第一篇：燃氣電廠電氣控制系統(tǒng)設計要點論文

【摘要】燃氣發(fā)電機組是燃氣電廠中的重要設備之一。電氣控制系統(tǒng)的合理設計能夠有效保障燃氣電廠機組的正常運行。因此，加強電氣控制系統(tǒng)設計的研究能夠促進燃氣電廠的良性發(fā)展。本文從燃氣電廠的生產過程入手，對燃氣電廠電氣控制系統(tǒng)設計要點進行分析。

【關鍵詞】燃氣電廠；電氣控制系統(tǒng)；設計要點

前言

近年來，我國各個行業(yè)的電能需求發(fā)生了顯著增加，這種現(xiàn)象為燃氣電廠帶來了一定的壓力。為了保證電能提供的穩(wěn)定性、安全性，需要將電氣控制系統(tǒng)應用在燃氣電廠中，該系統(tǒng)的作用是能夠保障機組處于正常運行狀態(tài)。在設計電氣控制系統(tǒng)的過程中，應該充分考慮燃氣電廠的實際需求。

1燃氣電廠

1。1燃氣電廠的生產過程

在燃氣電廠中，天然氣等相關燃料在燃氣輪機中發(fā)生燃燒，這個過程會產生大量的蒸汽，并完成化學能向內能的轉化。當產生蒸汽達到一定數(shù)量之后，蒸汽會對汽輪機產生推動作用，進而實現(xiàn)內能向動能的轉化。當上述步驟完成之后，發(fā)電機會將動能轉化為電能，供給人們使用。

1。2燃氣電廠的優(yōu)點

與燃煤電廠相比，燃氣電廠的優(yōu)點主要表現(xiàn)為其生產過程中產生的污染少。燃氣電廠的發(fā)展有助于可持續(xù)發(fā)展目標的實現(xiàn)。

2燃氣電廠對電氣控制系統(tǒng)的要求

燃氣電廠對電氣控制系統(tǒng)的要求主要集中在實用性方面，具體要求主要包含以下幾種：

2。1反應速度

為了保證電氣控制系統(tǒng)作用的合理發(fā)揮，需要保證所設計的電氣控制系統(tǒng)具備極快的反應速度。需要將電氣控制系統(tǒng)快速保護功能的實現(xiàn)時間控制在100ms以下。

2。2電氣設備

從操作角度來講，電氣控制設備的信息收集量相對較小，因此其操作程序較為簡單。但該系統(tǒng)需要對整個燃氣電廠的機組進行控制，這種特點對組成電氣控制系統(tǒng)的電氣設備提出了更高的要求。為了保證電氣控制系統(tǒng)控制功能、保護功能等相關功能的有效發(fā)揮，需要加強對所應用電氣設備的安全性和可靠性方面的控制。

3電氣控制系統(tǒng)的組成部分

電氣控制系統(tǒng)主要是由以下兩部分組成的：

3。1網(wǎng)絡結構

網(wǎng)絡結構的存在能夠實現(xiàn)燃氣電廠相關信息的實時監(jiān)控。網(wǎng)絡結構主要包含以下兩部分：3。1。1實時監(jiān)控網(wǎng)該部分主要是由電器網(wǎng)絡監(jiān)控系統(tǒng)網(wǎng)等組成的。在燃氣電廠中，這種網(wǎng)絡結構的作用是為電氣控制系統(tǒng)捕捉相關設備控制信息。3。1。2廠級監(jiān)控信息網(wǎng)就廠級監(jiān)控信息網(wǎng)而言，它的作用是完成對燃氣電廠在生產活動中產生相關信息的儲存和分析。該網(wǎng)絡結構的作用使得其應該具有一定數(shù)量的通信接口。在實際應用過程中，當生產活動發(fā)生后，廠級監(jiān)控信息網(wǎng)需要將其所收集和處理的信息分別傳送至相應的機組控制系統(tǒng)中，進而實現(xiàn)合理的控制作用。

3。2相關硬件設備

就我國目前的燃氣電廠機組特點而言，單元制機組較為常見。根據(jù)燃氣電廠生產活動的特點，電氣控制系統(tǒng)的硬件設備應該包含汽機———燃機控制系統(tǒng)以及分散控制系統(tǒng)。在這些硬件設備之間，運用一定數(shù)量的通信和硬接線進行連接，進而實現(xiàn)不同系統(tǒng)之間信息的有效傳輸。

4燃氣電廠電氣控制系統(tǒng)設計要點

燃氣電廠電氣控制系統(tǒng)的設計要點主要包含以下幾種：

4。1燃氣電廠電源系統(tǒng)模塊設計

該模塊主要包含以下兩部分設計要點：4。1。1燃氣電廠用電源系統(tǒng)燃氣電廠用電源系統(tǒng)是電氣控制系統(tǒng)中的基礎部分。為了保證通過該系統(tǒng)的設計使電氣控制系統(tǒng)產生良好的控制功能，需要應用事故保安電源系統(tǒng)、6kV廠用電源系統(tǒng)以及380V廠用電源系統(tǒng)組成整個燃氣電廠用電源系統(tǒng)。其中，事故保安電源系統(tǒng)的作用是保證燃氣電廠機組的運行安全。由于該系統(tǒng)的重要作用，需要將該系統(tǒng)控制在熱備用狀態(tài)中，便于燃氣電廠相關人員對該系統(tǒng)的快速啟用。就6kV廠用電源而言，其手動合閘指令是通過鍵盤進行傳遞的。當該指令發(fā)出后，鍵盤會將其傳遞至快切裝置中，當系統(tǒng)判斷結果顯示滿足通氣條件時，該指令才會被執(zhí)行。在指令執(zhí)行的同時，信號會被顯示在屏幕中。380V電源系統(tǒng)中包含多臺機組，每臺機組都包含兩段保安母線。保安電源、工作電源以及備用電源是保安母線的主要組成部分。其中，保安電源的供電對象主要是指UPS系統(tǒng)等。該部分設計的合理性直接對電氣控制系統(tǒng)的功能產生影響，因此需要對所有組成部分的設計和應用加以重視。4。1。2燃氣電廠用電源的切換裝置人們用電量的增加對燃氣電廠的電能供應提出了更高的要求。為了保證高壓廠用電源的連續(xù)、穩(wěn)定、安全供電，需要將廠用電源切換裝置融入電氣控制系統(tǒng)中。在安裝該裝置的過程中，既要保證裝置切換功能的合理發(fā)揮，還要保證且安裝位置不會對其他設備的運行產生影響。從綜合角度考慮，可以將該切換裝置安裝在高壓電源系統(tǒng)中工作電源位置的進線開關周圍。該裝置具有一定的獨立性特點，為了保證該裝置的正常運行，需要利用硬接線實現(xiàn)廠用電源切換裝置與電氣控制系統(tǒng)之間的有效信息傳輸]。

4。2燃氣電廠電源系統(tǒng)控制模塊設計

就燃氣電廠的運營特點而言，對電源系統(tǒng)進行控制具有一定的必要性。在該設計要點中，組成部分主要包含以下幾種：4。2。1UPS不停電電源系統(tǒng)UPS不停電電源系統(tǒng)是電源控制系統(tǒng)中的重要組成部分。該系統(tǒng)中主要包含靜態(tài)開關、逆變器以及整流器。在燃氣電廠中，UPS系統(tǒng)可以不間斷為其提供交流電源。其中，逆變器的作用主要是保證電壓波形的穩(wěn)定，逆變器和整流器的作用是完成電能的提供。4。2。2直流電源系統(tǒng)在我國目前的燃氣電廠中，常見的直流電源系統(tǒng)主要包含DC220V和DC110V。就DC220V直流電源系統(tǒng)而言，該系統(tǒng)是由三組整流器和一組直流母線組成的。交流保安段負責為該系統(tǒng)中的整流器提供電源；為了保證直流母線作用的正常發(fā)揮，需要在不同的直流母線之間加設一定數(shù)量的聯(lián)絡切換開關。就DC110V系統(tǒng)而言，其中包含兩組母線、整流器以及蓄電池組。為了保證不同母線之間能夠進行有效聯(lián)系，需要設置一定數(shù)量的網(wǎng)絡開關。直流電源系統(tǒng)的作用對象主要是事故照明等燃氣電廠中的常見負荷，該系統(tǒng)需要對這些常見負荷進行合理的控制和保護[5]。4。2。3保安段電源系統(tǒng)機組廠用電故障會為燃氣電廠帶來一定的經濟損失。為了保證電能的正常供應，需要將保安段電源系統(tǒng)加入電氣控制系統(tǒng)設計要點中。在燃氣電廠機組的正常運行過程中，當發(fā)生用電故障時，保安段電源系統(tǒng)會對直流電源系統(tǒng)等進行有效控制和保護，進而實現(xiàn)機組的正常運行。除此之外，機組廠用電斷故障的發(fā)生頻率相對較高，電氣控制系統(tǒng)的應用可以有效降低其發(fā)生概率。對此，應用電氣控制系統(tǒng)之后，當燃氣電廠機組廠用電再次發(fā)生斷開故障時，保安段電源系統(tǒng)通過自身功能的發(fā)揮可以實現(xiàn)柴油發(fā)電機組的快速啟動，進而保證供電的連續(xù)性、安全性。

