燃机电厂生产过程一体化控制应用论文

时间：2021-01-26 18:32:23 机电一体化毕业论文我要投稿

燃机电厂生产过程一体化控制应用论文

　　燃机电厂生产过程一体化控制应用论文【1】

燃机电厂生产过程一体化控制应用论文

　　摘要：文章在分析燃气轮机发电技术重要性及应用前景的基础上，针对某燃机电厂现有燃气—蒸汽联合循环机组存在的控制性能低下问题，对其#1、#2燃机系统进行厂级控制系统一体化改造进行研究，得出了一体化改造得到的既定指标，可为此方面的应用研究提供参考。

　　关键词：燃机电厂;生产过程一体化;控制应用

　　随着能源危机和环境污染在全球范围内引起的广泛关注，发掘和利用新型清洁能源已经成为世界各国谋求发展的必经之路。

　　在能源的转换、输送、分配过程中，一般将电能作为能量流动的中间或者终端形式，而电力产业则是流淌在国家日益强大躯体内的血液，是关系着工业建设和居民生活等国计民生方面的命脉。

　　因此，如何有效地将天然气能源转化为电能成为当前各国能源应用领域迫切需要解决的问题，而燃气轮机则是解决这一问题的最佳途径。

　　1 燃机电厂控制系统的改造需求分析

　　1.1 燃机电厂控制系统现状

　　某燃机电厂现有两套燃气—蒸汽联合循环机组，均为GE公司1983年研制生产的MS6001系列PG6531B型燃气轮机机组，于1998年投产运行。

　　使用至今，两套机组已经经历了几次升级改造，#1机组四个主要设备目前采用的控制方式分别为：燃机为GE Speedtronic Mark V控制系统;附机为ABB的Freelance2000控制系统;汽轮机调速系统为Woodward505E控制器;天然气增压压缩机为Foxboro模拟控制PLC。

　　#2机组的燃机、汽机、HRSG、天然气增压压缩机均于2005年升级为Mark VI控制系统。

　　目前，#1燃机Mark V控制系统由于运行不稳造成控制卡件故障频发，使得由此引发的停机次数逐年增加，#1天然气增压压缩机Foxboro模拟控制器自投产至今已运行近15 a，由于控制卡件无法正常工作，现已转为手动控制，由于这两种控制系统早已停产，生产商不再提供技术支持和备件供应，造成的修换难题不言而喻，每年因控制系统故障造成的直接利益损失近500万元。

　　针对现有控制系统功能落后、故障频繁、操作繁琐、维修量大、一体化协调操作能力差等问题，本文拟对#1、#2燃机系统进行厂级控制系统一体化改造，以期提高设备控制水平，减少控制设备故障，增加燃机电厂创效能力。

　　1.2 燃机电厂一体化控制的应用需求

　　厂级一体化控制改造需要对两套燃气轮机联合循环机组控制系统同时进行改造，包括以下几个方面的研究：一体化主控系统的选择和网络互联方案确定;#2Mark VI一体化控制系统与#l附机ABB控制系统互联控制;#1燃机Mark VI升级及控制一体化;#1天然气增压压缩机Mark VI升级及控制一体化;#1燃机GEX-2000励磁控制系统接入;#1燃机G60发电机保护系统接入;#2HRSG新控制元件接入;#2燃机新控制元件连入;Mark VI一体化控制系统历史站整合;内部intranet网Web数据显示等。

　　2 燃气轮机生产过程一体化控制研究

　　2.1 一体化主控系统选型及其拓扑结构

　　根据现场控制设备的应用情况，通过对GE、ABB和Woodward等产品控制原理以及控制系统网络控制一体化的学习和掌握，本文采用美国GE公司的Speedtronic Mark VI ICS一体化控制系统，并将其应用于#1和#2燃气—蒸汽联合循环发电机组的燃机、汽机、余热锅炉以及辅助系统的一体化监控。

　　系统的一体化网络用MarkVI取代原有的#l Mark V控制柜，各组成的拓扑结构如图1所示。

　　2.2 #1燃机控制系统改造的意义和新系统的优越性

　　将#l燃机控制系统由Mark V升级到Mark VI是此次改造的关键环节，其意义及Mark VI的优越性表现为以下几个方面：

　　①采用了HMI人机接口、DCS控制系统、集成控制和I/O模块、远程I/O接口、Ethernet实现对接至操作员接口，并且应用范围广泛。

　　②Mark VI控制系统设置的多个联络柜方便大量节点的输入输出，实现了元件独立、控制可靠、接线便捷等特点。

　　③Mark VI控制系统作为GE公司推出的新一代燃机控制装置，其结构和功能实现了冗余式配置，集成模块化硬、软件处理，组态化控制，友好人机交互，实时监控诊断，元件、接口标准通用。

