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摘要：本文對(duì)NT6000控制系統(tǒng)在新能源發(fā)電（生物質(zhì)能、垃圾焚燒發(fā)電、煤氣發(fā)電）的實(shí)際應(yīng)用情況的進(jìn)行了歸納和總結(jié)，介紹了NT6000分散控制系統(tǒng)在新能源領(lǐng)域的成功應(yīng)用。
關(guān)鍵詞：NT6000、分散控制系統(tǒng)、生物質(zhì)能發(fā)電、垃圾焚燒發(fā)電、煤氣發(fā)電
隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)的不斷增長(zhǎng)，電力的供應(yīng)日益緊張，據(jù)新華社電國(guó)家電監(jiān)會(huì)10月20日表示，今冬明春全國(guó)用電形勢(shì)緊張，最大電力缺口約2600萬(wàn)千瓦，而導(dǎo)致電力缺口如此之大的原因之一就是電煤緊缺。
為此國(guó)家大力要求增加新能源發(fā)電的比例。科遠(yuǎn)股份積極響應(yīng)，NT6000分散控制系統(tǒng)近年來(lái)頻頻在新能源領(lǐng)域內(nèi)成功投運(yùn)，助力新能源發(fā)電事業(yè)。
一、NT6000在生物質(zhì)能發(fā)電控制的應(yīng)用
0 引言
為了改變?nèi)找婢o張的電煤供應(yīng)，迫切需要尋找其他燃料來(lái)替代，此時(shí)生物質(zhì)發(fā)電就出現(xiàn)在人們的眼前。生物質(zhì)蘊(yùn)含量極其豐富，是可在生能源的主要組成部分。生物質(zhì)發(fā)電每年可減排CO2超10億噸，同時(shí)也使農(nóng)民每年增收超過(guò)3000億元。我國(guó)為農(nóng)業(yè)大國(guó)，生物質(zhì)發(fā)電發(fā)展前景一片光明。
作為國(guó)內(nèi)領(lǐng)先的熱工自動(dòng)化與電廠信息化技術(shù)、產(chǎn)品與解決方案供應(yīng)商，南京科遠(yuǎn)V3A系統(tǒng)在生物質(zhì)發(fā)電機(jī)組上也有較好的應(yīng)用。已投運(yùn)的項(xiàng)目有：江蘇國(guó)信淮安楚州秸稈發(fā)電DCS、國(guó)信鹽城生物質(zhì)發(fā)電廠DCS、安能熱電集團(tuán)宜城生物質(zhì)發(fā)電2*12MW機(jī)組工程DCS、國(guó)信如東生物質(zhì)發(fā)電廠DCS等，且目前已和武漢凱迪形成戰(zhàn)略合作伙伴，調(diào)試的生物質(zhì)機(jī)組有1個(gè)，在生產(chǎn)的項(xiàng)目有5個(gè)。
下面就以安能熱電集團(tuán)宜城生物質(zhì)發(fā)電2*12MW機(jī)組工程DCS項(xiàng)目為例，將南京科遠(yuǎn)V3A系統(tǒng)在生物質(zhì)發(fā)電機(jī)組上應(yīng)用做簡(jiǎn)單介紹。
1 安能熱電集團(tuán)宜城生物質(zhì)發(fā)電2*12MW機(jī)組工程DCS項(xiàng)目介紹
該工程建設(shè)規(guī)模為2臺(tái)華西能源工業(yè)股份有限公司的75t/h生物質(zhì)焚燒鍋爐和2臺(tái)青島汽輪機(jī)廠的15MW抽凝式汽輪發(fā)電機(jī)組。給水系統(tǒng)采用單母管制系統(tǒng)，設(shè)3臺(tái)電動(dòng)給水泵，2臺(tái)除氧器。回?zé)嵯到y(tǒng)采用兩級(jí)高壓加熱器,一級(jí)除氧器和兩級(jí)低壓加熱器組成五級(jí)回?zé)嵯到y(tǒng)。汽凝結(jié)水系統(tǒng)為母管制，設(shè)3臺(tái)凝結(jié)水泵，正常為兩臺(tái)運(yùn)行，一臺(tái)備用。
