关于燃气—蒸汽联合循环机组自动控制系统的研究

黄坤明

摘 要：随着科技的飞速发展，发电厂对于自动控制系统的利用也越来越成熟。燃气-蒸汽联合循环机组的自动控制系统是我国电厂主要的控制系统，其先进性、稳定性受到广泛青睐。这里我们也要对其进行一定的思考，为更好提高电厂的自动控制技术提供参考。

关键词：燃气-蒸汽联合；循环机组；自动控制系统

中图分类号：TM611.3 文献标识码：A 文章编号：1671-2064（2017）09-0170-01

1 燃气蒸汽循环机组的特点

燃气—蒸汽联合循环发电装置由于其具有高效低耗、起动快、可用率高、投资省、建设周期短及环境污染少等优点，越来越得到世界各国的重视而迅速发展。具体来说：首先，循环机组可以将燃料释放出的热量在涡轮机中进行热膨胀做功，将热能转化为机械能，再让机械对燃气轮发电机做功产生电能。其次，将燃气轮机会将剩余热量导入热锅炉，利用剩余热能，在锅炉中产生水蒸气，让蒸汽轮机发电。提高对燃料的使用效率，节约能源。这种燃气蒸汽循环机组的优点是热效率高、启动时间短、调整负荷快、燃气轮机所占出力比较大及单位出力的温排水量少[1]。但是设备缺点也很明显，就是机组不能独自运行。

2 自动控制系统介绍

目前电厂使用的是西门子T3000的DCS控制系统与艾默生系统，下面对西门子T3000控制系统进行简单介绍。（1）网络配置。（2）机柜配置。（3）人机接口配置。（4）电源及接地。

3 自动控制的实现

3.1 燃气轮机的控制

燃气轮机的控制系统采用了西门子公司的T3000控制系统，这个系统可以进行平行控制的系统，其由工业网、局域网、虚拟环网组成。ISO/OSI、TCP/IP通讯协议，速率可以达到100M/s。局域网是内部的通讯网络，可以处理与保护机柜、数据I/O机柜之问I/O信息的通讯。同时，西门子T3000还可以对多台设备进行控制，在线完成控制任务。为了保证控制燃气机轮的安全性与稳定性，西门子T3000所有处理器模件均冗余配置，一旦某个工作的处理器模件发生故障，系统能自动无扰快速切换至与其冗余的处理器模件，并在操作员站报警。冗余配置的处理器模件与系统设并行的接口，均能接受系统对其进行的组态和组态修改。处于后备状态的处理器模件能不断更新自身获得的信息，并保持与工作模件数据同步。

3.2 蒸汽联合循环的自动控制

西门子T3000的DCS控制系统控制与管理的设备分别是、余热锅炉、汽轮机、发电机、热力系统汽机辅机、发变组及高低压厂用电系统，同时对UPS电源，220V直流系统的部分参数进行数据采集和监视。西门子T3000的DCS控制系统还有对循环机组运行时的数据收集与处理功能。其中有锅炉和汽机模拟量控制系统；锅炉保护通过锅炉安全保护实现；汽机防进水保护和重要的辅机保护还有给水泵，都可以在锅炉和汽机的辅机顺序控制系统中实现、电气控制系统及循环水泵房、燃油泵房的控制等。

4 燃气蒸汽联合循环机组自动控制系统的优化

4.1 控制系统一体化

过去发电厂在自动控制系统，辅助车间较多的使用可编程逻辑控制器（PLC）进行控制，通过这个设备与机组DCS之间进行数据共享，效果不好，会给燃气蒸汽联合机组带来一定问题。DCS控制系统的价格已经不再那么高了，同时目前使用的西门子T3000的DCS设备的环境适应力也得到了加强，辅助车间也可以采用DCS进行自動控制。目前全国许多家火力发电厂已经全厂都在使用DCS进行燃气蒸汽联合机组的自动控制。同时，辅助车间使用了DCS进行自动控制后，发电厂就要面临着该设备与其他设备之间，进行合作以及进度控制。很多DCS厂家都没有考虑在辅助车间系统设计，在配合中可能会造成一些问题。还有就是发电厂辅助车间使用时间不一样，对电厂采购DCS系统也会有一定影响。全厂都是使用DCS系统进行自动控制，既可以保证设备硬件统一，减轻设备的维护成本和工作量，还能提高联合机组的发电效率，一举多得。

4.2 控制网络一体化

电厂采用控制系统一体化，通过DCS对各设备进行平行连接，可以使系统网络结构更容易配合，实现共享信息，减少人为操作产生的失误，提高机组效率。

4.3 优化控制系统后的特点

首先，经过优化之后，可以简化系统，提高电厂自动化水平，真正实现信息共享。其次，电厂的自动控制系统软硬件设备的一致，简化运行与人员的培训，降低成本。再次，由于提升了电厂自动化的水平，可以减少人为操作带来的隐患，提高电厂效率。最后，集中报警功能，全厂报警信息和SOE信息均可以集中显示，所有控制设备的时间标签一致，在出现事故时，可以迅速准确地调用报警和SOE数据进行事故分析[2]。

5 结语

燃气蒸汽联合循环机组自动控制系统对于发电厂来说，是提高资源利用率，节约投资，减少设备维修成本的重要工具。特别是电厂使用西门子T3000型号的DCS自动控制系统，其安全性得到有效保障。但是电厂还是要看当前技术的不足之处，通过不断革新技术，采购更好的自动控制系统，提升其安全性与经济价值，以便为用户提供更好的供电服务。

参考文献

[1]韩宝凤，王军，郭庆富.燃气—蒸汽联合循环机组余热锅炉控制系统[J].通用机械，2013（09）：62-64.

[2]黄冬兰，庄续奎.燃气蒸汽联合循环机组全厂控制系统优化研究[J].电力勘测设计，2013（03）：37-39.