4。3燃氣電廠發(fā)電機和變壓器組系統(tǒng)模塊設計

該模塊包含的元件數(shù)量較多、種類較為復雜，這種特點為電氣控制系統(tǒng)的設計帶來了一定的難度。為了保證電氣控制系統(tǒng)設計的合理性，需要運用機島控制系統(tǒng)對發(fā)電機進行控制。在這種控制方式中，可以在在線控制系統(tǒng)與信號源以及發(fā)電機保護系統(tǒng)等相關控制模塊之間建立有效的連接。發(fā)電機的實際運行狀態(tài)監(jiān)控主要是通過DCS系統(tǒng)完成的。

5結論

電氣控制系統(tǒng)的作用主要是對燃氣電廠機組進行有效保護和控制。根據(jù)燃氣電廠生產活動的特點，可以將電氣控制系統(tǒng)的設計要點集中在燃氣電廠用電源系統(tǒng)、電源切換裝置以及保安段直流電源系統(tǒng)等方面。在設計電氣控制系統(tǒng)的過程中，應該注重所使用電氣設備的安全性、以及反應速度的快速性等要求。

第二篇：風力發(fā)電機電氣控制系統(tǒng)

電氣控制系統(tǒng)

電氣控制系統(tǒng)的作用是確保風力機運行過程的安全性和可靠性，提高機組的運行效率和發(fā)電供電質量。離網(wǎng)型風力發(fā)電機組電氣控制系統(tǒng)分為直流和交流系統(tǒng)。直流系統(tǒng)是由風力機驅動直流發(fā)電機、經過調壓限流器向蓄電池充電及向電阻性負載供電。交流系統(tǒng)包括交流發(fā)電機、整流裝置、控制器、分流卸載電阻箱、蓄電池組、逆變器和負載。它是一個由交流發(fā)電機經整流裝置整流后向蓄電池充電及向電阻性負載供電，還可以在蓄電池之后連接逆變器向交流負載供電的交直流供電系統(tǒng)。發(fā)電機 按類型分為同步和異步發(fā)電機；勵磁和永磁發(fā)電機；直流和交流發(fā)電機。按運行方式又分為內轉子和外轉子?，F(xiàn)有國產離網(wǎng)型風力發(fā)電機多采用同步三相永磁式交流發(fā)電機，而且是直接驅動的低轉速、內轉子運行方式。這種發(fā)電機為永磁體轉子，無勵磁電流損耗，它比同容量電勵磁發(fā)電機效率高、重量輕、體積小、制造工藝簡便、無輸電滑環(huán)，運轉時安全可靠，容易實現(xiàn)免維護運行。它的缺點是電壓調節(jié)性能差。

一種爪極無刷自勵磁交流發(fā)電機，具備勵磁電流自動調節(jié)功能。在為獨立運行的小型風力發(fā)電機配套時，可以有效的避免因風速變化，發(fā)電機轉速變化而引起的端電壓波動，使發(fā)電機的電壓和電流輸出保持平穩(wěn)?？刂破鞴β嗜萘繋浊叩碾x網(wǎng)型風電系統(tǒng)常配置簡易的控制器。它包括三相全橋整流、電壓限制、分流卸載電阻箱、對蓄電池充電時的充放保護和容量10kVA以下逆變電源。逆變電源輸出的交流電波形分正弦波和方波，感性負載宜采用正弦波形的逆變電源。

比較完善的控制器采用：PWM斬波整流，使電氣控制系統(tǒng)具備了AC-DC/DC-AC雙向變換功能；（2）PWM升壓型（Boost型）整流，彌補了永磁發(fā)電機在低風速、低轉速時電壓偏低的缺陷；（3）根據(jù)風力發(fā)電機的運行特性切入了最大功率跟蹤技術（PTTP）；（4）向蓄電池智能充電功能；（5）通過改善輸出的交流波形，大幅提高風力發(fā)電系統(tǒng)的運行效率和年發(fā)電量；（6）設置風速及風力機轉速傳感器并在風速和轉速達到限定值時啟動執(zhí)行機構實施制動停機；（7）設置了狀態(tài)顯示和主參數(shù)通訊接口。功能完善的控制系統(tǒng)能保障風力機技術性能可靠，運行穩(wěn)定安全。

離網(wǎng)型風力發(fā)電系統(tǒng)對配套控制系統(tǒng)的基本要求如下：

（1）整流器件的耐電壓、耐電流的高限值要有充足的裕度，推薦3倍以上；

（2）向蓄電池充電的控制系統(tǒng)，以充電電流為主控元素，控制蓄電池的均充、浮充轉換，以均充電流、浮充電壓、充電時間作為控制條件，按蓄電池的充電、放電技術規(guī)范進行充、放電；

（3）向逆變器供電的控制系統(tǒng)應滿足逆變電源所需直流電壓和容量的要求；

（4）卸荷分流要兼容電壓調控分流和防止風力機超轉速加載兩項控制；

（5）檢測風力機轉速、輸出電壓、輸出電流、機組振動等狀態(tài)超過限定值或允許范圍時，控制系統(tǒng)自動給風力機加載，同時實施制動；

（6）應具備短路、直流電壓“+”、“-”反接、蓄電池過放電、防雷擊等安全保護功能。蓄電池組風能是隨機性的能源，高峰和低谷落差甚大，且具有間歇性，極不穩(wěn)定。為有效地利用風能必須配備蓄能裝置。當前風力發(fā)電系統(tǒng)可選擇的蓄能方式有：蓄電池蓄能、飛輪蓄能、提水蓄能、壓縮空氣蓄能、電解水制氫蓄能等幾種。離網(wǎng)風力發(fā)電系統(tǒng)廣泛采用蓄電池作為蓄能裝置。蓄電池的作用是當風力強勁、風力機發(fā)電量大，或用電負荷少時，將電能存入蓄電池；當風力較弱，或用電負荷較大時，蓄電池中的電能向負荷供電，以補充風電的不足，保持風力發(fā)電系統(tǒng)持續(xù)穩(wěn)定供電的運行狀態(tài)。

目前，離網(wǎng)風力發(fā)電系統(tǒng)較多采用儲能型（固定）鉛酸蓄電池，它的單體電動勢為2V，單體容量從幾百安時到數(shù)千安時。電池組配套時可根據(jù)風力發(fā)電系統(tǒng)的要求，以串、并聯(lián)接方式組合成所需要的端電壓（V）和總容量（Ah）。

蓄電池經多次充放電之后，其充放電轉換效率和電池容量會迅速降低，壽命即終結，繼續(xù)使用已很不經濟。

影響蓄電池使用壽命的因素很多，其中主要有：

（1）未按技術規(guī)范配制符合要求的電解液；

（2）未嚴格實行均充、浮充分階段充電規(guī)程；

（3）蓄電池過度充電、深度放電；

（4）蓄電池在虧電狀態(tài)下，久置未及時充電。

參考書目

《風力發(fā)電》中國電力出版社2003年3月 王承煦張源 主編

《風力發(fā)電機組原理與應用》機械工業(yè)出版社2011年6月 姚興佳 宋俊編著

《風能技術》[美]Tony Burton 等著 武鑫等譯科學出版社

第三篇：燃氣電廠實習報告

1.實習的性質和目的

1.1實習性質

認識實習是我們在完成兩年公共課程學習之后，進入專業(yè)課學習之前進行的一次認識性、實踐性的活動，是實現(xiàn)建筑環(huán)境與設備工程專業(yè)培養(yǎng)目標的重要手段和內容，是我們學習的重要環(huán)節(jié)，燃氣電廠實習報告。