本工程主要燃料為秸稈，煙風(fēng)系統(tǒng)采用單風(fēng)機(jī)系統(tǒng),鍋爐設(shè)送風(fēng)機(jī)、引風(fēng)機(jī)各一臺(tái)。鍋爐點(diǎn)火采用天然氣點(diǎn)火。鍋爐設(shè)置一套連續(xù)排污及定期排污系統(tǒng)。
本工程為2爐2機(jī)母管制機(jī)組，采用機(jī)爐電集中控制方式。2爐2機(jī)及循環(huán)水系統(tǒng)的控制設(shè)在一個(gè)集中控制室內(nèi)。操作臺(tái)由LCD操作員站組成。DCS的機(jī)柜也設(shè)在機(jī)爐電集中控制室。部分機(jī)柜可能安裝在現(xiàn)場(chǎng)，安裝在現(xiàn)場(chǎng)的機(jī)柜必須能適應(yīng)現(xiàn)場(chǎng)的工況條件，現(xiàn)場(chǎng)不設(shè)空調(diào)等設(shè)施。
生物質(zhì)發(fā)電系統(tǒng)圖如下：
2 NT6000系統(tǒng)配置
NT6000 DCS控制系統(tǒng)由人機(jī)界面MMI（操作員站、工程師站）、控制網(wǎng)絡(luò)（ENET）、分散處理單元DPU(KM940)、I/O網(wǎng)絡(luò)（EBUS）和IO模件組成。本次工程單臺(tái)鍋爐配置了1對(duì)KM940冗余控制器和2臺(tái)操作站、汽機(jī)配置了1對(duì)KM940冗余控制器和2臺(tái)操作站、公用系統(tǒng)配置了1對(duì)KM940冗余控制器和2臺(tái)操作站。DCS網(wǎng)絡(luò)配置圖如下：
由上圖可以看出DCS網(wǎng)絡(luò)是完全對(duì)等的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，數(shù)據(jù)傳輸采用組播上行方式，克服了客戶機(jī)/服務(wù)器等網(wǎng)絡(luò)主-從依賴的缺欠。此外雙環(huán)形網(wǎng)絡(luò)在物理地址上是完全分開的，這就保證了任何一網(wǎng)絡(luò)發(fā)生異常不會(huì)影響到另外一層，在保證了最大限度的冗余的同時(shí)將網(wǎng)絡(luò)故障影響到機(jī)組正常運(yùn)行的幾率降到最小。
公用系統(tǒng)中的循環(huán)水系統(tǒng)采用遠(yuǎn)程IO柜的方式，NT6000 V3A系統(tǒng)IO模件采用了金屬密封的模塊化結(jié)構(gòu)具有良好的散熱及電磁屏蔽性能，能較好克服現(xiàn)場(chǎng)復(fù)雜環(huán)境產(chǎn)生的干擾。遠(yuǎn)程IO柜采用光纖通訊介質(zhì)，提供了較高通訊速率的同時(shí)，也能避免周圍環(huán)境產(chǎn)生的電磁干擾，保證了遠(yuǎn)程IO柜正常運(yùn)行。
NT6000 V3A系統(tǒng)冗余控制器KM940采用了雙核400MHZ RISC 8247芯片，內(nèi)置航天級(jí)實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)-VxWorks，平均控制周期小于50ms。10ms的快速處理能力，適應(yīng)FSSS、ETS等快速應(yīng)用場(chǎng)合。該控制器極限工作溫度為-40℃～120℃，能適應(yīng)各復(fù)雜的工作環(huán)境。
3 結(jié)束語(yǔ)
