王振宇

摘? 要：我國(guó)垃圾焚燒發(fā)電廠的控制系統(tǒng)早期以引進(jìn)為主，其控制采用PLC控制系統(tǒng)較多，且型號(hào)品牌各有不同，隨著主要工藝設(shè)備國(guó)產(chǎn)化，控制系統(tǒng)也改為以一體化程度高，開放性強(qiáng)的分散型控制系統(tǒng)-DCS系統(tǒng)為主，垃圾焚燒發(fā)電廠的控制系統(tǒng)與傳統(tǒng)火電行業(yè)的DCS系統(tǒng)差別不大，二者的差別主要在二次污染控制技術(shù)上，而在具體工程中，垃圾焚燒發(fā)電廠的二次污染控制系統(tǒng)如煙氣處理系統(tǒng)、滲濾液處理系統(tǒng)以及飛灰固化系統(tǒng)等基本以廠家成套供應(yīng)控制系統(tǒng)為主。故垃圾焚燒發(fā)電廠的控制系統(tǒng)采取DCS系統(tǒng)技術(shù)成熟，也能很好的滿足工藝控制要求。

關(guān)鍵詞：垃圾焚燒;發(fā)電廠;DCS系統(tǒng);設(shè)計(jì)

1垃圾焚燒發(fā)電廠DCS控制的組成

分散控制系統(tǒng)（DCS）是一種控制功能分散、操作顯示集中，采用分級(jí)結(jié)構(gòu)的智能站網(wǎng)絡(luò)。由過(guò)程控制級(jí)設(shè)備如操作站、通信網(wǎng)絡(luò)、現(xiàn)場(chǎng)控制站和現(xiàn)場(chǎng)級(jí)設(shè)備如一次儀表、執(zhí)行機(jī)構(gòu)等組成，綜合了計(jì)算機(jī)、通訊、顯示和控制等技術(shù)，其基本思想是分散控制、集中操作、分級(jí)管理，具有系統(tǒng)配置靈活、組態(tài)方便、可擴(kuò)展型強(qiáng)的優(yōu)點(diǎn)。（1）現(xiàn)場(chǎng)控制站屬于過(guò)程控制級(jí)設(shè)備，完成對(duì)主要單元設(shè)備，如余熱鍋爐、汽輪發(fā)電機(jī)組及其輔助設(shè)備等的熱工控制，包括數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)（DAS）、模擬量控制系統(tǒng)（MCS）、開關(guān)量控制系統(tǒng)（SCS）及連鎖保護(hù)、汽輪機(jī)緊急跳閘系統(tǒng)（ETS）等功能。（2）通信網(wǎng)絡(luò)按DCS分層結(jié)構(gòu)可分為過(guò)程控制級(jí)（CNET）和監(jiān)控級(jí)（SNET）.過(guò)程控制級(jí)一般采用直接I/O模式以確?，F(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)傳輸?shù)膶?shí)時(shí)性和可靠性，控制站內(nèi)I/O模塊到控制器通訊網(wǎng)絡(luò)采用現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)。監(jiān)控級(jí)網(wǎng)絡(luò)采用冗余工業(yè)以太網(wǎng)技術(shù)，其擴(kuò)展性良好，可以同時(shí)實(shí)現(xiàn)與過(guò)程控制級(jí)和廠級(jí)管理網(wǎng)絡(luò)（SIS和MIS系統(tǒng)）的通訊。（3）操作員站和大屏幕是運(yùn)行人員與控制系統(tǒng)的主要人機(jī)（HMI）接口。每臺(tái)操作員站都是冗余通訊總線上的一個(gè)站，帶有獨(dú)立的冗余通訊處理模件與冗余通訊總線連接，任何顯示和控制功能均能在任一操作員站上完成，即任一操作員站的故障不會(huì)導(dǎo)致失去人-機(jī)接口功能。操作員站實(shí)施機(jī)組實(shí)時(shí)監(jiān)控，通過(guò)鍵盤或鼠標(biāo)發(fā)出操作指令，根據(jù)運(yùn)行指導(dǎo)畫面監(jiān)視和處理各系統(tǒng)及設(shè)備異常工況與故障等突發(fā)事故。（4）工程師站主要用于控制策略的組態(tài)和修改及參數(shù)的重新整定（設(shè)定值的整定由操作員站完成），具有權(quán)限管理生成，系統(tǒng)組態(tài)，系統(tǒng)維護(hù)，用戶程序開發(fā)、應(yīng)用軟件的調(diào)試、修改、圖形顯示的編輯，生成報(bào)表、備份及數(shù)據(jù)庫(kù)維護(hù)等基本功能。