1.2實習目的1）了解本專業(yè)的主要內容，加深對本專業(yè)的了解，提高我們的專業(yè)興趣和專業(yè)學習的主觀能動性。

2）建立有關工藝過程、系統(tǒng)原理和設備的感性認識，初步了解有關系統(tǒng)和設備的操作步驟和方法，提高我們的實踐能力，為后續(xù)專業(yè)基礎課程、專業(yè)課程的學習打下良好的基礎。

3）初步了解研究和解決工程實際問題的基本方法，培養(yǎng)我們樹立正確的工程意識和工程觀點。

4）培養(yǎng)我們團結協(xié)作、吃苦耐勞的精神，增強我們?yōu)樯鐣M步和經濟發(fā)展服務的使命感和責任感。

5）初步了解本專業(yè)的發(fā)展現(xiàn)狀和前景，培養(yǎng)我們樹立正確的專業(yè)思想和學習態(tài)度，明確學習的方向。

2.實習的基本內容

通過去熱電廠參觀，以及老師和工人師傅的講解，了解水處理車間的工作流程和工作原理，了解各個處理過程的作用和目的；了解鍋爐的基本構造和工作原理，鍋爐制氣的流程、裝置設備以及對煙氣處理的方法和灰渣，灰粉的灰回收利用；換熱站的組成設備及各自的作用，工作原理和流程，遙控室中自動控制壓力、溫度的控制器等；

2.1專題實習

1）通過參觀熱電廠和校供暖系統(tǒng)了解供熱系統(tǒng)的組成及相關設備，實習報告《燃氣電廠實習報告》。供熱系統(tǒng)有熱源、熱網(wǎng)和熱用戶三部分構成。了解熱源的種類，工作流程，主要設備及其工作原理，控制原理和控制方式；熱網(wǎng)形式，各種形式的優(yōu)缺點；熱用戶的種類，用熱設備及其工作原理，熱計量方式和計量設備及原理等。

2）通過對泰能集團人工制氣廠的參觀及工人師傅的講解了解燃氣制造及輸配的有關知識。了解燃氣的種類、主要成分及其特點；天然氣成氣機理及輸配的有關知識；人工制氣的工藝流程及設備組成及制氣、輸氣和用氣的相關的安全的知識。

3）通過參觀校園教師公寓和貢供水系統(tǒng)以及徐老師的講解了解城市給排水系統(tǒng)和建筑給排水系統(tǒng)。城市給水系統(tǒng)的組成，水處理方式及相關設備；城市排水系統(tǒng)的組成，常用污水處理設備；建筑給排水系統(tǒng)的組成及相應設備和附件。

4）通過參觀陽光大廈的地下室空調制冷系統(tǒng)了解空調系統(tǒng)的有關知識?？照{系統(tǒng)的組成，系統(tǒng)形式，主要空氣處理設備及其工作原理；冷凍站、熱力站的系統(tǒng)組成、工作原理及控制措施等。了解系統(tǒng)的運行情況。了解工業(yè)通風系統(tǒng)的有關知識。

5）通過參觀陽光大廈地下室通風系統(tǒng)了解工業(yè)通風系統(tǒng)的常見形式，系統(tǒng)特點，主要設備形式，空間氣流組織形式及控制方式等。

2.2一般了解

通過聽專題報告、工人講解、參觀等方式，了解企業(yè)的基本概況，生產產品，管理模式，生產規(guī)模和經濟效益等情況；了解專業(yè)與企業(yè)生產的關系。

2.3參觀校內的建筑工地

了解建筑物的分類；各種建筑物的功能、布局、建筑造型；建筑的構件組成及其功能。

3.實習的時間地點

9月4號上午，參加實習動員會議。

9月5號下午，校內參觀實習。

9月6號下午2：30到達青島市管道燃氣公司、泰能集團熱電公司。

9月7號上午8：40 參觀熱電廠的鍋爐制氣裝置。

9月7號下午3：00 青島泰能集團熱電公司電氣一次系統(tǒng)。

9月8號上午9：30 參觀陽光大廈地下通風、中央空調、給排水。

9月11號校內參觀供水、供暖系統(tǒng)。

9月12號下午聽取報告

9月13號上午參觀教師公寓分戶計量的裝置。

第四篇：電廠廢水處理控制系統(tǒng)的設計與研究范文

電廠廢水處理控制系統(tǒng)的設計與研究

一、項目簡介

本電廠廢水處理控制系統(tǒng)項目所在地位于山西省霍州市。霍州發(fā)電廠于1967年1月由水利電力部批準籌建，采用火力發(fā)電，裝機容量40萬千瓦，年發(fā)電量25億千瓦·時，主要擔負著山西中南部地區(qū)工農業(yè)生產及人民生活用電，是山西電網(wǎng)的主力電廠。

霍州發(fā)電廠建設時正處于中國發(fā)展的特殊年代，在選廠、設計、設備選購、施工、安裝和投產發(fā)電等方面追求簡易發(fā)電，給安全經濟生產留下先天缺陷。由于火力發(fā)電廠是工業(yè)用水大戶，因此每天的工業(yè)廢水如果直接排放，不僅浪費水資源，而且會造成嚴重的環(huán)境污染。

以 往的廢水處理系統(tǒng)采用人工手動控制，造成人員工作強度大，控制效率低，控制工藝落后。本次項目采用全新的自動控制系統(tǒng)和監(jiān)控技術可以克服以前人工控制精度 低、運行操作繁瑣、誤操作可能性大等缺點，該系統(tǒng)的廢水處理工藝流程具有一定的先進性，達到了電廠廢水零排放，大大提高了水的利用率。同時可以通過網(wǎng)絡把 監(jiān)控數(shù)據(jù)融入整個電廠的自動化管理中，節(jié)省人力物力，便于集中管理。通過本自動控制系統(tǒng)把處理過的廢水再納入整個電廠的水循環(huán)中，提高電廠用水的效率，節(jié) 約成本，提高了整體的經濟效益。使電廠的自動化管理和自動化控制生產方面達到一個新的高度。

圖1 霍州發(fā)電廠污水處理池外景

二、系統(tǒng)介紹

1． 項目工藝簡介

本次項目的主要任務包括含煤廢水的回放、化學再生廢水收集、主廠房內系統(tǒng)優(yōu)化消防、生活水系統(tǒng)隔離、生活污水及工業(yè)廢水回用工程。采用一定的污水處理工藝，并通過自動化控制達到預期規(guī)定的控制指標。整個廢水處理系統(tǒng)由收集池、調節(jié)水池、凈化器、污泥池、清水池等部分組成，在廢水處理過程中，我們將系統(tǒng)劃分為五個子系統(tǒng)來處理，分別為：凈水系統(tǒng)、儲藥系統(tǒng)、過渡調節(jié)系統(tǒng)、清水回用系統(tǒng)以及污泥濃縮系統(tǒng)。電廠的廢水處理系統(tǒng)工藝流程圖如圖2所示：圖中的圓代表收集水泵；長方形代表集水池；長圓罐代表一體化凈化器，系統(tǒng)中共有四個凈化器，其余三個在圖中省略。箭頭的指向代表廢水的流向，其流向為從左往右。

圖

2電廠廢水處理系統(tǒng)工藝流程圖

2．項目方案

為保證廢水處理系統(tǒng)安全穩(wěn)定的運行，該項目中控制器、執(zhí)行器、監(jiān)控組態(tài)部分均采用西門子系列產品，主要有以下幾部分：

a.負載電源模塊(PS)：PS 307 b.接口模塊(IM)：IM360，IM361 c.中央處理單元(CPU)：CPU315-2DP

d.信號模塊(SM)：數(shù)字量輸入模塊SM321，數(shù)字量輸出模塊SM322，模擬量輸入模塊SM331，模擬量輸出模塊SM332

e.執(zhí)行器：MicroMaster430/420變頻器

f.監(jiān)控組態(tài)軟件：WINCC(Windows Control Center)6.0

三、控制系統(tǒng)構成

控制系統(tǒng)的設計包括PLC控制系統(tǒng)部分，系統(tǒng)采集與執(zhí)行器控制部分以及上位機的監(jiān)控系統(tǒng)部分。系統(tǒng)結構設計圖如圖3所示。

