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    工業(yè)控制從早期的就地控制、集中控制，已經(jīng)發(fā)展到現(xiàn)在的集散控制(DCS)，在過(guò)去的20年中，過(guò)程工業(yè)對(duì)DCS系統(tǒng)及相關(guān)的儀表裝置進(jìn)行了大量的投入，DCS系統(tǒng)的應(yīng)用結(jié)果得到了用戶的肯定。在近十年投入使用的火電廠中，無(wú)論機(jī)組大小怎樣，系統(tǒng)的復(fù)雜程度如何，DCS以其特有的魅力成為電廠控制中必不可少的一部分，其在火電廠中的應(yīng)用也早已為人們所熟知。但近年來(lái)，一種新能源的電廠越來(lái)越引起了各DCS廠家的注意，那就是垃圾焚燒電廠。
    隨著我國(guó)國(guó)民經(jīng)濟(jì)的高速發(fā)展，城市建設(shè)規(guī)模的迅速擴(kuò)大，人民群眾的生活水平有了很大提高，城市化進(jìn)程明顯加速。與此同時(shí)，城市的生活垃圾也在迅猛地增加。與日俱增的垃圾所帶來(lái)的垃圾處理問(wèn)題，隨著經(jīng)濟(jì)可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略的推進(jìn)，環(huán)保力度的加強(qiáng)，已成為嚴(yán)重制約國(guó)民經(jīng)濟(jì)繼續(xù)發(fā)展的瓶頸。采用填埋法一方面造成土地資源的浪費(fèi)（1t垃圾的容積約為2.3m3），另一方面垃圾中的有機(jī)成份長(zhǎng)年堆放腐爛，又嚴(yán)重污染城市空氣和地下水資源，并存在著沼氣爆炸的隱患。因此城市垃圾的無(wú)害化、減容化、資源化處理已成為各級(jí)政府迫在眉睫的任務(wù)。成立垃圾焚燒電廠則正是解決日益增長(zhǎng)的城市生活垃圾問(wèn)題的一個(gè)好辦法。因此垃圾焚燒電廠已越來(lái)越受各市的關(guān)注和歡迎。垃圾焚燒電廠建立的同時(shí)，為DCS的發(fā)展提供了更廣的空間。
    下面以杭州濱江垃圾焚燒電廠（杭州綠能環(huán)保發(fā)電有限公司）為例，談?wù)凞CS在垃圾焚燒電廠的應(yīng)用。
    杭州綠能環(huán)保發(fā)電有限公司的一期工程已于2004年9月底全部投運(yùn)，共配置了3臺(tái)150t/d垃圾焚燒爐、3臺(tái)15t/h余熱鍋爐及3套尾氣處理系統(tǒng)。并配置了1套杭州汽輪機(jī)廠生產(chǎn)的7.5MW凝汽式汽輪發(fā)電機(jī)組。垃圾焚燒爐采用了杭州鍋爐廠引進(jìn)的日本三菱重工技術(shù)制造的馬丁式垃圾焚燒爐。
    在項(xiàng)目籌建之初，杭州綠能環(huán)保發(fā)電有限公司（簡(jiǎn)稱綠能公司）就對(duì)今后公司生產(chǎn)運(yùn)行的自動(dòng)化程度提出了較高的要求，最終公司選中了北京和利時(shí)公司推出的MACSII系統(tǒng)，因?yàn)榉€(wěn)定可靠和極強(qiáng)的擴(kuò)展性是該系統(tǒng)最為突出的特點(diǎn)。系統(tǒng)經(jīng)過(guò)近一年的安裝調(diào)試之后，達(dá)到了公司最初提出的DCS作為總的控制系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)全廠機(jī)、爐、電和現(xiàn)場(chǎng)各輔機(jī)系統(tǒng)的一體化控制，為電廠運(yùn)行提供可靠保障的同時(shí)也在最大程度上為公司節(jié)省了人力、物力和財(cái)力。