2垃圾焚燒發(fā)電廠DCS控制功能的設(shè)計(jì)

2.1數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)（DAS）

DAS主要用于連續(xù)采集和處理所有與垃圾焚燒發(fā)電機(jī)組運(yùn)行有關(guān)的現(xiàn)場(chǎng)測(cè)量參數(shù)及設(shè)備狀態(tài)信號(hào)，并實(shí)時(shí)監(jiān)控，保證機(jī)組安全可靠的運(yùn)行。其主要功能包括：1）過(guò)程變量采集：采集工藝系統(tǒng)各種參數(shù)、設(shè)備狀態(tài)等信號(hào);輸入信號(hào)的正確性判斷、數(shù)字濾波、非線性校正;參數(shù)計(jì)算及性能計(jì)算等。2）信息顯示：工藝流程模擬圖、棒圖、趨勢(shì)曲線、成組參數(shù)、軟手操畫面等圖形顯示;操作指導(dǎo)畫面及幫助顯示;SCS步序及有關(guān)參數(shù)顯示;歷史趨勢(shì)顯示等。3）報(bào)警管理：故障及報(bào)警顯示，可按報(bào)警時(shí)間，報(bào)警優(yōu)先級(jí)、報(bào)警類型管理所有報(bào)警。4）事件記錄：順序事件（SOE）記錄、工藝數(shù)據(jù)信息記錄、設(shè)備運(yùn)行記錄、事故追憶記錄、跳閘一覽記錄等。5）歷史數(shù)據(jù)存儲(chǔ)與檢索6）性能計(jì)算等。

2.2模擬量控制系統(tǒng)（MCS）

MCS系統(tǒng)應(yīng)滿足垃圾焚燒發(fā)電機(jī)組運(yùn)行的控制要求，并考慮在機(jī)組事故及異常工況下與相關(guān)的連鎖保護(hù)協(xié)同控制的措施。其主要功能包括：1）爐排及燃燒器控制;2）蒸汽負(fù)荷-給料控制;3）焚燒爐爐內(nèi)溫度控制;4）燃燒風(fēng)量控制;5）余熱鍋爐汽包水位三沖量調(diào)節(jié)系統(tǒng);6）余熱鍋爐過(guò)熱蒸汽溫度調(diào)節(jié)系統(tǒng);7）余熱鍋爐爐膛負(fù)壓調(diào)節(jié)系統(tǒng);8）汽機(jī)調(diào)速控制系統(tǒng)（DEH）;9）凝汽器熱井水位控制;10）除氧器控制系統(tǒng)。