圖

3系統(tǒng)結構設計圖

1． 系統(tǒng)硬件配置

在電廠污水處理控制系統(tǒng)中，根據(jù)用戶要求及實際情況分析，我們采用西門子公司的S7-300系列產品來完成此項目。參照西門子公司提供的產品技術參數(shù)，以S7-300系列中的CPU315-2DP實現(xiàn)控制功能，由于該系統(tǒng)模擬及數(shù)字輸入輸出量較多，采用接口模塊IM360、IM361（主機架使用IM360，擴展機架使用IM361）連接擴展的信號模塊滿足系統(tǒng)要求，其中信號模塊包括若干數(shù)字量輸入模塊 SM321，數(shù)字量輸出模塊 SM322，模擬量輸入模塊SM331，模擬量輸出模塊SM332。

現(xiàn)場多臺工作泵采用西門子MicroMaster430變頻器，MicroMaster430變頻器除了具有第四代變頻器的特點以外，還具有應用于風機和泵類的硬件和軟件特征，尤其適合用于風機和水泵負載的控制。使用此種型號的變頻器可以節(jié)約能源消耗，降低運行噪聲，對環(huán)境起到很好的保護作用。

電廠污水處理控制系統(tǒng)的輸入輸出信號主要分成4個部分，放在三個相連的導軌上：

? 模擬量輸入：一站集水池液位，二站集水池液位，清水池液位，污泥池液位，過渡水池液位，溶藥箱液位，流量計和四個進化器的濁度和壓差。

? 模擬量輸出：四個控制變頻器（一站收集水泵、回用水泵、加藥計量泵a、加藥計量泵b）。? 數(shù)字量輸入：分為各個水泵風機的運行，故障反饋信號，手/自動選擇信號；各個閥門的手動開，關控制信號，故障反饋信號和手/自動選擇信號。

? 數(shù)字量輸出：分別為對各個水泵、風機的開、關、復位輸出控制信號；各個閥門的開，關輸出控制信號；變頻器的啟動，復位控制信號。

系統(tǒng)配置了操作員站和工程師站，操作員站的上位機采用研華科技的610H工控機，監(jiān)控系統(tǒng)使用西門子WINCC監(jiān)控組態(tài)軟件，它不僅能很好的支持S7系列的CPU，還集成了多種網(wǎng)絡連接方式，使上位機與自動化系統(tǒng)的連接工作非常方便。而且它提供了適用于工業(yè)的圖形顯示、消息報警、過程值歸檔以及報表打印等模塊，具有高性能的過程耦合、快速的畫面更新、以及可靠的數(shù)據(jù)管理功能。圖4所示為WINCC組態(tài)示意圖。

圖4 WINCC組態(tài)示意圖

2．控制方案選擇

在采用本系統(tǒng)實施方案前，客戶擬采用CPU315模塊及通信處理器模塊CP343-1實現(xiàn)系統(tǒng)要求，由于CP343-1有其自身的處理器可連接SIMATIC S7-300和工業(yè)以太網(wǎng)等，可獨立處理數(shù)據(jù)通信，這樣使得系統(tǒng)可擴展性增強。由于考慮到項目總體預算及成本，本方案將前方案中CPU315模塊換為CPU315-2DP，并省去通信處理器模塊CP343-1，這樣既滿足了系統(tǒng)要求，又減少了系統(tǒng)模塊，綜合計算后為項目開發(fā)節(jié)約了不少硬件開支。

四、控制系統(tǒng)完成的功能

1．控制系統(tǒng)功能及指標（1）軟件實現(xiàn)

根據(jù)工藝，整個系統(tǒng)的程序由下列幾個部分組成：1#集水池、2#集水池、清水池、調節(jié)水池、凈化器正洗、凈化器反洗、加藥、凈化器停止。每個程序都可以單獨控制和單獨運行，同時每個程序又是系統(tǒng)的組成部分，它們之間互相有數(shù)據(jù)的傳輸。它們組合在一起動作就構成了完整的PLC控制系統(tǒng)程序。下圖5為工業(yè)部分現(xiàn)場圖：

圖5 工業(yè)現(xiàn)場

程序中編程采用STEP 7軟件。這套軟件不僅是一個簡單的程序編寫軟件，還集成了硬件組態(tài)、網(wǎng)絡組態(tài)、系統(tǒng)調試、項目管理等各種功能，使項目的實施更加方便。在本控制系統(tǒng)的完成過程中，主要進行了以下幾部分的程序設計（如圖6）：

圖6 項目OB1中程序結構圖

圖6中：DB11-DB14： 對應四個凈化器的正洗背景數(shù)據(jù)塊

DB15-DB18： 對應四個凈化器的反洗背景數(shù)據(jù)塊 DB19-DB22： 對應四個凈化器的停止背景數(shù)據(jù)塊 ? 由 廢水處理的工藝流程可以知道，廢水在經過一系列的水池后最終進入四個廢水凈化器，在凈化器里經過工藝的處理后排放到清水池中。從程序角度看，四個廢水凈化 器的控制流程一致，因此沒有必要為每個凈化器編寫一段代碼，只需編寫一個函數(shù)塊，讓它們都調用即可。為此，對于在凈化器中的正洗、反洗和停止流程都編寫了 一個程序塊，分別是FB11，F(xiàn)B12，F(xiàn)B13。對于每個凈化器來說只要分別調用相同的函數(shù)塊就行，對于每個凈化器中不同狀態(tài)的數(shù)據(jù)是利用其不同的數(shù)據(jù)塊來加以區(qū)別的。這樣在整個程序中即保持了流程的統(tǒng)一性，即減少了程序代碼，節(jié)約了存儲空間，又方便維護和修改。

? 模擬量信號因為其在傳輸過程中有可能會受到其它信號的干擾，而可能出現(xiàn)較大幅度的瞬間變化，而這些值對于系統(tǒng)來說是毫無用處的，甚至有些還可能引起系統(tǒng)的異常運行。由于模擬量總是隨著時間連續(xù)變化的，所以可以利用濾波算法把瞬間變化的干擾信號過濾掉，把有用的數(shù)據(jù)傳輸給PLC控制系統(tǒng)處理。在廢水處理控制系統(tǒng)中由于所要求數(shù)據(jù)處理速度不快，精度也是不要求太高，只是為了防止突然間信號的瞬間變化影響到系統(tǒng)中程序對水質，濁度的判斷，所以在系統(tǒng)中使用算術平均濾波算法，算法處理簡單，可靠性高，程序編寫方便。在程序中定義了FB21作為濾波處理算法的功能塊，相當于函數(shù)一樣，參數(shù)的傳遞是Analog_in變量，返回值是Analog_out變量。事實證明這種算法已經能夠滿足現(xiàn)場的實際需要，取得了良好的效果。

? 本控制系統(tǒng)使用的CPU 315-2DP中沒有集成相應的系統(tǒng)功能塊，故程序中使用FB41 “CONT_C”作為PID控制功能塊。CONT_C可以在S7系列PLC中實現(xiàn)對于連續(xù)輸入輸出變量的PID控制。CONT_C中的PID控制環(huán)節(jié)為增量式PID環(huán)節(jié)，相關參數(shù)可以通過輸入?yún)?shù)進行實時調整。PID控制程序塊與模擬量濾波算法一樣都放在定時中斷OB35中，它們一個是輸入濾波，一個是輸出控制，這樣可以準確地掌握程序運行時間，提高控制精度。

（2）硬件實現(xiàn)

電廠污水處理控制系統(tǒng)的輸入輸出信號主要分成4個部分，分別為模擬量輸入、輸出，數(shù)字量輸入、輸出，并放在三個相連的導軌上，如圖7所示：

圖7 實際系統(tǒng)的機架結構圖

輸入輸出的硬件接口是也是系統(tǒng)設計的一部分，它反映的是PLC輸入輸出與現(xiàn)場設備之間的連接，只有正確連接安裝才能使得PLC讀取到數(shù)字量和模擬量，連接方法的不同可以有效地防止現(xiàn)場的干擾，保證數(shù)據(jù)的正確性。對于SM321的數(shù)字輸入量模塊，在15-25V直流電壓以內都能檢測到信號。由于現(xiàn)場的執(zhí)行器也是發(fā)出的直流信號，因此把其直接和現(xiàn)場的開關設備連接來接收開關信號量，圖8給出了的數(shù)字量輸入模塊接口示意圖。

