關鍵詞：生物質發電機組；分數控制系統；設計；系統功能
1、工程概況
河南某公司1×30 MW單級抽汽凝汽式汽輪發電機組系新建工程，鍋爐為丹麥BWE公司設計的130t/h振動爐排高溫高壓生物質燃料鍋爐，汽輪機為青島捷能汽輪機股份有限公司生產的高溫高壓、一級調整抽汽、單缸、單軸、抽汽凝汽式汽輪機，發電機為濟南發電設備廠生產的空氣冷卻、自并勵靜止勵磁電機。該工程按照示范電站設計指導思想設計，其設計目標是使電廠具有較高的機組自動化水平，較少的人員編制，以降低電廠的發電運營成本。該工程的設計燃料為玉米和小麥秸稈。
2、分散控制系統( DCS)設計
該工程分散控制系統( DCS)采用浙江中控技術有限公司生產的ECS-100分散控制系統，它由數據采集系統( DAS)、模擬量控制系統(MCS)、順序控制系統( SCS)、爐膛安全監控系統(FSSS)、電氣控制系統( ECS)及汽輪機控制系統(DEH)等子系統構成，運行人員在集控室通過該系統即可實現對機組運行參數的監視和所屬設備的控制。吹灰程控、循環水泵房、公用水泵房、秸稈輸送系統及化學水處理等輔助系統的控制也已納入分散控制系統( DCS)。機組能在少量就地操作和巡檢配合下，在單元控制室內實現啟停，并能在單元控制室實現機組的運行工況監視、調整、停機和事故處理。
控制系統是采用ECS - 100組成的開放式系統，采用星形拓撲網絡結構；各操作站、控制器通過冗余多口交換機實現網絡連接，網絡互為熱備用并能實現無擾切換；可以完成節點間所有數據通訊傳輸；網絡結構便于擴展。該工程共設置6套現場過程控制站，包括4套操作員站（包括操作臺）(0PU)、1套汽輪機控制系統( DEH)操作員站和1套分散控制系統工程師站( ENG)。吹灰程控、循環水泵房、公用水泵房及秸稈輸送系統等納入分散控制系統( DCS)并在集控室操作員站進行監控，綜合考慮化學水處理系統與主體系統的聯絡以及空間布置，將化學水處理系統操作員站設置在就地化學補給水處理室。每個操作員站都是冗余通訊總線上的1個點，都有獨立的冗余通訊處理模件，分別與冗余的通訊總線相連。工程師站通過通訊總線，既可調出系統內任一分散處理單元( DPU)的系統組態信息和有關數據，又可使需方人員將組態數據從工程師站上下載到各分散處理單元和操作員站。
該工程單元機組共設置8對分散處理單元( DPU)，分散布置于9面分散控制系統(DCS)機柜內，每個分散處理單元( DPU)均具有2個冗余網絡接口( RJ45)直接接入以太網。分散處理模件均冗余配置，一旦某個工作的處理器模件發生故障，系統能自動地以無擾方式快速切換至與其冗余的處理器模件，并在操作員站報警。當故障處理器修復后，系統自動進行狀態拷貝并使其在冗余方式下運行。分散控制系統( DCS)的通訊使用8個16口的交換器( Switch Hub)分成3個網絡；集控室內電子設備間配置2對交換器組成網絡A，化學水處理系統的補給水處理車間配置2個交換器組成網絡B，集控室及化學補給水處理室合用1對交換器組成網絡C；網絡A，B組成互為冗余的控制網，網絡C組成單獨的操作網；秸稈輸送系統設置1臺遠程I/O站通過光纜接入網絡A。以上的網絡配置大大增強了控制網絡的驅動能力及控制系統的安全性。
3、主要控制系統功能
3.1數據采集系統(DAS)
數據采集系統( DAS)連續采集和處理所有與機組有關的重要測點信號及設備狀態信號，并及時向操作人員提供有關的運行信息，使機組安全、經濟運行。機組一旦發生異常工況，能夠及時報警，便于及時檢修，利于提高機組的可利用率。數據采集系統( DAS)主要包括顯示、制表記錄、歷史數據存儲和檢索及性能計算等功能。其中顯示功能包括操作顯示、概貌顯示及功能組顯示等子功能；記錄功能包括運行人員操作記錄、事件順序記錄( SOE)及保護動作記錄等功能；性能計算功能包括機組凈熱耗率計算、汽輪發電機組循環性能計算等功能。