2.3順序控制系統(tǒng)（SCS）

SCS系統(tǒng)的主要任務(wù)是按機(jī)組主要運(yùn)行方式、以及有關(guān)熱力系統(tǒng)的狀態(tài)、參數(shù)，對(duì)機(jī)組的主要輔機(jī)以及相關(guān)的閥門進(jìn)行程序啟/?？刂?。SCS控制系統(tǒng)可分為三級(jí)：分別是機(jī)組級(jí)、功能組（子組）級(jí)、設(shè)備級(jí)。1）機(jī)組級(jí)控制。功能組控制為最高一級(jí)的控制。它在最少人工干預(yù)下完成整套機(jī)組的啟動(dòng)和停止。當(dāng)SCS系統(tǒng)接到啟動(dòng)指令后，將機(jī)組從開始狀態(tài)逐步啟動(dòng)到某一負(fù)荷。它只需設(shè)置少量斷點(diǎn)，由運(yùn)行人員確認(rèn)并按下按鈕后，程序就繼續(xù)進(jìn)行。當(dāng)功能執(zhí)行完畢后，發(fā)出“完成”信號(hào)反饋給主控系統(tǒng)，表示該控制功能已結(jié)束;功能組級(jí)控制并非機(jī)組啟停全部自動(dòng)控制，還應(yīng)設(shè)置有必要的人工干預(yù)環(huán)節(jié)。2）功能組（子組）級(jí)控制。功能組（子組）級(jí)是根據(jù)工藝流程的要求，將局部工藝流程中關(guān)聯(lián)密切的一些設(shè)備相對(duì)集中地進(jìn)行啟?？刂疲ǔＪ且砸粋€(gè)分系統(tǒng)或設(shè)備組為核心的設(shè)備組合。3）設(shè)備級(jí)控制。設(shè)備級(jí)控制對(duì)屬于某個(gè)功能組（子組）的若干設(shè)備（如閥門、擋板、電動(dòng)機(jī)等執(zhí)行機(jī)構(gòu)）分別進(jìn)行的啟停操作。SCS系統(tǒng)的重點(diǎn)是功能組（子組）級(jí)控制和設(shè)備級(jí)控制，一般不包括機(jī)組級(jí)。

2.4熱工保護(hù)系統(tǒng)

熱工保護(hù)系統(tǒng)的作用是當(dāng)設(shè)備和系統(tǒng)的某一部分發(fā)生異常和事故時(shí)，根據(jù)故障的性質(zhì)和嚴(yán)重程度，按照預(yù)先設(shè)定的保護(hù)要求，自動(dòng)地對(duì)該部分設(shè)備乃至整個(gè)機(jī)組進(jìn)行操作，以消除異常和防止事故擴(kuò)大，保護(hù)工作人員和相關(guān)設(shè)備安全。按保護(hù)的作用程度，可分為停止機(jī)組的保護(hù)、輔助設(shè)備的保護(hù)或局部操作的保護(hù)。熱工保護(hù)系統(tǒng)是垃圾焚燒發(fā)電廠DCS控制系統(tǒng)的重要組成部分，其系統(tǒng)的設(shè)計(jì)應(yīng)有防止誤動(dòng)和拒動(dòng)的措施，保護(hù)系統(tǒng)電源中斷和恢復(fù)不會(huì)誤發(fā)動(dòng)作指令。具體功能如下：DCS系統(tǒng)與焚燒爐配套的燃燒器控制系統(tǒng)（ACC）等配合完成爐膛安全監(jiān)控功能。1）主燃料跳閘（MFT）保護(hù)。當(dāng)運(yùn)行中鍋爐發(fā)生以下情況時(shí)（汽包水位三取二過(guò)高/低，爐膛負(fù)壓三取二過(guò)高/低、全部送風(fēng)機(jī)跳閘、全部引風(fēng)機(jī)跳閘等），保護(hù)系統(tǒng)能自動(dòng)切斷進(jìn)入焚燒系統(tǒng)的所有垃圾和其它燃料，關(guān)閉所有一次、二次風(fēng)機(jī)。2）汽機(jī)跳閘系統(tǒng)（ETS）。汽機(jī)跳閘系統(tǒng)（ETS）一般不集成在DCS系統(tǒng)中，而是由單獨(dú)的控制系統(tǒng)完成，在危險(xiǎn)工況下提供汽輪機(jī)跳閘保護(hù)。

參考文獻(xiàn)

[1]曾衛(wèi)東，田爽，袁亞輝，等.垃圾焚燒爐自動(dòng)燃燒控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)[J].熱力發(fā)電，2019，48（3）：109-113.F8016F3D-6810-4DD3-B089-F442405FF70C