圖8 數(shù)字量輸入接線原理圖

數(shù)字量輸出選用晶體管輸出模塊SM322，晶體管輸出的響應時間短、壽命長、輸出口密度高，但是其只能帶直流負載而且?guī)лd能力弱。同時為了使PLC的輸出和現(xiàn)場回路之間隔離，在輸出端使用了繼電器，通過繼電器觸點控制現(xiàn)場負載。這樣使控制器與現(xiàn)場達到了電氣隔離的作用，大大提高了系統(tǒng)的安全性，同時也使輸出口帶載能力得到了大大的增強。在繼電器旁邊加二極管泄放反電勢能量，起到保護輸出口的作用。圖9給出了數(shù)字量輸出模塊接口示意圖。

圖9 數(shù)字量輸出接線原理圖

SM331采用4-20mA電流輸入連接到傳感器上，采集系統(tǒng)模擬量數(shù)據(jù)。圖10給出了模擬量輸入模塊接口示意圖。

圖10 模擬量輸入接線原理圖

SM332輸出0-10v電壓連接到變頻器直接給控制信號。圖11給出了模擬量輸出模塊接口示意圖。

圖11 模擬量輸出接線原理圖

2．系統(tǒng)的監(jiān)控與管理

系統(tǒng)采用WINCC5.2監(jiān)控組態(tài)軟件在研華科技的610H工控機上實現(xiàn)監(jiān)控與管理，為生產與安全帶來極大的方便。

經過設計，整個監(jiān)控系統(tǒng)提供了如下的功能：(1)在線自動監(jiān)視

系統(tǒng)可對廢水處理裝置的各項儀表數(shù)據(jù)實時的在線監(jiān)視，并且生動直觀的反應在監(jiān)控界面上面。系統(tǒng)的刷新數(shù)據(jù)是1秒，歷史的保存間隔是2分鐘。圖12為廢水處理系統(tǒng)工藝監(jiān)控界面。

圖12 廢水處理系統(tǒng)工藝監(jiān)控界面

(2)在線手動控制

系統(tǒng)可提供在線實時的對參與控制的各電動閥門和泵的手動控制操作。當系統(tǒng)運行中需要進行維護或執(zhí)行其它控制時，可以在線實時的對各個設備手動的單獨控制，而不影響其它設備的正常自動運行。

(3)工藝參數(shù)在線實時設定

系統(tǒng)可以提供在線的實時參數(shù)修改，當在運行過程中發(fā)現(xiàn)工藝需要改進或其它問題，可以由操作員在線改變系統(tǒng)的參數(shù)，以使系統(tǒng)工作在最優(yōu)的控制狀態(tài)中，如圖13。

圖13 工藝參數(shù)設定

(4)故障診斷和報警 系統(tǒng)可對以下故障自動診斷，并發(fā)出預防性的報警。

報警高限：實時參數(shù)異常偏大，大于設定值，是該監(jiān)測點處于高報警。報警底限：實時參數(shù)異常偏小，小于設定值，是該監(jiān)測點處于低報警。

報警：當實時參數(shù)出現(xiàn)異常時，相應的監(jiān)測點通過顏色的變化，提醒操作員注意，進行相關的操作，若需要可以配合聲音報警。故障報警界面如圖14。

圖14 故障報警界面

(5)利用歷史曲線查詢分析遠程模擬量的情況

利用歷史曲線，可隨時針對各個運行點的情況，結合本時間各監(jiān)測點的數(shù)據(jù)，分析系統(tǒng)的運行情況，凈水器的運行狀態(tài)。

運行過程中，系統(tǒng)將自動生成數(shù)據(jù)報表，并將數(shù)據(jù)報表保存在歷史數(shù)據(jù)庫中，以便隨時查詢歷史記錄。圖15所示為趨勢曲線界面。

圖15 趨勢曲線界面

(6)報表的打印

報表打印可以根據(jù)操作員的要求，生成符合要求的系統(tǒng)報表，并且打印。也可以設定讓系統(tǒng)自動的根據(jù)間隔的時間實時的打印報表。圖16所示為報表打印界面。

圖16 報表打印界面

(7)系統(tǒng)指標 系統(tǒng)的數(shù)字量輸入點為227個 系統(tǒng)的數(shù)字量輸出點為125個 系統(tǒng)的模擬量輸入點為15個通道 系統(tǒng)的模擬量輸出點為4個通道 系統(tǒng)監(jiān)測數(shù)據(jù)刷新時間為1秒

歷史數(shù)據(jù)的保存及報表顯示：根據(jù)硬盤存儲器的大小來決定保存的時間。保存的間隔為2分鐘，初步估計可以有效存儲13年左右。

3．項目亮點及難點實現(xiàn)(1)WINCC定時器問題

在定時器的使用過程中，由于設定的定時時間是需要根據(jù)實際的工藝來調整的，為此不能在定時器中使用常量定時時間。要新建DB25數(shù)據(jù)塊，建立變量的參數(shù)時間選擇TIME數(shù)據(jù)類型，它是一個32位的數(shù)據(jù)，T#1D_1H_1M_1S_1MS，前面是一個標準的例子，表示定時時間為1天1小時1分1秒1毫秒。使用可變參數(shù)是為了和WINCC中通訊，使得現(xiàn)場操作員可以根據(jù)當前水質等一系列變化調整時間值，由于在WINCC中沒有TIME這個數(shù)據(jù)類型，只能用DWORD32位整型類型來操作，這就涉及到了兩個數(shù)據(jù)類型的轉換的問題。根據(jù)實際情況所得TIME中的1s=1000(DWORD型)。為了減少STEP7中數(shù)據(jù)的處理量，在WINCC中使用C腳本對數(shù)據(jù)進行了處理。WINCC中的時間以分為單位，因此1M=1s*60=1000*60=60000(DWORD型)。

(2)數(shù)據(jù)網(wǎng)上發(fā)布平臺

本項目中設計了系統(tǒng)數(shù)據(jù)的網(wǎng)上發(fā)布平臺，在這里有兩種方案可以考慮，一是利用西門子公司提供的WINCC Web Navigator軟件開發(fā)網(wǎng)上的數(shù)據(jù)傳送系統(tǒng)；二是利用Delphi軟件來開發(fā)網(wǎng)絡瀏覽系統(tǒng)。由于項目經費限制，我們采取了第二種方案。通過這種方案，界面的設計，和本地化系統(tǒng)的集成就都掌握在設計者手中，使得最后的系統(tǒng)能過符合客戶的要求，人性化，易用性都比較高，而開發(fā)成本也在控制之中。

（3）WINCC中動態(tài)報表的設計

在實際項目中雖然WINCC提供了變量趨勢顯示、報表功能，滿足了簡單的歸檔數(shù)據(jù)訪問要求，但不能完成該廢水處理工程項目提出的復雜數(shù)據(jù)處理要求（如：進行有條件的查詢和打印，任意時間、任意區(qū)段的查詢等）。因此，在設計過程中對歸檔數(shù)據(jù)復雜查詢技術進行了研究。WINCC是一個全面開放的組態(tài)軟件，它可方便地集成標準Windows應用的對象、函數(shù)和文檔；提供了訪問所有WINCC功能的API編程接口；集成了OLE/OCX和ActiveX對象；它允許通過標準接口（標準SQL數(shù)據(jù)庫）訪問歸檔數(shù)據(jù)庫；通過DDE、OPC接口與其它Windows程序進行數(shù)據(jù)交換。這些開放性為自行擴展和進一步豐富WINCC軟件的功能、解決該工程問題提供了可能。在本項目中應用ActiveX技術實現(xiàn)WINCC歸檔數(shù)據(jù)復雜查詢解決該工程問題是可行的：根據(jù)用戶對控制系統(tǒng)有條件查詢、打印的要求，運用Delphi設計ActiveX控件，然后在WINCC中調用該控件，最終實現(xiàn)WINCC不能完成的復雜歸檔數(shù)據(jù)訪問任務。

圖ActiveX控件的界面

五、結束語

系統(tǒng)于2004年10月投入運行，兩年來系統(tǒng)運行良好，未進行任何維修，電廠廢水達到了零排放，大大提高了水的利用率。

六、應用體會

在項目進行的過程中，西門子在工控領域中安全、可靠、成熟、高效的產品及解決方案為項目的順利進行提供了保證和保障。西門子的TIA理念及產品特點，著眼于整個工廠的控制和管理，采用統(tǒng)一的數(shù)據(jù)管理、統(tǒng)一的編程組態(tài)平臺、統(tǒng)一的通訊規(guī)范和靈活的結構配置，從另一側面保證了項目的順利完成。

