項(xiàng)目概況
　　
　　威鋼BFG發(fā)電工程是由上海威鋼能源有限公司在上海*鋼鐵（集團(tuán)）有限公司內(nèi)建造的一家電廠。主要設(shè)備有一臺(tái)220t/h高爐煤氣鍋爐、一臺(tái)50MW汽輪機(jī)和一臺(tái)50MW汽輪發(fā)電機(jī)。
　　
　　鍋爐：杭州鍋爐廠
　　
　　型號：HG－220/9.8－Q型燃用高爐煤氣，自然循環(huán)鍋爐
　　
　　額定蒸發(fā)量：220t/h
　　
　　主汽壓力：9.81MPa
　　
　　主汽溫度：540℃
　　
　　汽機(jī)：上海汽輪機(jī)廠
　　
　　型號：N50－8.83/535－3型
　　
　　型式：凝汽式，單缸單排汽
　　
　　額定容量：50MW
　　
　　主汽額定壓力：8.83MPa
　　
　　主汽額定溫度：535℃
　　
　　發(fā)電機(jī)：濟(jì)南發(fā)電設(shè)備廠
　　
　　型號：18L－047LLT
　　
　　額定功率：50MW
　　
　　額定容量：58824kVA
　　
　　額定電壓：10500V
　　
　　額定頻率：50Hz
　　
　　額定轉(zhuǎn)速；3000rpm
　　
　　機(jī)組使用的燃料主要來自上海一鋼的高爐煤氣，在煤氣量不足以維持機(jī)組zui低負(fù)荷時(shí)，配有重油助燃。其使用原則是綜合利用能源，盡可能多的利用高爐煤氣，以達(dá)到廢氣利用、保護(hù)環(huán)境的目的。
　　
　　機(jī)組工藝流程圖如文前所示：
　　
　　此項(xiàng)目是國內(nèi)在高爐煤氣發(fā)電工程中大規(guī)模使用DCS系統(tǒng)，其配置和對自動(dòng)化程度的要求遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于國內(nèi)其他同容量機(jī)組。
　　
　　控制對象除了鍋爐、汽機(jī)、發(fā)電機(jī)外，還包括大量電氣設(shè)備和輔助車間。特別是電氣方面，徹底打破原先必須使用或后備操作盤臺(tái)的思想，絕大多數(shù)操作和監(jiān)視，以及許多重要聯(lián)鎖均由DCS來完成。
　　
　　DCS系統(tǒng)配置
　　
　　從DCS系統(tǒng)的配置來看，其規(guī)模幾乎可以與以往的200MW燃煤機(jī)組相媲美。控制機(jī)柜17個(gè)，MFP12（控制主模塊）40塊，配置總I/O點(diǎn)數(shù)達(dá)3105點(diǎn)。INFI－90OPEN系統(tǒng)總貌圖如下：
　　
　　人機(jī)接口采用CONDUCTORNT，兩臺(tái)冗余的SERVER和兩臺(tái)CLIENT，其中一臺(tái)CLIENT用作管理機(jī)，系統(tǒng)軟件版本均為CONDUCTORNT2.2除了管理機(jī)為單屏外，其他三臺(tái)均為雙屏顯示。兩臺(tái)冗余SERVER通過兩個(gè)ICT03接口模件與環(huán)路PCU進(jìn)行通訊，考慮PCU與SERVER之間距離可能較遠(yuǎn)，通訊線路中采用ADAM進(jìn)行數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)。
　　
　　三臺(tái)彩色針式打印機(jī)用于打印各種記錄和信息，一臺(tái)彩色噴墨打印機(jī)用于人機(jī)接口畫面的實(shí)時(shí)硬拷貝，一臺(tái)激光打印機(jī)用于高質(zhì)量的文字圖形拷貝。
　　
　　所有的打印機(jī)分別與兩個(gè)打印機(jī)服務(wù)器連接，然后和所有的人機(jī)接口都匯集于網(wǎng)絡(luò)集成器HUB。這樣，所有的SERVER和CLIENT均能通過HUB共享數(shù)據(jù)，并且每臺(tái)人機(jī)接口能夠?qū)θ我庖慌_(tái)打印機(jī)發(fā)出指令。
　　
