　MARK-VI控制系統是speedtronic系列中的一代,它積累了40余年燃機及其控制的成功經驗。MARK-VI控制系統配有三臺控制硬件和軟件*相同的控制模塊<R>，<S>和<T>及相應的I/O板。在一臺控制模塊故障時,依靠另二臺仍能正常運行。MARK-VI采用了功能更強速度更快的InCeleron300MHz微處理器，MARK-VI還有一個獨立的保護模塊<P>（模塊內部由三個保護處理機<X>，<Y>,<Z>用硬接線方式實現三余度）；MARK-VI設有一操作接口<HMI>，它是一臺獨立的數據處理機（配有101鍵標準鍵盤、彩色監視器、打印機和光標定位裝置等）。MARK-VI的軟件功能非常豐富，并采用了軟件冗錯技術（SIFT）。操作接口HMI的計算機操作系統是WindowsNT,另外還有一個GECIMPUCITY的繪圖軟件平臺及Toolbox的編程及診斷軟件包。
　　
　　<R>,<S>,<T>^MARK-VI的控制核心。它們完成所有關鍵的控制算法、順控程序和主要的保護功能。它們收集數據和產生大多數報警。它們從各種配置的冗余傳感器接收輸人信號。每個控制模塊不僅把信息送往I/ONET網絡，還從I/ONET網絡接收來自其它二個模塊的信號,并完成2/3軟件表決,用于決定裝置的實時操作。
　　
　　<P>可接收轉速傳感器,火焰檢測器和電壓互感器的輸入信號,完成緊急電子超速保護，火焰檢測和同期功能。<P>的電磁閥輸出信號是在與之相聯的遮斷卡中完成硬件表決的。遮斷卡接收的遮斷觸點信號來自緊急超速、各控制機、手動遮斷按鈕和其它硬接線用戶遮斷。
　　
　　<HMI>可用于對機組發出指令（例如啟動、停機、停機冷卻、自動升轉速/負荷等）亦可選擇顯示以觀察機組的狀態（如報警、輪間溫度、振動值等）。打印機可以由操作者手動選擇和打印任何顯示,也可自動打印所選擇的參數和報瞀信息。為了使用<HMI>操作和監視機組,操作者將用光標定位裝置（如球標）來選擇顯示、指令和一些功能。方法是用球標使光標指向那些希望的顯示、指令或功能,再按一次球標旁的按鈕即可。<HMI>還可用于現場修改程序、輸人/輸出端口、報督信息、常數,英/公制單位轉換等。常數可以在線改變,應用軟件的改變則必須離線進行。這些改變保存在硬盤和或裝載到各計算機的EEPROM中。<HMI>不直接執行機組的控制或保護功能；它只是對MARK-VI控制盤發出指令和監視機組運行的工具。在機組運行或停機時,操作接口計算機的通、斷重新引導以及和MARK-VI控制盤之間的Ethernet電纜的拆開或重接對MARK-VI控制盤或機組運行都不會產生影響。
　　
　　3.2.1燃氣輪機的保護
　　
　　1）超速保護功能
　　
　　2）超溫保護功能
　　
　　3）振動檢測和保護
　　
　　4）火焰檢測和保護
　　
　　5）火災檢測與保護
　　
　　6）緊急停機
　　
　　7）潤滑油保護
　　
　　3.2.2燃氣輪機的控制
　　
　　1）速度和負荷控制
　　
　　2）溫度控制
　　
　　3）進口導葉控制
　　
　　3.3DCS與MARK-VI及其他系統的接口
　　
　　燃氣輪機的控制由MARK-VI系統完成,DCS系統與MARK-VI系統之間除一部例言號采用硬接線外,大部分信號采用GSM方式通訊，用以太網接人DCS系統進行顯示并進行歷史—收集。
　　
　　調壓站的通訊采用485串口modbus規約接收實時數據進人公用DCS系統。直流屏、UPS系統的通訊都采用485串口CDT規約接收實時數據進人單元機組DCS系統。
　　
　　4.結束語
　　
　　聯合循環發電機組具有組合靈活、啟動速度快的特點。為了適應聯合循環發電機組的運行和啟動，充分發揮聯合循環的特性，要求聯合聯合循環發電機組的控制系統具有較高的可靠性和適應性。
　　
　　通常燃氣輪機的控制系統是隨主設備配供的，其控制范圍僅覆蓋燃氣輪機本體。余熱鍋爐和蒸汽輪機及其輔機的控制是由DCS實現的。而聯合循環發電機組的協調控制，是將各種工藝系統及相關設備，在各種工況的模擬控制和順序控制有機地協調起來，以達到：快速響應中調給出的負荷指令,縮短機組的啟動時間,提髙機組的可靠性。這就對機組DCS有了更高的要求。
　　
　　我們相信，隨著控制技術的發展,聯合循環發電機組采用一體化控制系統指日可待。