本項目使用了WINCC監(jiān)控軟件，由于軟件優(yōu)越的開放性，解決了項目中的監(jiān)控方面的難點問題，如WINCC中動態(tài)報表的設計等功能。而統(tǒng)一的國際標準編程語言及現(xiàn)場總線技術的應用，以及項目中軟硬件設計的模塊化，更體現(xiàn)了本系統(tǒng)的可擴展性與可維護性。附：參考文獻 肖萍．火電廠排放廢水的處理與回用．江蘇環(huán)境科技．1998(3)：18-19 2 STEP 7 V5.2 編程手冊．SIEMENS AG．2002 S7-300可編程序控制器硬件和安裝手冊．SIEMENS AG．2004 4 WINCC編程指南．SIEMENS AG．1998 求是科技．Visual Basic 6.0數(shù)據(jù)庫開發(fā)技術與工程實踐．人民郵電出版社，2004

第五篇：垃圾焚燒電廠控制系統(tǒng)材料

SIEMENS PTD和 I&S集團的產品在垃圾焚燒電廠控

制系統(tǒng)中的應用(一)

2007-09-14 03:51:31

】

一、綜述

垃圾焚燒可以實現(xiàn)垃圾處理的減量化、資源化、無害化，回收其熱量用于發(fā)電、供熱等。垃圾焚燒處理已成為一些發(fā)達國家處理垃圾的主要方式。某垃圾焚燒處理發(fā)電廠是某某市與加拿大建設的一座總投資4.1億元的垃圾焚燒發(fā)電廠，總占地面積３萬多平方米。設計有四臺垃圾焚燒爐、四臺余熱鍋爐、兩臺6MW汽輪發(fā)電機組。四條生產線共設計日處理垃圾600噸，年發(fā)電量為8797千瓦時，１噸垃圾可產生不少于300KWh的電能。

該工程的核心技術為世界第三代CAPS技術，即控氣型固體廢棄物熱分解處理技術，使用此技術建設了4臺CAPS熱解爐。4臺余熱鍋爐產生的蒸汽供給兩臺6MW汽輪機發(fā)電機組發(fā)電，真正實現(xiàn)了變廢物為資源。

某某垃圾焚燒電廠概貌

二、垃圾焚燒爐及相關設備

某垃圾焚燒電廠的垃圾焚燒爐采用加拿大制造的順推、多級機械爐排焚燒爐。焚燒爐應用了世界第三代控氣型固體廢棄物熱分解處理技術(CAPS)，可有效減少焚燒產生的有毒

氣體。

1.垃圾倉結構

垃圾由汽車運到處理廠后倒入垃圾倉內。垃圾新入倉的垃圾在倉內存放3天后就可入爐燃燒。垃圾在倉內存放時經過發(fā)酵、排出滲濾水后可提高進爐垃圾的熱值，又使垃圾容易著火燃燒。在倉內，用吊車的抓斗將垃圾送至爐前料斗。

2.一燃室及焚燒爐爐排結構

垃圾焚燒爐為往復式、順推、多級機械爐排焚燒爐。焚燒爐內有一個給料器和8個燃燒爐排單元組成，包括干燥段的兩級爐排、氣化燃燒段的四級爐排和燃盡段兩級爐排。焚燒爐內溫度控制在700℃以內。燃盡的垃圾從最后一級爐排離開焚燒爐落入灰槽中。

1)給料器和防火門

給料器通過給料器(Loading Ram)將落入料斗的垃圾從防火門前推入燃燒室。給料器只負責給料，不提供燃燒空氣，并通過防火門與燃燒區(qū)隔離。防火門在給料器收回時保持關閉狀態(tài)。關閉防火門可使爐膛與外界隔開，維持爐內負壓。同時，燃燒室的入口處有溫度測點，當燃燒室入口的垃圾溫度過高時，電磁閥將控制防火門后的噴霧器噴水以防止防火門打開時給料斜槽上的垃圾將料斗中的垃圾引燃。

2)燃燒爐排

八級燃燒爐排分為兩級干燥爐排、四級氣化燃燒爐排和兩級燃盡段爐排。每級爐排下面都有液壓驅動的脈沖推動裝置。8級推動裝置(推床)按一定順序推動垃圾，使進入焚燒爐的垃圾依次被與各級爐排相配合的的推床推到下一級爐排上。爐排上有均勻分布的小孔，用于噴出燃燒所需一次風。供燃的一次風由爐排下的一次風管供給。垃圾在爐排推送過程中受到燃燒器和爐內的熱輻射以及一次風的吹烘，水分迅速蒸發(fā)，著火燃燒。

3)燃燒器布置

一燃室有兩個主燃燒器，如圖二17，18所示。焚燒爐內燃燒爐排上方有溫度測點，當焚燒爐啟爐時和燃燒溫度低于要求時，燃燒器17投油助燃。燃燒器18位于爐膛出口，用于補燃未燃盡的垃圾。燃燒器所需的空氣由四臺焚燒爐公用的一臺燃燒風機(如圖二7所示)提供，燃燒器燃燒所需空氣為由大氣吸入的潔凈空氣。當燃燒風機故障或供風不足時，由旁路(圖二 6所示)取送風機的部分送風供給燃燒器。

3.二燃室煙道

二燃室主要部分為圓筒形煙道，沒有管道等造成的煙氣死角。設置二燃室的目的是為了使煙氣在120~130%的理論空氣量下，1000℃左右的條件下停留>2s，使有害氣體在爐內分解。在二燃室入口有副燃燒器，當系統(tǒng)檢測到二燃室出口煙溫小于一定值時將點火補燃。二次風在二燃室入口處進入二燃室。二燃室有上下兩個出口通至余熱鍋爐，兩個出口前各

有一個液壓驅動的擋板控制煙氣的進入。

4.一、二次風系統(tǒng)

每臺焚燒爐都配有一臺送風機。風機從垃圾池吸入空氣，同時也吸入從一燃室推床下部泄露到焚燒爐外部的氣體。這樣安排送風的來源是為了保證垃圾倉為微負壓狀態(tài)，避免垃圾倉的氣體外泄。送風進入余熱鍋爐，經余熱鍋爐的兩級空氣預熱器后進入一個大混合集箱(如圖二21)，然后分別作為一、二次風進入焚燒爐的一燃室、二燃室。集箱還可以接受從不經過余熱鍋爐的送風旁路返回的送風。離開集箱的一次風又分兩條管路：管路1(圖二 10-1)通至三條風管，供風給1~3級爐排；另一條管路2(圖二 10-2)通至五條風管，供風給4~8級爐排。供給爐排的一次風可以烘干垃圾、冷卻爐排并供給燃燒所需的空氣。管路1上的風量調節(jié)閥應根據(jù)焚燒爐入口的溫度進行調節(jié)。管路2上的風量調節(jié)閥則應根據(jù)焚燒爐爐膛的溫度和氧量進行調節(jié)。爐膛的空氣量應該為理論空氣量的70~80%。二次風則經過管路(圖二 25)進入二燃室。二次風供應量為理論空氣量的120~130%。

5.排灰系統(tǒng)

由焚燒爐排出的灰渣落入灰槽中。兩條相平行的灰槽的布置方向與焚燒爐的布置方向垂直，四臺焚燒爐的灰槽橫向貫通。液壓驅動的分灰器(圖二 23所示)選擇將灰渣落入某個灰槽中。灰槽底部布置有灰傳送帶，負責運走四臺焚燒爐排出到灰槽中的灰渣?；也壑?/p>

要求保證有一定的水位來浸沒灰渣。

6.煙氣處理設備

煙氣由余熱鍋爐排出后首先進入半干式洗氣塔，塔中利用霧化器將熟石灰漿從塔頂噴入塔內，與煙氣中酸性氣體中和，可有效清除HCl、HF、等氣體。在洗氣塔出口管道上有活性炭噴嘴，活性炭用于吸附煙氣中的二噁英/呋喃類物質。煙氣之后即進入布袋除塵器，使煙氣中的顆粒物、重金屬被吸附去除。最后將煙氣從煙囪排入大氣。