　　3 燃气轮机一体化控制改造

　　3.1 一体化改造方案

　　①#l增压机原监控系统采用的Foxboro气动模拟控制器由于不涉及信号控制，所以无法像PLC、DCS等实现一体化互联。

　　通过进行气—电检测仪表、气—电控制执行器改造，在研究分析原有控制算法、程序的基础上，用#1 Mark VI控制系统进行重新编写，采用基于TCP/IP网络的EGD交换网络协议用于一体化互联。

　　升级改造后的增压机控制系统由气动模拟改为了数字控制，实现了技术升级和性能改进。

　　②将#1原燃机励磁系统升级为GEX-2000，并通过硬连线和Modbus协议与#1 Mark VI控制系统互联，并编写对应的扩展应用程序。

　　③将#1原燃机发电机保护系统升级为G60，并通过硬连线和Modbus协议与#1 Mark VI控制系统互联，编写对应的扩展应用程序并在万维互联状态下进行安装调试。

　　④#2 HRSG气动控制阀TCVl 16通过编写相应程序和接线连入Mark VI控制系统，实现一体化监控和保护。

　　⑤#l燃机、增压机与联合循环系统以及#1附机分别通过EGD交换网络互联协议以及Modbus协议将各自的实时运行数据、报警和事件传送到专用历史站，当距离较远时可加装转换器便于长距离信号传输。

　　如图2所示，历史记录从单元数据传输线路访问#l、#2燃气轮机控制器数据，其它的历史数据获得是通过Modbus和/或以太网为基础的接口来实现的。

　　来自第三方设备的数据，象Bently Nevada监视器，或非GE的PLC，通常通过Modbus获得，HMI和其它操作员接口装置到历史记录的通信通过厂级数据传输线路。

　　3.2 可以达到的技术指标

　　①可通过一体化HMl人机界面进行实时监视、得到#l、#2机组设备运行参数、报警、事件信号。

　　②历史站可以访问并采集#1、#2机组运行数据、报警、事件信号。

　　③Mark VI主控制系统与#1附机实现高速互联，保持数据、信号、命令等的传输和和报警、监视、遥控等操作。

　　④燃机启动、运行、停机较原先更加平稳、迅速、可靠，燃机保护可实现快速动作，其他一些实现的控制指标如表1所示。

　　4 结语

　　全厂燃机一体化控制终端可以通过任一台操作站监视和控制全厂的发电设备和辅助设备，达到全厂协调控制和事故处理。

　　在提高#1机组联合循环热效率和发电效益的同时可以大幅减少维护工作量，而且由此节省的控制备件购置金可为电厂节省资本投入，创造更多效能。

　　本文通过对#1、#2燃机系统进行厂级控制系统一体化改造，解决了现有控制系统功能落后、故障频繁、操作繁琐、维修量大、一体化协调操作能力差等问题，提高了设备控制水平，增加了燃机电厂创效能力。

　　参考文献：

　　[1] 俞立凡.新电气操作方式在燃机电厂的应用[J].华电技术，2009，31(5).

　　[2] 林幼晖.惠州天然气电厂电气设计特点探讨[J].电力建设，2004，(8).

　　[3] 尹江，洪蔡灿，任学佳.燃机电厂主要经济指标预测模型[J].自动化应用，2012，(5).

　　燃机电厂大小修管理基于过程标准化的研究【2】

　　【摘要】本文主要介绍广东惠州天然气发电有限公司(简称惠州LNG电厂)基于过程控制及标准化检修管理系统的策划，以“安全-质量-进度”的项目管理及“系统-设备-工序”的三级检修网络管理为指导思想，以精细化管理为核心，以过程控制为手段，对大小修进行全面管理。

　　【关键词】电厂;大小修;标准化;管理实践

　　广东惠州天然气发电有限公司(简称惠州LNG电厂)一期工程三台M701F燃气-蒸汽联合循环机组分别于2006年9月和12月，2007年6月投入商业运行。

　　以常规燃煤电厂的检修周期不同，公司机组检修判定周期是以燃机为基准，即：燃机等效运行小时到达8000小时或启停次数达到300次(以先到者为准)进行检修。

　　作为燃机调峰电厂，机组一般采取两班制运行，即早起夜停的运行方式，因此机组检修时间以启动次数为判定基准。

　　我厂机组(#1机组)首次检修时间为2008年3月28日，截止2012年12月18日，三台机组已完成13次检修工作。

　　1　惠州LNG机组大小修管理现状分析

　　1.1机组大小修管理现状

　　作为国内首批引进的9F燃机，许多检修项目在国内同类电厂来说尚属首次，没有任何经验可以借鉴，如何保证检修工作能够安全、按期、保质完成是摆在我们面前的艰巨任务。

　　为此，惠州LNG电厂领导班子高度重视，以先进的科学管理理论为指导，结合基建期工程建设积累的管理经验，守正出新，将安全管理、质量控制、工期要求、文明生产及标准化作业等方面纳入到机组检修的严格掌控之中，摸索出一套适合惠电自身特点的机组检修管理模式。

