1 燃?xì)?蒸汽聯(lián)合循環(huán)發(fā)電工藝簡介 　　濟南鋼鐵集團(tuán)總公司（簡稱濟鋼）燃?xì)?蒸汽聯(lián)合循環(huán)發(fā)電是以平衡利用后的富裕煤氣作為燃?xì)廨啓C的燃料，即：煉鐵產(chǎn)生的大量低熱值高爐煤氣；煉鋼產(chǎn)生的部分轉(zhuǎn)爐煤氣；大量的高熱值焦?fàn)t煤氣。發(fā)電工藝流程為：高爐煤氣和焦?fàn)t煤氣混合（熱值必須達(dá)到5528kJ/m3），經(jīng)電除塵器除塵后，干凈的混合煤氣經(jīng)煤氣壓縮機壓縮（2.1MPa）后進(jìn)入燃?xì)廨啓C，膨脹做功后排出。燃?xì)廨啓C同軸帶動空壓機、發(fā)電機。 　　燃?xì)廨啓C排出的高溫廢氣（約540℃）作為余熱鍋爐的熱源，余熱鍋爐為雙鍋筒鍋爐，產(chǎn)生中溫中壓和低溫低壓蒸汽，中溫中壓蒸汽用于帶蒸汽透平發(fā)電；低溫低壓蒸汽用于鍋爐給水的除氧[1，2]。 2 DCS電氣系統(tǒng)設(shè)計 　　濟鋼燃?xì)獍l(fā)電工程的I級基礎(chǔ)自動化由電氣和儀表自動化系統(tǒng)組成，采用電儀一體化的DCS控制系統(tǒng)及雙網(wǎng)卡冗余工業(yè)以太網(wǎng)。根據(jù)工藝系統(tǒng)劃分及控制要求，主要包括兩套爐機系統(tǒng)，兩套電氣系統(tǒng)和一套公用系統(tǒng)。下面主要介紹電氣系統(tǒng)的設(shè)計。 2.1 系統(tǒng)組成 　　燃?xì)廨啺l(fā)電機額定功率50MW，出線電壓10kV，蒸汽輪機發(fā)電機額定功率18MW，出線電壓10kV，經(jīng)共同的母線送至額定功率80MW的升壓變壓器，升壓至110kV，經(jīng)母線與外電網(wǎng)并網(wǎng)。機組啟動時，外電網(wǎng)通過80MW變壓器向電廠供電。發(fā)電廠自用10kV高壓電引自發(fā)電機出口，由電抗器經(jīng)電纜送至10kV配電裝置，向發(fā)電廠高壓設(shè)備供電。10kV配電裝置為單母線接線，發(fā)電廠自用380/220V低壓電由10kV配電裝置接入低壓變壓器，向低壓負(fù)荷供電。 　　DCS電氣系統(tǒng)的主要設(shè)備有：汽輪發(fā)電機、高壓廠用電源、低壓廠用電源、煤氣壓縮機饋線。由以下子系統(tǒng)組成：1#/2#汽輪發(fā)電機；10kV機壓母線I段/II段；10kV廠用母線I段/II段；0.4kV廠用母線I段/II段；UPS系統(tǒng)；直流系統(tǒng)。 　　兩套機組的供電來源分別是歷城電和韓倉電，高壓電經(jīng)過兩臺主變壓器（110kV/10kV)，到10kV機壓母線I/II段，分別帶動1#/2#蒸汽輪發(fā)電機和1#/2#燃?xì)廨啺l(fā)電機；另外一路經(jīng)過電抗器到10kV廠用母線，帶動煤氣壓縮機和廠內(nèi)其它設(shè)備，并經(jīng)過10kV/0.4kV變壓器到達(dá)0.4kV廠用母線，供給廠內(nèi)其它用電。電氣主接線如圖1所示。 圖1電氣主接線 2.2 硬件配置 　　兩套機組的電氣系統(tǒng)均采用GE Fanuc Series 90TM 90-30 系列PLC，雙機熱備，工作時一主一從，同步運行，互為冗余。一旦主PLC因故障掉電，另一PLC立即由從變主，繼續(xù)工作；主PLC恢復(fù)以后，兩套PLC仍然保持原來的主從關(guān)系。其冗余配置由Max on軟件完成。 　　