    綠能公司DCS的配置：DCS與電氣網(wǎng)控系統(tǒng)共用一個(gè)主控室和機(jī)柜室。在主控室內(nèi)設(shè)置1個(gè)工程師站；8個(gè)操作員站。其中6個(gè)是鍋爐操作員站（每臺(tái)爐2個(gè)）；1個(gè)汽機(jī)操作員站；1個(gè)公用系統(tǒng)操作員站（除氧給水等系統(tǒng)用）；配置了1臺(tái)A3激光黑白網(wǎng)絡(luò)打印機(jī)以及1臺(tái)A3彩色噴墨網(wǎng)絡(luò)打印機(jī)。操作員站和工程師站全部采用DELL公司的產(chǎn)品；CRT采用54cm彩顯。此外還配置了冗余服務(wù)器2 臺(tái)，也采用DELL公司的產(chǎn)品。通過(guò)密碼和權(quán)限的設(shè)置，工程師站與所有的操作員站，可以方便地相互切換和操作，以保證實(shí)現(xiàn)在任何一臺(tái)操作員站及工程師站上均能對(duì)全廠的熱力系統(tǒng)和廠用電系統(tǒng)完成全部的監(jiān)控功能。為了保持操作數(shù)據(jù)（特別是歷史數(shù)據(jù)）的一致性和保持系統(tǒng)數(shù)據(jù)的安全性與大容量的要求，MACS系統(tǒng)的操作層采用真正的客戶機(jī)/服務(wù)器方式（即C/S結(jié)構(gòu)）。系統(tǒng)采用了冗余的服務(wù)器，通過(guò)服務(wù)器實(shí)現(xiàn)全局?jǐn)?shù)據(jù)庫(kù)共享。雙冗余的系統(tǒng)服務(wù)器用來(lái)存儲(chǔ)系統(tǒng)所有的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)、歷史數(shù)據(jù)、操作記錄、事件記錄、日志記錄等。而各種功能的單元如操作員站、工程師站、現(xiàn)場(chǎng)控制站等構(gòu)成不同功能的客戶機(jī)，真正實(shí)現(xiàn)了功能分散，危險(xiǎn)分散，集中管理。
    MACSII系統(tǒng)采用了先進(jìn)的現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)，各部分的遠(yuǎn)程I/O均通過(guò)Profibus-DP現(xiàn)場(chǎng)總線引入MACS系統(tǒng)。例如成套供貨的減溫減壓控制系統(tǒng)和空壓站控制系統(tǒng)由制造廠帶來(lái)，通過(guò)Profibus-DP現(xiàn)場(chǎng)總線與MACS系統(tǒng)相連。通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)總線接入MACS的還有WOODWARD505、吹灰系統(tǒng)、汽機(jī)旁路系統(tǒng)、地磅、垃圾吊、電氣綜合自動(dòng)化系統(tǒng)、布袋除塵及尾氣處理系統(tǒng)、通風(fēng)系統(tǒng)。還有除氧器系統(tǒng)、循環(huán)水泵房、綜合水泵房、岸邊取水泵房等。從而節(jié)省了大量控制電纜。此外，點(diǎn)火部分是以硬接線方式接入MACSII系統(tǒng)的。
    MACSII系統(tǒng)配置了4對(duì)冗余的主控制器，安放在機(jī)房?jī)?nèi)的標(biāo)準(zhǔn)機(jī)柜內(nèi)；電源分配柜配置了1個(gè)；而放在鍋爐汽機(jī)現(xiàn)場(chǎng)還放置了4個(gè)遠(yuǎn)程I/O機(jī)柜。系統(tǒng)總點(diǎn)數(shù)為2328點(diǎn)。