　　工程師工作站（EWS）系統(tǒng)軟件為WINTOOLS2.0.3，就地帶一臺(tái)激光打印機(jī)用于組態(tài)圖及其他文件打印。
　　
　　每個(gè)PCU采用2N冗余的新型MODULARPOWERSYSTEMⅡ電源系統(tǒng)。
　　
　　DCS系統(tǒng)分為MCS、BMS、SCS、DAS和ECS幾個(gè)子系統(tǒng)，其中ECS被分別組態(tài)于SCS和DAS系統(tǒng)中。MFP及I/O點(diǎn)分配如下表：
　　
　　控制方案與控制特點(diǎn)
　　
　?、癃盡CS
　　
　　1高爐煤氣、重油、輕油三種燃料混合燃燒，按發(fā)熱值相加，其中高爐煤氣和重油的負(fù)荷分配可由運(yùn)行人員調(diào)整。五組高爐煤氣燃燒器負(fù)荷分配也可由運(yùn)行人員調(diào)整，調(diào)整方法是設(shè)定各燃燒器閥后煤氣壓力定值的偏置。
　　
　　2汽機(jī)、鍋爐由MCS協(xié)調(diào)控制，負(fù)荷指令可隨高爐煤氣的產(chǎn)出量自動(dòng)調(diào)整，也可由運(yùn)行人員設(shè)定。負(fù)荷變化速度可由運(yùn)行人員設(shè)定，同時(shí)也具有機(jī)跟爐和爐跟機(jī)功能。
　　
　　3主汽壓設(shè)定值及主汽壓變化速率可由運(yùn)行人員設(shè)定，并預(yù)設(shè)了若干檔常用速率，在滑參數(shù)啟動(dòng)過程中，便于運(yùn)行人員快捷切換。
　　
　　4輔機(jī)故障快速減負(fù)荷（RB）、負(fù)荷迫降（RD）、負(fù)荷迫升（RU）及負(fù)荷有條件的閉鎖加、閉鎖減等功能包括在組態(tài)設(shè)計(jì)中，將有助于機(jī)組穩(wěn)定運(yùn)行和平穩(wěn)啟停。
　　
　　5風(fēng)、燃料雙交叉限幅調(diào)節(jié)控制煙氣達(dá)zui佳含氧量。
　　
　　6除氧器水位和凝汽器水位實(shí)行解耦調(diào)節(jié)，解決過去經(jīng)常出現(xiàn)的反應(yīng)遲鈍和相互干擾的問題。
　　
　　兩級過熱器減溫采用串級調(diào)節(jié)，按熱力平衡估算前饋值。兩級減溫噴水調(diào)節(jié)均為運(yùn)行人員提供了調(diào)兩側(cè)平衡的手段。
　　
　　8全程自動(dòng)給水，啟動(dòng)給水閥、低負(fù)荷給水閥和主給水調(diào)節(jié)閥在不同負(fù)荷條件下分別手動(dòng)、自動(dòng)或保持。
　　
　　9機(jī)組啟動(dòng)過程中，采用爐跟隨滑壓運(yùn)行方式
　　
　　10MCS與DEH（WOODWARD505）接口及分工
　　
　　MCS與DEH的通訊及控制信號的交換方式為硬接線，這些信號包括：
　　
　　·從MCS到DEH的模擬量（4－20mA），汽機(jī)負(fù)荷指令（0－100％）
　　
　　·從DEH到MCS的模擬量（4－20mA），汽機(jī)負(fù)荷指令（0－100％）
　　
　　·從MCS到DEH的數(shù)字量（干接點(diǎn)），CCS請求控制汽機(jī)
　　
　　·從DEH到MCS的數(shù)字量（干接點(diǎn)），DEH置于遙控
　　
　　DEH能獨(dú)立控制汽機(jī)正常啟停及帶負(fù)荷運(yùn)行，也能接受MCS指令進(jìn)行協(xié)調(diào)運(yùn)行。當(dāng)接受MCS指令控制，一旦機(jī)前壓力某一定值時(shí)，汽機(jī)退出MCS遙控，改為DEH就地控制，維持機(jī)前壓力。
　　
　?、颡盉MS
　　
　　1系統(tǒng)基本配置
　　
　　·鍋爐：采用杭州鍋爐廠生產(chǎn)的燃用高爐煤氣自然循環(huán)鍋爐。其型號：HG－220/9.8－Q。
　　