安能熱電集團(tuán)宜城生物質(zhì)發(fā)電2*12MW機(jī)組工程于2010年8月9日投運(yùn)，投運(yùn)至今DCS硬件利用率為100%，自動(dòng)投入率高，滿足了機(jī)組安全生產(chǎn)。NT6000 V3A系統(tǒng)IO模件支持熱插拔，控制器組態(tài)支持在線下載無(wú)擾功能，同時(shí)也為DCS日常維護(hù)帶來(lái)了大大的便利，得到了用戶高度贊揚(yáng)。NT6000 V3A系統(tǒng)在滿足了客戶各項(xiàng)需求的同時(shí)，也是節(jié)能減排工作做出卓越貢獻(xiàn)！
二、NT6000在垃圾焚燒發(fā)電控制的應(yīng)用
0 引言
隨著我國(guó)社會(huì)的改革開放，經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，城市人口的增加和人民生活水平的提高，大中城市的垃圾排放量與日俱增，遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出了城郊的消納和自然凈化能力，嚴(yán)重污染了環(huán)境。2005年《各地區(qū)城市市容環(huán)境衛(wèi)生情況》顯示，當(dāng)年全國(guó)生活垃圾無(wú)害處理率僅為51.7%。建設(shè)部2006年調(diào)查表明，全國(guó)600多座城市，有1／3以上被垃圾包圍。全國(guó)城市垃圾堆存累計(jì)侵占土地5億平方米，相當(dāng)于75萬(wàn)畝。有媒體報(bào)道稱，中國(guó)1/3以上的城市均深陷垃圾圍城困局。另有數(shù)據(jù)指出，現(xiàn)在中國(guó)除縣城之外的668個(gè)城市中，有2/3的城市處于垃圾包圍之中，1/4已經(jīng)無(wú)垃圾填埋堆放場(chǎng)地。全國(guó)城市垃圾堆存累計(jì)侵占土地超過(guò)5億平方米，每年的經(jīng)濟(jì)損失高達(dá)300億元。
垃圾的處理辦法，目前國(guó)內(nèi)外主要采用堆埋法、堆肥法、焚燒法等。垃圾中含有大量有機(jī)物等可燃物質(zhì)，也就是含有大量能量，焚燒是垃圾處理的一種新興的優(yōu)良方法，具有減量化、無(wú)害化和資源化的特點(diǎn)。發(fā)展垃圾鍋爐，將垃圾在鍋爐中焚燒，利用焚燒的熱量產(chǎn)生蒸汽，用于供熱和發(fā)電，是解決城市垃圾的有效途徑。
作為國(guó)內(nèi)領(lǐng)先的熱工自動(dòng)化與電廠信息化技術(shù)、產(chǎn)品與解決方案供應(yīng)商，南京科遠(yuǎn)N6000 V3A系統(tǒng)在垃圾發(fā)電機(jī)組上也有較好的應(yīng)用。已投運(yùn)的項(xiàng)目有：重慶三峰卡萬(wàn)塔江蘇泰興垃圾發(fā)電廠DCS、如東天楹環(huán)保能源公司DCS等。下面就以重慶三峰卡萬(wàn)塔江蘇泰興垃圾發(fā)電廠DCS項(xiàng)目為例，將南京科遠(yuǎn)NT6000 V3A系統(tǒng)在垃圾發(fā)電機(jī)組上的應(yīng)用做簡(jiǎn)單的介紹。
1 重慶三峰卡萬(wàn)塔江蘇泰興垃圾發(fā)電廠簡(jiǎn)介
該項(xiàng)目屬于改造項(xiàng)目，此次納入DCS控制范圍的有鍋爐、公用系統(tǒng)（除氧給水）以及鍋爐電氣。改造的垃圾焚燒爐日處理垃圾量300噸，采用1條從德國(guó)馬丁公司引進(jìn)技術(shù)的垃圾焚燒線，每天24小時(shí)連續(xù)運(yùn)行。工藝方框流程如下圖所示：
圖1 垃圾焚燒發(fā)電廠工藝流程圖
2 NT6000 控制系統(tǒng)配置結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)介
NT6000控制系統(tǒng)（DCS）由人機(jī)界面MMI（包括操作員站和工程師站）、控制網(wǎng)絡(luò)（ENET）、分散處理單元（DPU）、I/O網(wǎng)絡(luò)(EBUS)和I/O模件等部分組成。