垃圾焚燒電廠垃圾焚燒爐工藝示意圖

1.由垃圾倉來的空氣 2.送風機吸入的潔凈空氣 3.推床下泄漏出的的空氣 4.料斗 5.燃燒器的供燃空氣入口 6.由其他焚燒爐送風機來的部分空氣 7.供給四臺鍋爐燃燒器燃燒空氣的風機 8.送風機 9.爐下小混合集箱及旁路風門 10.爐排風總管 10-1.前總風門1 10-2.后總風門2 11.手動閥 12.氣動閥 13.送風至余熱鍋爐的送風管道 14.給料器 15.一燃室 16.二燃室 17.主燃燒器1 18.主燃燒器2 19.副燃燒器 20.煙氣出口液壓擋板 21.空氣大混合集箱 22.余熱鍋爐 23.洗氣塔 24.布袋除塵器 25.防火門 26.爐排冷卻水 27.出料冷卻裝置 A.冷卻水進口 B.冷卻水出口 C.噴水 D.熟石灰供給 E.壓縮空氣

三、垃圾焚燒電廠垃圾焚燒爐在污染物控制上的優(yōu)點

生活垃圾焚燒煙氣中的二噁英是近幾年來世界各國所普遍關心的問題。二噁英類劇毒物質對環(huán)境造成很大危害，有效控制二噁英類物質的產生與擴散，直接關系到垃圾焚燒及

垃圾發(fā)電技術的推廣和應用。

1.二噁英的結構

二噁英的分子結構為1個或2個氧原子連接2個被氯取代的苯環(huán)。兩個氧原子連結的稱為多氯二笨并二噁英(PCDD，Polycholoro diabenzo-p-dioxin)，一個氧原子的稱為多氯二笨并呋喃(PCDF，Plolycholoro dibenzo-furan)。統(tǒng)稱二噁英(dioxin)。毒性最強的2,3,7,8-PCDD的毒性為氰化鉀的1000倍。dioxin對哺乳動物有極強的毒性，且易溶于水，熱穩(wěn)定性好。

2.垃圾焚燒爐內二噁英的產生原理

二噁英在焚燒爐內的生成的來源是石油產品、含氯塑料，他們是二噁英的前體。生成方式主要是燃燒生成。生活垃圾中含大量的NaCl、KCl、等，而焚燒物中經常會有S元素，從而產生。和含Cl元素的鹽在有氧氣存在時反應生成HCl。HCl又和Cu被氧化生成的的CuO反應生成。經研究發(fā)現(xiàn)，致使二噁英產生的最終要的催化物就是 和C元素(以

CO為標準)。

3.采用的控氣型固體廢棄物熱分解處理技術的焚燒爐在抑制二噁英產生方面的優(yōu)勢

控氣型熱解焚燒爐將焚燒過程分為二級燃燒室，一燃室進行垃圾熱分解溫度控制為700℃以內，讓垃圾在缺氧狀態(tài)下低溫分解，這時金屬Cu、Fe、Al等金屬元素不會被氧化，因而不會有 的產生，會大大減少二噁英的量；同時，由于HCl的產生量受殘氧濃度的影響，因而缺氧燃燒會減少HCl的產生；并且 自還原氣氛下也難以大量生成。由于控氣型垃圾焚燒爐是固體床，所以不會產生煙塵，不會有未燃盡的殘?zhí)歼M入二燃室。垃圾中的可燃成份分解為可燃氣體，并引入氧氣充足的二燃室燃燒。二燃室溫度在1000℃左右并且煙道長度使煙氣能夠停留2s以上，保證了二噁英等有毒有機氣體在高溫下完全分解燃燒。

此外，使用布袋除塵器避免了使用靜電除塵時Cu，Ni，F(xiàn)e顆粒對二噁英生成的催化

作用。

四、余熱鍋爐設備

垃圾焚燒電廠的余熱鍋爐為煙道式余熱鍋爐，煙氣流動方向在鍋爐中進行5次轉折。鍋爐壓力4MPa，蒸發(fā)量15t/h。余熱鍋爐的結構如下圖所示。在爐膛、煙道以及高溫煙氣

入口布置有水冷壁

1.煙氣流程

如圖三所示，煙氣從焚燒爐的二燃室通過上部或下部煙道(煙氣從下部經過時不經過水冷壁K)進入余熱鍋爐。先經過第二級過熱器E、第一級過熱器F、第二級空氣預熱器G，然后從下部進入主爐膛與水冷壁換熱。之后在爐膛上部出口改變角度后向下依次通過第一級省煤器I、第一級空氣預熱器H、第二級省煤器J，之后的煙氣由煙道N離開余熱

鍋爐。

2.送風流程

如圖三所示，送風機來的風經過管路A進入余熱鍋爐，在爐內經過兩級空氣預熱器H、G換熱，之后由管路離開鍋爐。

3.汽水流程

如圖三所示，145℃的給水經過兩級省煤器J、I(省煤器設置有給水旁路)，進入鍋爐汽包L、汽包中過冷水由下降管進入下集箱，經爐內水冷壁在4MPa下定壓加熱，蒸汽進入兩級過熱器F、E后達到400℃，離開鍋爐進入蒸汽總管。

余熱鍋爐結構圖

A.送風入口管道 B.送風出口管道 C.上部高溫煙道 D.下部煙道 E.第二級過熱器 F.第一級過熱器 G.第二級空氣預熱器 H.第一級空氣預熱器 I.第二級省煤器 J.第一級省

煤器 K.水冷壁 L.汽包 M.集箱

五、汽輪發(fā)電機組及輔機系統(tǒng)

某某垃圾焚燒電廠的四臺余熱鍋爐配有兩臺汽輪機。主蒸汽系統(tǒng)采用集中母管制，兩臺汽輪發(fā)電機組在廠房內縱向布置。汽輪機采用廣州斯科達生產的6MW凝汽式汽輪機。設計進汽壓力3.9MPa，進汽溫度390℃，額定進汽量35t/h。

機組配備兩級射汽抽汽器，一級汽封抽氣器。設計一級抽氣供除氧器使用。機組的冷凝方式為水冷，采用機械通風冷卻塔二次循環(huán)水冷系統(tǒng)。循環(huán)水的流動由循環(huán)水泵保證，循環(huán)水系統(tǒng)同時經空氣冷卻器和潤滑油站進行相關的冷卻。凝結水由凝結水泵經汽封加熱器進入除氧器。除氧器出口的低壓給水通過給水泵升壓后進入余熱鍋爐。四爐兩機配備兩臺除氧器，除凝結水進入除氧器外，還有化學補水(溫度、流量)以及由疏水泵送來的疏水

箱的疏水。

汽輪機汽水系統(tǒng)示意圖

1.除氧器 2.五臺給水泵(4用1備)3.余熱鍋爐 4.汽輪機 5.凝汽器 6.循環(huán)水泵 7.凝

結水泵 8.機械通風冷卻塔

六、控制方案介紹

1.焚燒爐及鍋爐的控制系統(tǒng)方案

焚燒爐及鍋爐系統(tǒng)的控制包括公共系統(tǒng)的控制、4個焚燒爐的控制以及4臺余熱鍋爐的控制。

1.1 硬件構成

系統(tǒng)在硬件采構成上采用PROFIBUS + PROFINET結構。采用5塊SIEMENS 317-2 PN/DP CPU，分別控制公共系統(tǒng)及四套焚燒爐-余熱鍋爐系統(tǒng)。CPU 317-2 PN/DP 具有大容量程序存儲器，可用于要求很高的應用。可在PROFInet上實現(xiàn)基于組件的自動化中實現(xiàn)分布式智能系統(tǒng)?？勺鳛镻ROFINET I/O 控制器，用于在PROFINET 上運行分布式I/O。并可與集中式I/O 和分布式I/O 一起，可用作生產線上的中央控制器，可用于大規(guī)模的I/O 配置或分布式I/O 結構。此外，CPU對二進制和浮點數(shù)運算具有較高的處理能力。

在本系統(tǒng)中，CPU 317-2 PN/DP通過PROFIBUS接口構成PROFIBUS網(wǎng)絡的控制設備，讀取PROFIBUS總線上各I/O站的數(shù)據(jù)。同時配有PROFInet接口，可與上位機通過PROFINET通訊，實現(xiàn)與上位機的高速數(shù)據(jù)監(jiān)視與控制功能。

I/O站采用了ET200S模塊化分布式I/O站，防護等級IP 20，可用于危險區(qū)域(Zone 2)。采用按“位”模板化設計，能精確地適配自動化任務的要求。