　　·燃燒器：燃燒器布置于爐膛的前后墻，前后墻分別布置有三層九個(gè)、共18個(gè)燃燒器。其中前墻中層3個(gè)燃燒器燃料為重油，其余燃燒器燃料為高爐煤氣（用輕油點(diǎn)火）。
　　
　　·油系統(tǒng)：輔助點(diǎn)火燃料為輕油，采用高能點(diǎn)火器（可伸縮）打火，機(jī)械霧化。重油蒸汽霧化。采用開/關(guān)/吹掃/霧化（重油）分立閥。油系統(tǒng)承擔(dān)負(fù)荷8％。
　　
　　·煤氣系統(tǒng)：一個(gè)煤氣支路閥對應(yīng)3個(gè)燃燒器，共有5個(gè)煤氣支路閥。
　　
　　·火焰檢測器：由于每個(gè)燃燒器只配有一支火焰檢測器，共18支，所以一支火檢同時(shí)檢測本燃燒器的油和煤氣火焰，當(dāng)油和煤氣都在燃燒時(shí)，無法分辨煤氣火焰和油火焰。目前判火原則為：
　　
　　當(dāng)見火（DI）信號存在時(shí)，認(rèn)為油見火：
　　
　　當(dāng)見火（DI）信號存在同時(shí)，火焰強(qiáng)度（AI）達(dá)到某定值時(shí)，認(rèn)為煤氣見火。
　　
　　2鍋爐點(diǎn)火順序
　　
　　·對每一個(gè)輕油燃燒器，當(dāng)油閥開后，若10秒種后沒見火，要立即關(guān)閉該油閥。
　　
　　·當(dāng)煤氣分支閥開后，若10秒鐘后，3個(gè)燃燒器中有任意一個(gè)沒有檢測到煤氣火焰，則應(yīng)立即關(guān)閉煤氣分支閥及相應(yīng)的油閥（若此時(shí)油在工作）。
　　
　　·*支燃燒器點(diǎn)火失敗，要重新進(jìn)行爐膛吹掃。
　　
　　3重油投入原則
　　
　　前墻中層三支重油燃燒器在高爐煤氣不足時(shí)投入使用，以滿足鍋爐帶負(fù)荷之要求。應(yīng)當(dāng)注意的是，當(dāng)高爐煤氣量等于或低于40％額定負(fù)荷時(shí)，原則上不允許投入重油燃燒器，但允許投輕油以穩(wěn)定高爐煤氣的燃燒。
　　
　　4高爐煤氣燃燒中的特殊問題
　　
　　·點(diǎn)火前要對煤氣管路進(jìn)行泄漏試驗(yàn)
　　
　　·MFT后要關(guān)閉煤氣跳閘閥、煤氣支路閥，打開煤氣放散閥，打開氮?dú)獯祾唛y，對煤氣管路進(jìn)行氮?dú)獯祾摺?br />　　
　　ⅢECS
　　
　　電氣控制部分的主要作用，是根據(jù)負(fù)荷變化的要求啟動(dòng)、調(diào)整和停止電氣設(shè)備；對電路進(jìn)行必要的切換；連續(xù)監(jiān)視主要設(shè)備的工作情況；周期性的檢查和維護(hù)主要設(shè)備；定期檢修設(shè)備及迅速消除發(fā)生的故障等。
　　
　　電氣主接線系統(tǒng)由發(fā)電機(jī)變壓器組出口直接接入鋼廠鼓風(fēng)機(jī)站的35kV開關(guān)。廠用電系統(tǒng)分為6kV、0.4kV兩種電壓等級。
　　
　　電氣系統(tǒng)主要包括以下子組：
　　
　　1發(fā)電機(jī)變壓器組
　　
　　該子組包括發(fā)電機(jī)變壓器組斷路器，對發(fā)電機(jī)勵(lì)磁系統(tǒng)和同期系統(tǒng)僅發(fā)出投入信號（勵(lì)磁與同期由電氣獨(dú)立裝置控制）。
　　
　　26kV廠用電系統(tǒng)子組
　　
　　該子組包括高壓廠用工作變壓器及6kV廠用電及其饋線。
　　
　　3380kV廠用電系統(tǒng)子組
　　
　　該子組包括低壓廠用變壓器、380kV廠用電PC段及MCC段的每個(gè)開關(guān)。
　　
　　4UPS不停電電源系統(tǒng)子組
　　
　　該子組包括UPS的進(jìn)出線及饋線。
　　
　　5直流系統(tǒng)子組
　　
　　該子組包括蓄電池、整流器及饋線。
　　
　　同期系統(tǒng)是電氣系統(tǒng)中較為重要部分，此項(xiàng)目中同期由電氣獨(dú)立裝置完成，DCS中僅有允許同期裝置啟動(dòng)的條件判斷邏輯。允許ASS投入的條件有：