另外，DCS還通過(guò)Modbus或Profibus分別與空壓機(jī)系統(tǒng)、燃燒系統(tǒng)、液壓系統(tǒng)、吹灰系統(tǒng)、除塵系統(tǒng)等進(jìn)行通信，操作員能直接在DCS畫面上對(duì)這些系統(tǒng)進(jìn)行監(jiān)視操作。
圖2 DCS系統(tǒng)配置圖
DCS控制系統(tǒng)由3對(duì)DPU共6只機(jī)柜組成，所有機(jī)柜均布置于電子設(shè)備間，本套DCS網(wǎng)絡(luò)配置簡(jiǎn)單，只有一層控制網(wǎng)，各個(gè)機(jī)柜之間的通訊通過(guò)控制網(wǎng)完成。IO網(wǎng)絡(luò)在機(jī)柜內(nèi)部，通過(guò)預(yù)制電纜實(shí)現(xiàn)控制器與IO卡件的聯(lián)接，施工方便，布線明顯。機(jī)柜內(nèi)部只有少量的布線，結(jié)構(gòu)清晰，空間大，由于內(nèi)部機(jī)柜布線少、聯(lián)接方便、IO卡件通過(guò)接插件聯(lián)接等工藝，保證了機(jī)柜內(nèi)部接線錯(cuò)誤可能性很小。
3 垃圾焚燒爐的自動(dòng)控制
垃圾焚燒爐的自動(dòng)控制，難點(diǎn)在于燃燒的自動(dòng)控制（ACC），由于鍋爐負(fù)荷、垃圾熱值、給料量、一次風(fēng)流量、料層厚度之間存在較強(qiáng)的耦合性，如何做好這些參數(shù)的解耦，是燃燒自動(dòng)控制的關(guān)鍵。
ACC控制方案主要通過(guò)ACC計(jì)算、主蒸汽流量調(diào)節(jié)、一次風(fēng)流量調(diào)節(jié)、垃圾層厚調(diào)節(jié)、推料器和上下?tīng)t排速度控制、熱灼減量和燃燒位置控制、爐膛溫度和爐膛出口氧量控制、垃圾平均熱值計(jì)算等控制回路，實(shí)現(xiàn)對(duì)垃圾焚燒爐燃燒的自動(dòng)控制。
在ACC控制方案中，各個(gè)控制回路通過(guò)串級(jí)模式、自動(dòng)模式或手動(dòng)模式（由操作員根據(jù)焚燒爐的運(yùn)行情況進(jìn)行選擇）對(duì)控制器的設(shè)定值或輸出值進(jìn)行無(wú)擾切換控制，保證在焚燒爐任何情況下，都有合適的控制模式。
串級(jí)模式C：調(diào)節(jié)器的設(shè)定值是通過(guò)控制回路的計(jì)算值。
自動(dòng)模式A：調(diào)節(jié)器的設(shè)定值是操作員手動(dòng)設(shè)定值，輸出值是控制回路的計(jì)算值。
手動(dòng)模式M：調(diào)節(jié)器的輸出值是操作員手動(dòng)設(shè)定值。
從C-A、A-C、A-M、M-A都采用無(wú)擾切換原則，保證輸出不產(chǎn)生跳變。
圖3 垃圾焚燒爐ACC
4 結(jié)束語(yǔ)
該項(xiàng)目自投運(yùn)以來(lái)，未出現(xiàn)一次硬件、軟件故障；各種控制功能完善，自動(dòng)化程度高，大大減輕了操作人員的勞動(dòng)強(qiáng)度，為垃圾發(fā)電廠節(jié)約了人力成本，贏得了用戶的高度贊揚(yáng)。
三、NT6000在煤氣發(fā)電控制的應(yīng)用
0 引言
近年來(lái)，高爐煤氣發(fā)電技術(shù)的應(yīng)用推廣迅速，各大鋼鐵集團(tuán)出于節(jié)能降耗、環(huán)境達(dá)標(biāo)的目的，相繼建成并投產(chǎn)了多個(gè)利用富于高爐煤氣發(fā)電的企業(yè)電廠，有的甚至已經(jīng)與國(guó)家電網(wǎng)并網(wǎng)，經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)極為顯著。另外，焦?fàn)t煤氣為焦化企業(yè)副產(chǎn)品，焦?fàn)t煤氣發(fā)電技術(shù)的推廣應(yīng)用，即實(shí)現(xiàn)了焦化企業(yè)的節(jié)能減排，同時(shí)又緩解了全國(guó)性大范圍電力和煤炭供應(yīng)緊張的形式。