3.2模擬量控制系統(MCS)
模擬量控制系統或稱閉環控制系統，是機組最重要的控制系統之一，該系統完成單元機組及輔機系統的模擬量自動調節控制，它將鍋爐一汽輪機一發電機作為一個單元整體進行協調控制，使鍋爐和汽機同時響應控制要求，確保機組快速適應負荷變化，并保持穩定運行。該工程的模擬量控制系統主要包括機組協調主控、送風控制、爐膛壓力控制、燃料控制和給水控制等系統。其中協調控制系統包括爐跟機、機跟爐、機爐協調和機爐手動4種運行方式，以滿足機組各種運行工況的要求，另外，該系統還承擔單參數回路的自動調節任務。
3.3順序控制系統(SCS)
順序控制即開環邏輯控制，是機組主要控制系統之一。其任務是按照各設備的啟停運行要求及運行狀態，經邏輯判斷發出操作指令，對機組主要設備組或子組進行順序啟停，同時，該系統根據工藝系統要求實施聯鎖與保護。
該期工程順序控制以子組級自動化水平為主，同時具備手動、自動以及驅動級的各種運行操作模式，主要順控系統包括送風機系統、引風機系統、空預器系統、秸稈燃燒系統及秸稈輸送系統等。
3.4爐膛安全監控系統(FSSS)
爐膛安全監控系統是機組重要的控制保護系統之一。它連續監視鍋爐在各種工況下的運行狀態，隨時進行邏輯判斷，并在出現異常工況時發出報警、相關輔機的啟、停及停爐指令。它通過一系列的聯鎖條件，按照預定的邏輯順序對有關設備進行控制。主要包括爐膛吹掃、火焰檢測和滅火保護、爐膛壓力保護、主燃料跳閘及停爐后吹掃等功能。
3.5電氣監控系統(ECS)
電氣監控系統( ECS)由信號監測、邏輯控制和出口繼電器轉換部分組成。控制系統能夠對所有的電氣設備實現安全可靠的軟手操，同時提供必要的順序控制及閉鎖功能。閉鎖功能保持在有效狀態，操作人員無法人工切除，可保證電氣系統安全可靠運行。監控系統主要對發電機變壓器組、發電機勵磁系統、高壓廠用電源、低壓廠用電源、不停電電源系統、直流系統及380 V廠用電系統等系統進行監控。自動準同期裝置( ASS)、自動勵磁調節器( AVR)、廠用電快速切換裝置等采用獨立于分散控制系統( DCS)的專用裝置，也可接收分散控制系統( DCS)遠方投入／退出等信號。
3.6燃料輸送系統
燃料輸送系統由卸料系統、儲料系統、上料系統組成。輸料系統采用分散控制系統( DCS)控制和就地控制2種控制方式，帶式輸送機與分配帶聯鎖控制，系統內設備均設聯鎖保護。該系統采用全廠閉路電視系統進行監控。
3.7化學水程控系統
該工程化學水處理控制系統納入分散控制系統( DCS)。控制站、調試終端及操作員工作站布置于鍋爐補給水處理控制室，運行人員通過鍵盤或鼠標在LCD上即可實現對整個系統的監控。化學水處理控制系統作為分散控制系統( DCS)的一個子站與分散控制系統( DCS)相連，該系統應留有與汽水取樣系統的冗余以太網通訊接口。加藥系統配有獨立的控制柜，為實現全自動運行，留有冗余的以太網接口。控制方式采用程控、遙控及就地操作相結合的方式，并能相互切換。
4、結束語
控制系統的功能是在采用浙大中控公司的FW135P組態及編程軟件的基礎上，根據系統的控制邏輯組態后實現的；通過冗余配置的以太網絡，提高了數據的傳輸效率和傳輸的可靠性；通過以太網接口與MIS網相連，可向MIS系統實時傳輸數據，實現生產運行和生產管理的一體化，從而實現了整個生產過程的自動化控制。
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