　　
　　·汽機(jī)轉(zhuǎn)速達(dá)到3000rpm
　　
　　·35kV變電站隔離開關(guān)1或2合閘
　　
　　·滅磁開關(guān)合閘
　　
　　·AVR通道投入
　　
　　·AER通道投入
　　
　　·發(fā)電機(jī)電壓大于90％額定電壓
　　
　?、舄盨CS
　　
　　SCS系統(tǒng)控制所有電動(dòng)門、馬達(dá)，以及實(shí)現(xiàn)聯(lián)鎖保護(hù)和設(shè)備組的順序啟停等。此項(xiàng)目中，SCS不僅僅是控制范圍明顯擴(kuò)大，而且代表自動(dòng)化水平的順序啟停設(shè)備組也明顯增多。主要設(shè)備組順序控制有：
　　
　　1鍋爐通風(fēng)道建立
　　
　　2鍋爐送風(fēng)機(jī)A、B
　　
　　3鍋爐引風(fēng)機(jī)A、B
　　
　　4鍋爐本體排污
　　
　　5鍋爐汽包定期排污
　　
　　6鍋爐煤氣加熱器吹掃
　　
　　7鍋爐重油加熱A、B
　　
　　8鍋爐重油大、小循環(huán)
　　
　　9鍋爐水冷壁排污A、B、C、D組
　　
　　10汽機(jī)凝結(jié)水泵A、B
　　
　　11汽機(jī)疏水泵A、B
　　
　　12汽機(jī)給水泵A、B
　　
　　13汽機(jī)高加
　　
　　14汽機(jī)工業(yè)水泵A、B
　　
　　15汽機(jī)射水泵A、B
　　
　　16汽機(jī)低加疏水泵A、B
　　
　?、酹盤LC
　　
　　1接口概況
　　
　　威鋼項(xiàng)目要求輔助系統(tǒng)中五個(gè)子系統(tǒng)與貝利DCS實(shí)現(xiàn)接口通訊，分別為燃油系統(tǒng)，循環(huán)水系統(tǒng)，吹灰系統(tǒng)，膠球清洗系統(tǒng)和化學(xué)水系統(tǒng)。五個(gè)子系統(tǒng)皆由GE公司的PLC實(shí)現(xiàn)，型號為90－30。系統(tǒng)連接示意圖如下：
　　
　　燃油控制系統(tǒng)和循環(huán)水控制系統(tǒng)皆由兩套完全一樣的PLC系統(tǒng)組成，兩套PLC系統(tǒng)通過以太網(wǎng)實(shí)現(xiàn)冗余配置。各系統(tǒng)作為一個(gè)獨(dú)立的通訊接口實(shí)現(xiàn)與DCS的通訊。相互冗余的每套PLC系統(tǒng)中的CMM通訊模件的串行通訊口通過串行通訊電纜和信號中繼器分別與DCS系統(tǒng)中NYMP01端子板上TERMINAL端口或PRINTER端口相接，通過在接口軟件中設(shè)定NTMP01上的PERMLNAL端口和PRINTER端口互為冗余可以實(shí)現(xiàn)通訊線路硬件的冗余配置。這樣PLC系統(tǒng)互為冗余，通訊線路互為冗余，從而真正實(shí)現(xiàn)了通訊的冗余。
　　
　　吹灰系統(tǒng)，膠球清洗系統(tǒng)和化學(xué)水系統(tǒng)連接構(gòu)成一個(gè)MULTIDROP系統(tǒng)，通過一個(gè)RS422/232轉(zhuǎn)接器經(jīng)串行通訊電纜接到DCS系統(tǒng)中NTMP01端子板上的TERMINLA端口或PRINTER端口，從而三個(gè)系統(tǒng)作為一個(gè)通訊口實(shí)現(xiàn)了與DCS的通訊。
　　
　　2接口軟件內(nèi)容
　　
　　威鋼項(xiàng)目的通訊工作采用貝利的專用通訊接口軟件GPI02RTU，GPI02RTU針對支持MODBUS協(xié)議（RTU方式）的PLC系統(tǒng)，如:Modicon、GE、emcanique、Siemens、TI、SquareD等公司的PLC。GPI02RTU支持多達(dá)1500PLC點(diǎn)，可以在同一PLC網(wǎng)絡(luò)上跟多個(gè)PLC通訊。
　　
　　AGPI02RTU
　　