作為國(guó)內(nèi)領(lǐng)先的熱工自動(dòng)化與電廠信息化技術(shù)、產(chǎn)品與解決方案供應(yīng)商，南京科遠(yuǎn)N6000 V3A系統(tǒng)在鋼廠煤氣發(fā)電項(xiàng)目上也有較好的應(yīng)用。已投運(yùn)的項(xiàng)目有：南鋼1×220t/h鍋爐+1×50MW機(jī)組DCS等。下面就以南鋼1×220t/h鍋爐+1×50MW機(jī)組DCS項(xiàng)目為例，將南京科遠(yuǎn)NT6000 V3A系統(tǒng)在煤氣發(fā)電機(jī)組上的應(yīng)用做簡(jiǎn)單的介紹。
1 南鋼1×220t/h鍋爐+1×50MW機(jī)組簡(jiǎn)介
該工程建設(shè)規(guī)模為1×220t/h高溫高壓煤氣鍋爐和1×50MW高壓純凝式汽輪發(fā)電機(jī)組。給水系統(tǒng)采用單母管制系統(tǒng)，給水泵出口設(shè)冷母管，高壓加熱器出口設(shè)熱母管，并設(shè)有冷供管。設(shè)有兩臺(tái)電動(dòng)定速給水泵。給水操縱臺(tái)采用兩路負(fù)荷調(diào)節(jié)系統(tǒng)，范圍分別為：主回路100％，旁路50％。除氧器一臺(tái)。回?zé)嵯到y(tǒng)采用兩級(jí)高壓加熱器，一級(jí)除氧器和三級(jí)低壓加熱器組成六級(jí)回?zé)嵯到y(tǒng)。汽輪機(jī)設(shè)有六段抽汽口，其中一段抽汽用于除氧器及三段抽汽母管；四段抽汽用于3號(hào)低壓加熱器加熱；五、六段抽汽分別用于2號(hào)、1號(hào)低壓加熱器加熱。其中二段抽汽為經(jīng)減溫減壓后進(jìn)入南鋼供熱管網(wǎng)。設(shè)2臺(tái)110％容量的凝結(jié)水泵，正常為一臺(tái)運(yùn)行，一臺(tái)備用。
該工程主要燃料為高爐煤氣和焦?fàn)t煤氣，煙風(fēng)系統(tǒng)采用雙風(fēng)機(jī)系統(tǒng)，鍋爐設(shè)送風(fēng)機(jī)、吸風(fēng)機(jī)各兩臺(tái)，另外在冷風(fēng)道內(nèi)設(shè)置熱風(fēng)再循環(huán)管。鍋爐點(diǎn)火采用焦?fàn)t煤氣點(diǎn)火。鍋爐設(shè)置一套連續(xù)排污及定期排污系統(tǒng)。排污水經(jīng)鍋爐房及爐后的工業(yè)水無(wú)壓排水冷卻后由回收水泵打入凝汽器循環(huán)水的出水管進(jìn)入冷卻塔。
該工程機(jī)爐采用分散控制系統(tǒng)完成主廠房?jī)?nèi)工藝系統(tǒng)的檢測(cè)和控制。DCS的功能主要包括DAS、MCS、SCS、FSSS及ETS。建立以CRT操作員站為監(jiān)視和控制中心。運(yùn)行人員在機(jī)爐控制室內(nèi)，通過(guò)DCS實(shí)現(xiàn)機(jī)組啟動(dòng)、停止、正常運(yùn)行和異常工況的處理。
2 NT6000控制系統(tǒng)配置結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)介
NT6000控制系統(tǒng)（DCS）由人機(jī)界面MMI（包括操作員站和工程師站）、控制網(wǎng)絡(luò)（ENET）、分散處理單元（DPU）、I/O網(wǎng)絡(luò)(EBUS)和I/O模件等部分組成。