I/O子站使用GE Fanuc的控制軟件Versamax，進(jìn)行PLC的編程和配置。Versamax既可以作為單獨的PLC控制機，又可以作為I/O子站，通過現(xiàn)場總線受控于其它主控設(shè)備，還可以構(gòu)成由多臺PLC組成的分布式大型控制系統(tǒng)。Versamax I/O 通用靈活，可用于本地和遠(yuǎn)程控制現(xiàn)場，并且具有自動地址分配組態(tài)特性。系統(tǒng)的I/O布置如圖2所示。 圖2 1#機組的I/O布置（2#同） 2.3 軟件配置 2.3.1 控制軟件 下位編程、硬件組態(tài)軟件采用基于WINDOWS95/98/NT（或更高）環(huán)境下的Versapro，運用梯形圖邏輯（Ladder）和功能塊（FBD）相結(jié)合的編程方式，實現(xiàn)對現(xiàn)場設(shè)備的邏輯判斷和控制。 2.3.2 上位監(jiān)控軟件 上位監(jiān)控軟件為GE Fanuc的CIMPLICITY Plant Edit，用于單一的人機界面到完全網(wǎng)絡(luò)化的監(jiān)督控制和數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，用來進(jìn)行工藝過程及設(shè)備狀態(tài)的實時數(shù)據(jù)采集和處理,完成工藝過程數(shù)據(jù)分析、操作數(shù)據(jù)設(shè)定和運算控制。 2.4 系統(tǒng)通訊配置 　　各子系統(tǒng)之間的數(shù)據(jù)交換通過通訊網(wǎng)絡(luò)實現(xiàn)，采用VME總線技術(shù)實時采集現(xiàn)場的數(shù)據(jù)，信號分兩路接入兩個配置完全相同的VersaMax I/O站；I/O子站與S90－30系列PLC之間，采用Genius總線技術(shù)，雙線冗余，確保了PLC與遠(yuǎn)程I/O之間的數(shù)據(jù)與控制的正常進(jìn)行；再通過100M TCP/IP以太網(wǎng)實現(xiàn)PLC之間及PLC與上位機之間數(shù)據(jù)交換及共享。 2.5 系統(tǒng)功能 　　DCS電氣系統(tǒng)可根據(jù)HMI的操作指令和現(xiàn)場監(jiān)測器信號，完成整個發(fā)電工程供電系統(tǒng)的順序控制和邏輯控制,并進(jìn)行工藝過程及設(shè)備狀態(tài)的實時數(shù)據(jù)采集和監(jiān)控,完成工藝過程數(shù)據(jù)分析以及設(shè)備和網(wǎng)絡(luò)的故障診斷。 　?。?）電氣控制：根據(jù)HMI的操作指令和現(xiàn)場監(jiān)測器的信號，完成供電系統(tǒng)包括電動機回路、低壓廠用變壓器回路及備用電源回路、高壓電抗器回路及高壓廠用電源聯(lián)絡(luò)回路、汽輪發(fā)電機出口斷路器及同期回路、發(fā)電機勵磁控制回路、汽輪發(fā)電機啟動、升壓、并網(wǎng)及停機等子系統(tǒng)的自動控制。 　?。?）設(shè)備監(jiān)控：通過動態(tài)顏色顯示，實現(xiàn)主控室對現(xiàn)場各設(shè)備的狀態(tài)監(jiān)控，當(dāng)某一設(shè)備回路通電以后，操作工可從HMI畫面上看到該回路顯示為紅色，未通電的線路則顯示黑色，醒目直觀，便于監(jiān)控。 　?。?）實時數(shù)據(jù)監(jiān)視：HMI中設(shè)計了工藝過程及設(shè)備狀態(tài)的在線數(shù)據(jù)顯示，利用CIMPLICITY P.E.