　　在检修管理全过程中，我们特别注重对安全、质量和进度的控制。

　　1.2存在问题分析

　　在检修管理信息化方面，主要存在以下几个方面的问题：

　　(1)使用的软件工具较多，常用的有PROJECT、VISIO或AutoCad、WORD、EXCEL、EAM，所以很多部分都是相对孤立的，在管理过程中无法形成有效的接口，不能有机的成为一个整体。

　　(2)检修信息无法进行实时传递，信息流转存在明显的滞后性。

　　另外由于缺少及时信息，各部门进行协作效率降低，决策部门也很难在第一时间做出适合的统筹。

　　(3)管理工具远远落后于管理水平，不仅严重影响先进管理水平的应用效果，还可能阻碍管理水平的进一步提高。

　　1.3改进目标方向

　　针对存在的问题，我们提出大小修管理系统建设将以实现以下目标为主：

　　2　大小修管理系统功能规划

　　本系统设计能够实现对机组检修的全过程动态管理，系统主要功能有：大小修计划管理(包括机组检修滚动计划、检修前期工作准备、标准项目及文件包编制审核);大小修标准化作业管理(包括大小修标准项目库、标准隔离票及检修文件包的的维护);机组检修过程控制管理(包括检修前期工作准备、检修期间动态跟踪)。

　　大小修网络图、进度表绘制(将网络进度图上的节点与大小修过程中的隔离工作票关联，隔离工作票又与检修设备或系统进行关联，继而通过检修设备或系统关联检修工作单)、跟踪分析检修进度情况;检修资料文档分类管理;检修会议动态管理;实现检修过程的.各个检修管理人员策划、跟踪、分析和控制。

　　通过采用此种方式进行检修管理，将真正实现“以质量为中心、以计划为龙头”，保证资源得到合理的分配，能保证设备检修质量，又能有效缩短检修的工期，给企业带来直接经济效益和社会效益。

　　3　过程标准化管理主要内容

　　3.1机组检修计划管理

　　根据机组的检修规律，系统自动编排机组的滚动检修计划;作为燃机调峰电厂，最大限度保证用电高峰期全社会的正常供电是我们的首要社会责任。

　　因此，机组检修既要考虑机组启停次数限制，同时也要考虑检修时间的影响(机组检修一般安排在社会用电低负荷的10月份至来年5月份前进行)。

　　3.2检修标准化作业管理

　　由于机组检修标准项目库数据庞大，仅根据专业对项目进行管理非常困难，往往会造成检修库内容不完善、检修过程漏检、项目维护管理真空等问题。

　　为此，我们根据机组特点将热力系统划分出若干隔离系统并制订相应的标准隔离票，并将检修项目库与标准隔离票有机关联，实现“项目一专业一机组一隔离票”的结合，实现检修项目库的模块化管理。

　　3.3检修过程管理

　　本系统全面覆盖检修的全过程，能够实现检修项目管理的全程动态管理，包括修前准备、修中控制、修后总结，实现对检修安全、质量、进度的实时控制及管理。

　　3.4检修策划

　　检修策划主要包括修前准备、检修PM项目及检修进度计划。

　　将检修前期准备工作以“进度节点管理”的模式落实到检修各专业，根据不同检修级别(ABC级)设定相应的节点时间，对检修准备工作的完成情况进行定期跟踪、控制。

　　对于每一项前期准备工作，在设定的完成节点时间前一个星期，系统都会自动通过OAK邮件和短信提醒责任分部关闭对应的工作，从而确保每项准备工作能够在指定时间内完成，为整个检修工作的顺利开展提供了保证。

　　3.5检修过程跟踪

　　检修过程管理主要有检修项目进度管理，检修的隔离试运管理，项目协调会议管理及检修项目信息管理。

　　检修进度管理的主要功能是对检修过程中所有检修项目的状态进行动态跟踪，所有数据均自动取自设备缺陷管理系统，对于项目负责人，可以在“个人待办工作”中对项目执行状态进行修改、关闭;对于检修管理者，可以及时掌握检修的整体进度信息，对影响工期的项目，尽早采取措施进行重点协调、跟踪，保证检修整体进度可控、受控;对于其他检修人员，可以通过此模块时时了解各系统及所含项目的完成情况，尤其是在检修后期，运行人员能够通过查询项目的完成情况，有序开展分系统恢复工作，实现机组由检修至系统恢复的安全、无缝过渡。

　　4　项目应用情况及推广价值

　　先进的项目管理理念：软件吸取了Primavera　project　manager及Microsoft　project等世界先进项目管理软件的思路模型，并特别针对国内尤其是电力行业项目管理需要进行优化和定制开发。

　　以“管理细节化，细节标准化，标准信息化，信息智能化”发电企业信息化建设思路，全面规划发电企业运行管理流程和业务流程。

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