圖1 DCS系統(tǒng)配置圖
DCS控制系統(tǒng)由5對(duì)DPU（含DEH）組成（如圖1），除循環(huán)水機(jī)柜布置于循環(huán)水泵房外，所有機(jī)柜均布置于電子設(shè)備間，本套DCS網(wǎng)絡(luò)配置簡(jiǎn)單，只有一層控制網(wǎng)，各個(gè)機(jī)柜之間的通訊通過(guò)控制網(wǎng)完成。IO網(wǎng)絡(luò)在機(jī)柜內(nèi)部，通過(guò)預(yù)制電纜實(shí)現(xiàn)控制器與IO卡件的聯(lián)接，施工方便，布線明顯。機(jī)柜內(nèi)部只有少量的布線，結(jié)構(gòu)清晰，空間大，由于內(nèi)部機(jī)柜布線少、聯(lián)接方便、IO卡件通過(guò)接插件聯(lián)接等工藝，保證了機(jī)柜內(nèi)部接線錯(cuò)誤可能性很小。
另外，該工程的另一特點(diǎn)就是采用DCS與DEH一體化結(jié)構(gòu)（如圖2），DEH液壓部件由南京汽輪發(fā)電機(jī)有限公司提供，DEH控制邏輯由汽輪廠的自控中心提供框圖，采用與DCS一致的軟硬件實(shí)現(xiàn)DEH的控制，從而提高了系統(tǒng)數(shù)據(jù)的共享性與操作維護(hù)的方便性。
圖2 DCS與DEH一體化
3 煤氣鍋爐的自動(dòng)控制
與常規(guī)燃煤鍋爐類似，煤氣鍋爐按照各部分的功能大致分為汽水系統(tǒng)、風(fēng)煙系統(tǒng)、燃燒系統(tǒng)、減溫減壓及公用系統(tǒng)幾個(gè)子系統(tǒng)。除燃燒子系統(tǒng)外，其它子系統(tǒng)的控制與傳統(tǒng)燃煤鍋爐類似。
高爐煤氣由外部接入，分為4路，分別進(jìn)入鍋爐的4個(gè)角（每角4個(gè)燃燒噴嘴），參與燃燒；進(jìn)入鍋爐和高爐煤氣混合燃燒的熱風(fēng)分別進(jìn)入鍋爐的4個(gè)角（每角4個(gè)燃燒噴嘴），參與燃燒；焦?fàn)t煤氣由外部接入，分為4路，分別進(jìn)入鍋爐的4個(gè)角（每角2個(gè)燃燒噴嘴），參與燃燒。正常情況下，燃料為高爐煤氣，焦?fàn)t煤氣只是在點(diǎn)火的時(shí)候用到，平時(shí)只是作為保安氣（作為鍋爐燃燒過(guò)程中的爐膛溫度低時(shí)保護(hù)氣）。
燃燒過(guò)程中通過(guò)熱電偶和火焰觀測(cè)器來(lái)檢測(cè)爐膛溫度變化。通過(guò)調(diào)節(jié)高爐煤氣、焦?fàn)t煤氣、風(fēng)的配比來(lái)調(diào)節(jié)鍋爐爐膛溫度（燃料配比一般為100%高爐煤氣，另外也有80%——90%高爐煤氣加20%——10%焦?fàn)t煤氣或者50%焦?fàn)t煤氣）。整個(gè)燃燒過(guò)程中爐膛溫度控制在1100±10℃左右。
4 結(jié)束語(yǔ)
該項(xiàng)目自投運(yùn)以來(lái)，未出現(xiàn)一次硬件、軟件故障；各種控制功能完善，自動(dòng)化程度高，大大減輕了操作人員的勞動(dòng)強(qiáng)度，為鋼廠煤氣發(fā)電機(jī)組節(jié)約了人力成本，贏得了用戶的高度贊揚(yáng)。
（敬請(qǐng)持續(xù)關(guān)注：科遠(yuǎn)股份002380，NT6000分散控制系統(tǒng)DCS、SY系列智能一體化電動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)、SyncPlant管控一體化信息系統(tǒng)等，詳情請(qǐng)登錄 www.sciyon.com，關(guān)注新浪微博@科遠(yuǎn)股份002380）
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