　　GPI02RTU軟個(gè)包是一種可組態(tài)的利用MODBUS協(xié)議（RTU方式）進(jìn)行雙向串行數(shù)據(jù)通訊的產(chǎn)品。它允許數(shù)值在可編程控制器和貝利的GPI02RTU通訊模件中的功能碼之間傳遞。GPI02RTU可以讀寫PLC中的數(shù)值，而不改變PLC的編程和邏輯。
　　
　　B通訊概況：
　　
　　GPI02RTU是一個(gè)可以組態(tài)的數(shù)據(jù)通訊軟件。對于將組態(tài)的貝利系統(tǒng)點(diǎn)和PLC點(diǎn)的連接而言。PLC點(diǎn)必須給出RTU地址定義。在點(diǎn)對點(diǎn)的數(shù)據(jù)通訊連接組態(tài)中，用戶必須輸入PLC點(diǎn)的MODBUS地址，對GeneralElectricPLC用戶來講，GPI02RTU離線程序能夠顯示生產(chǎn)廠家的等價(jià)地址。等價(jià)PLC地址顯示在RTU地址下面，只為校核。
　　
　　3硬件連接
　　
　　A燃油系統(tǒng)和循環(huán)水系統(tǒng)通訊接口硬件連接框圖如下：
　　
　　Notea:該電纜線自MFP02的P3口引到NTMP01的P1口，電纜型號為NKTU01或NKTU11。
　　
　　b：該電纜為9芯普通串行屏蔽電纜線，自NTMP01的P5口引到ADAM4520的RS232端，P5口設(shè)備為DTE方式，電纜兩端接頭分別為DB－25（針）和DB－9（針），長度為1.5米。
　　
　　c：該線為4芯屏蔽電纜線，兩芯為信號線，另兩芯為24伏電源回路線，供PLC側(cè)ADAM4520。
　　
　　d：該線為9芯普通串行屏蔽電纜線，連接PLC側(cè)的RS232口和其端的ADAM4520，長度為1.5米，電纜兩端接頭分別為DB－9（針）和DB－9（孔）。
　　
　　e：該電纜為9芯普通串行屏蔽電纜線，自NTMP01的P6口引到ADAM4520的RS232端，
　　
　　P5口設(shè)備為DTE方式，電纜兩端接頭分別為DB－25（針）和DB－9（針），長度為1.5米。
　　
　　BMULTIDROP系統(tǒng)的硬件連續(xù)框圖如下：
　　
　　Ⅵ性能計(jì)算
　　
　　此項(xiàng)目對性能計(jì)算的要求也是比較高的，基本上所有的主設(shè)備和換熱設(shè)備均有效率計(jì)算，主要內(nèi)容包括：
　　
　　·用熱量損失法和輸入輸出計(jì)算鍋爐效率
　　
　　·汽機(jī)效率
　　
　　·廠用電率
　　
　　·給水加熱器效率
　　
　　·凝汽器熱力計(jì)算
　　
　　總結(jié)與隨想
　　
　　通過威鋼項(xiàng)目，我們在以下方面有所提高或突破：
　　
　　·對以煤氣為燃料的發(fā)電機(jī)組全范圍、高自動(dòng)化控制
　　
　　·MCS中機(jī)組指令根據(jù)燃料量的改變而變化
　　
　　·對小型機(jī)組的協(xié)調(diào)控制和滑參數(shù)控制
　　
　　·燃?xì)忮仩t運(yùn)行安全保護(hù)的控制邏輯
　　
　　·對DCS進(jìn)一步控制電氣設(shè)備的探索和實(shí)現(xiàn)
　　
　　·MFP與不同類型的非標(biāo)準(zhǔn)PLC系統(tǒng)通訊
　　
　　·對整機(jī)組進(jìn)行效率計(jì)算
　　
　　同時(shí)，通過此項(xiàng)目也能感覺到作為控制領(lǐng)域的矯矯者，我們應(yīng)該作出以下努力：
　　
　　·對電氣設(shè)備特性更為深入的研究
　　
　　·提供更為科學(xué)、更為實(shí)用的性能計(jì)算方法和公式
　　
　　·提供更為靈活、更為直觀的性能計(jì)算操作和監(jiān)視界面
　　
　　·將性能計(jì)算所涉及的范圍進(jìn)一步擴(kuò)大，除了效率計(jì)算，還應(yīng)該考慮機(jī)組安全及壽命計(jì)算等。