在對電機的控制上，沒有采用傳統(tǒng)的控制方式。而是采用了SIEMENS的電動機保護和控制設備3UF5 SIMOCODE-DP。它除了控制電機啟停以外，還集成了過載保護、熱敏電阻用于電動機的過熱保護、接地故障保護、堵轉保護、電流值檢測功能于一身。3UF5 SIMOCODE-DP通過PROFIBUS通訊口連接到PROFIBUS總線中，成為一個PROFIBUS從站與

PLC通訊。

送風機采用了SIMOVERT MASTERDRIVES變頻器控制，可通過變頻調節(jié)風量，這是電廠

送風系統(tǒng)經常使用的方案。

三相交流傳動系統(tǒng)電壓源型變頻調速SIMOVERT MASTERDRIVES矢量控制的變頻器是具有IGBT 逆變器、全數(shù)字技術的有電壓中間回路的變頻器。它同西門子三相交流電動機一起為所有工業(yè)領域和所有應用場合提供高性能、最經濟的解決方案。SIMOVERT MASTERDRIVES基于系統(tǒng)的傳動技術，一種通用和模塊式的標準系列裝置SIMOVERT MASTERDRIVES矢量控制系列變頻器是全系列通用和模塊化的產品，標準裝置功率范圍從0.55 kW～ 2300 kW。覆蓋全球的三相交流電網(wǎng)電壓，380 V～ 690 V。

操作員站采用5臺工控機進行系統(tǒng)的監(jiān)視與操作。其中一臺監(jiān)視公共系統(tǒng)，另外每套焚燒爐-余熱鍋爐系統(tǒng)用一臺工控機進行監(jiān)視。工控機與三臺PLC通過網(wǎng)線和交換機連入

PROFINET進行數(shù)據(jù)交換。

1.2 硬件組態(tài)

公共系統(tǒng)硬件組態(tài)圖

焚燒爐-余熱鍋爐系統(tǒng)組態(tài)圖

1.3 控制系統(tǒng)的具體控制調節(jié)

a)公共系統(tǒng)

公共系統(tǒng)包括四臺焚燒爐公共使用的一臺燃燒風機，和爐排冷卻水系統(tǒng)。

主要需要控制的設備有：燃燒風機啟停、3臺散熱風機啟停與連鎖(兩用一備)、兩臺冷卻水泵啟停(一用一備，泵出口管壓力低時聯(lián)啟)、以及分灰擋板下兩條灰傳送電機的控制(兩套傳送裝置的工作切換)。如前面所介紹，系統(tǒng)內電機大多采用SIMOCODE-DP進行啟

?？刂?。

b)系統(tǒng)總圖與液壓系統(tǒng)

垃圾加載系統(tǒng)由人工操作。不納入控制系統(tǒng)。

液壓系統(tǒng)的控制主要包括三臺液壓泵的啟?？刂?。

c)1#焚燒爐系統(tǒng)

焚燒爐系統(tǒng)的控制包括:

三臺燃燒器的控制:包括鍋爐啟動時的控制，以及當爐內相應測點溫度達不到要求時自動助燃。(二燃室燃燒器根據(jù)二燃室出口煙溫進行開停判斷)

進氣風門的控制：爐排下共布置三個用于一次風調節(jié)的總風門。供給前三級爐排的前總風管風門開度根據(jù)前三級爐排上方煙溫進行調節(jié)；供給后5級爐排的后總風管風門根據(jù)后5級爐排上方煙溫進行調節(jié)；供給后5級爐排的后總風管風門根據(jù)后5級爐排上方煙溫進行調節(jié)。進入二燃室的二次風風管的風門則根據(jù)二燃室的溫度和氧量進行調節(jié)，保證二燃

室煙氣溫度和氧量達到要求。

送風機(鼓風機)控制：采用變頻器控制。根據(jù)爐內壓力進行調節(jié)，保證爐內微負壓運

行。

防火門、給料器及爐排的運動控制：按照開啟防火門，給料，各級依次順推的順序運行。可切換手/自動操作和爐排運動的循環(huán)時間。

d)余熱鍋爐

余熱鍋爐的控制包括：

蒸汽出口電動門和緊急放水電動門的控制。減溫水PID調節(jié)和爐汽水三沖量PID調節(jié)。

2.汽輪機和輔機控制DCS系統(tǒng)控制方案

某某垃圾焚燒電廠汽機和輔機控制系統(tǒng)包括以下部分的控制：除氧給水系統(tǒng)、循環(huán)水系統(tǒng)、燃油泵房系統(tǒng)、1#，2#汽輪機汽水系統(tǒng)、汽輪機ETS緊急停機保護系統(tǒng)。由DCS負責這些系統(tǒng)的數(shù)據(jù)采集，以及數(shù)字量和模擬量控制。

整個系統(tǒng)從控制規(guī)模上屬于小型機組。因而DCS系統(tǒng)的自動控制系統(tǒng)(AS)站只采用了一套冗余的SIEMENS 414-4H CPU。AS414H的中央處理器是冗余配置，當主處理器出現(xiàn)故障時，則后備處理器立即無擾切換為主處理器。處于后備的中央處理器與主中央處理器同時更新。I/O系統(tǒng)采用 9個冗余的ET200M 分布式I/O站，通過PROFIBUS DP進行通訊。另外單獨為汽輪機ETS保護系統(tǒng)配置了一臺414-3 DP CPU 做AS站，以建立獨立的ETS系統(tǒng)。ETS還配有SICAM MCP TS及SICAM DI模版，配合SICLOCK TM時鐘發(fā)生器實現(xiàn)1ms精度的SOE(事件順序記錄)功能。系列配置了一個工程師站(ES)，兩個操作員站(OS)。AS站通過CP443-1連入工業(yè)以太網(wǎng)，ES站與OS站則采用CP1613連入工業(yè)以太網(wǎng)。

某某垃圾焚燒電廠汽機及輔機硬件系統(tǒng)示意圖

2.1 輸入輸出點表:

汽輪機緊急停機系統(tǒng)(ETS)通過判斷一些危及到汽輪機安全運行的DI信號狀態(tài)，從而輸出汽輪機緊急停機、電磁閥緊急動作、發(fā)電機連跳等信號，保護汽輪發(fā)電機組在異常狀態(tài)下的安全。ETS系統(tǒng)包括50DI，20DO，并留25%余量。

2.2 DCS系統(tǒng)硬件構成

DCS系統(tǒng)采用一套冗余的SIMATIC 414-4H CPU，包括兩塊CPU構成冗余結構。通過集成的冗余PROFIBUS DP接口，與9個ET200M分布式I/O站進行通訊，同時通過冗余的CP443-1卡接入工業(yè)以太網(wǎng)?，F(xiàn)場變送器、熱電阻、熱電偶的模擬量輸入、模擬控制量輸出與現(xiàn)場I/O直接通過電纜接到各個ET200M站的相應I/O模塊。

a)自動控制系統(tǒng)AS414-4H

自動系統(tǒng)AS414H用于汽輪機及輔機DCS系統(tǒng)的控制。414-4 H的中央處理器模件集成了PROFIBUS DP接口，可以作為主站直接與PROFIBUS DP現(xiàn)場總線I/O單元（ET200M）連接。AS414H每條開關量指令的執(zhí)行時間小于0.1us，用戶存儲器可達64MB，最大I/O數(shù)

量可以達到65K開關量/4K模擬量。

AS414H的中央處理器是冗余配置，當主處理器出現(xiàn)故障時，則后備處理器立即無擾切換為主處理器。處于后備的中央處理器與主中央處理器同時更新。并且相互之間不斷地按事件同步方式進行信息交換和數(shù)據(jù)更新，保證了冗余切換時系統(tǒng)的數(shù)據(jù)、控制功能和保護功能不會因冗余切換而丟失或延遲。電源模件也是冗余配置，并且電源故障也是系統(tǒng)的恢復性故障，重新受電后，中央處理器模件將自動恢復工作，不需工作人員干預。數(shù)據(jù)總線的故障對中央處理器的正常工作沒有影響。

b)分布式 I/O

ET200M是模塊化的I/O站，具有IP20的保護等級。ET200M包括：兩塊IM153-2構成冗余接口模件（連接PROFIBUS DP）；I/O模件（最多8個）。PROFIBUS DP和ET200M之間是隔離的；最大傳輸速率為12Mbps。在ET200M 中，I/O模塊可以帶電插拔。

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