的實時數(shù)據(jù)采集功能，將現(xiàn)場各監(jiān)測點的數(shù)據(jù)實時顯示。 　?。?）設(shè)備在線診斷及實時報警：系統(tǒng)對重要設(shè)備都設(shè)置報警監(jiān)控，并對產(chǎn)生報警的設(shè)備進(jìn)行在線分析，查出故障原因后，在HMI上動態(tài)閃爍，提醒用戶及時處理，系統(tǒng)自動記錄近期設(shè)備所有報警信息，便于監(jiān)測設(shè)備的不良狀態(tài)，查明故障點和故障原因。 　?。?）故障診斷：對系統(tǒng)故障能夠做出診斷，如對系統(tǒng)有硬件故障、I/O故障表中有故障、I/O故障表滿、遠(yuǎn)程I/O通訊故障、系統(tǒng)模塊有硬件故障等均可做出診斷，并在上位機顯示，便于查找故障原因。 　?。?）數(shù)據(jù)記錄：對重要數(shù)據(jù)系統(tǒng)可以進(jìn)行記錄，記錄周期為1h?？蓪?shù)據(jù)保存下來，每條記錄在系統(tǒng)內(nèi)可以保持10天，10天后自動刪除，以.csv文件形式保存在指定目錄下，用于日后查詢。數(shù)據(jù)庫采用SQL Server 2000，通過ODBC接口與HMI連接。 　?。?）歷史趨勢/快速趨勢：系統(tǒng)對每一數(shù)據(jù)都可作快速趨勢和歷史趨勢圖。趨勢圖能從Cimplicity數(shù)據(jù)庫登錄器中的成組表、當(dāng)前數(shù)據(jù)、CSV文件和參考文件取得數(shù)據(jù)，并將它們顯示成趨勢曲線。用戶可以查詢某一時間段、某些變量的數(shù)據(jù)，并打印報表；或?qū)崟r顯示某些變量的數(shù)據(jù)曲線，用于比較和分析。 　?。?）用戶權(quán)限設(shè)定：系統(tǒng)對人員進(jìn)行權(quán)限分類，根據(jù)不同的權(quán)限可以進(jìn)行不同操作，如操作工的權(quán)限相對較小，只能瀏覽主要的操作畫面進(jìn)行操作；維護(hù)工程師可進(jìn)行故障診斷的查看及故障清除；系統(tǒng)管理員的權(quán)限最大,可對系統(tǒng)進(jìn)行修改、組態(tài)。 3 結(jié)束語 　　濟鋼利用燃?xì)?蒸汽聯(lián)合循環(huán)發(fā)電，一期發(fā)電系統(tǒng)裝機容量2×66MW，2004年8月兩套機組全部并網(wǎng)發(fā)電，性能穩(wěn)定，運行良好。DCS電氣系統(tǒng)基于對生產(chǎn)過程進(jìn)行數(shù)據(jù)采集、順序控制、連續(xù)控制、監(jiān)控操作、人機對話和數(shù)據(jù)通信（包括接受過程自動化系統(tǒng)的設(shè)定值和發(fā)送實際過程數(shù)據(jù)給過程自動化系統(tǒng)），其應(yīng)用實現(xiàn)了整個發(fā)電廠供電系統(tǒng)電氣設(shè)備的在線實時監(jiān)控、故障診斷、故障預(yù)報及遠(yuǎn)程信息傳送，并提供了故障診斷系統(tǒng)信息指導(dǎo)功能。 參考文獻(xiàn)： [1] 董振東，馬秀珍.燃?xì)獍l(fā)電在濟鋼的發(fā)展前景[J].山東冶金.2001，23（4） :66～67. [2] 焦樹建.整體煤氣化燃?xì)?蒸汽聯(lián)合循環(huán)[M].北京：中國電力出版社，1996.3～15.