杭州綠能環(huán)保發(fā)電有限公司DCS的兩大特點(diǎn)：

一．操作簡(jiǎn)單，系統(tǒng)穩(wěn)定可靠。
    DCS操作界面友好，簡(jiǎn)單易學(xué)。為了使操作員能最輕松地掌握對(duì)系統(tǒng)的控制，和利時(shí)工程人員和DCS工程師對(duì)系統(tǒng)組態(tài)進(jìn)行了反復(fù)的修改，現(xiàn)在操作員已能方便地對(duì)各系統(tǒng)運(yùn)行參數(shù)進(jìn)行監(jiān)視并對(duì)現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備進(jìn)行控制。DCS在操作員對(duì)運(yùn)行參數(shù)進(jìn)行監(jiān)視的同時(shí)，還為電廠的安全運(yùn)行提供了雙保險(xiǎn)―DCS的報(bào)警系統(tǒng)和熱工保護(hù)。DCS的報(bào)警系統(tǒng)包括模擬量報(bào)警和開(kāi)關(guān)量報(bào)警，很大程度上為電廠運(yùn)行提供了可靠的安全保障。DCS還可以通過(guò)鍵盤(pán)和CRT顯示畫(huà)面，完成所有被控對(duì)象的操作和獲取系統(tǒng)手動(dòng)、自動(dòng)運(yùn)行的各種信息。提供在各種運(yùn)行方式（即高一級(jí)自動(dòng)方式、次一級(jí)自動(dòng)方式及就地手操方式）下完善的監(jiān)視和連鎖功能。所供的連鎖功能有最大的安全性，可在組件失靈或有關(guān)設(shè)備故障而出現(xiàn)危險(xiǎn)時(shí)，減少所需的控制操作。連鎖控制可作解聯(lián)與否；故障及保護(hù)控制的投入與否的選擇。在DCS中，除了簡(jiǎn)單的泵與泵之間的電氣連鎖和通過(guò)儀表接點(diǎn)信號(hào)對(duì)泵的保護(hù)外，MACSII系統(tǒng)熱工大聯(lián)鎖保護(hù)項(xiàng)目有（均在冗余控制站中實(shí)現(xiàn)）：

1．在鍋爐方面，引風(fēng)機(jī)跳閘時(shí)，以及手動(dòng)停爐時(shí)，停密封風(fēng)機(jī)、全部送風(fēng)和給料。

送風(fēng)機(jī)跳閘時(shí)，停燃料供應(yīng)。
啟動(dòng)順序：引風(fēng)機(jī)―密封風(fēng)機(jī)―鼓風(fēng)機(jī)―爐排―給料器
停止順序：給料器－爐排―鼓風(fēng)機(jī)―密封風(fēng)機(jī)―引風(fēng)機(jī)
系統(tǒng)的連鎖主要表現(xiàn)在：
（1） 焚燒爐緊急停爐保護(hù)。
（2） 焚燒爐與余熱鍋爐的連鎖控制。
（3） 余熱鍋爐汽包水位過(guò)高、過(guò)低停爐。

2．汽機(jī)方面，汽輪機(jī)遇到以下任何一種狀態(tài)時(shí)，DCS將直接發(fā)送停機(jī)指令給WOODWARD505，關(guān)閉汽機(jī)主汽門(mén)。

    （1）電動(dòng)主汽門(mén)前蒸汽溫度過(guò)高停機(jī)
    （2） 汽機(jī)潤(rùn)滑油壓力過(guò)低停機(jī)
    （3） 汽機(jī)軸承回油溫度過(guò)高停機(jī)
    （4）發(fā)電機(jī)定子線圈鐵芯溫度過(guò)高停機(jī)
    （5） 汽機(jī)排氣壓力過(guò)高停機(jī)
    （6） 汽機(jī)軸向位移過(guò)大停機(jī)
    （7） 汽機(jī)相對(duì)脹差過(guò)大停機(jī)
    （8） 汽機(jī)轉(zhuǎn)速過(guò)高停機(jī)
    （9） 發(fā)電機(jī)內(nèi)部故障停機(jī)
    （10） 汽機(jī)跳閘蒸汽大旁路自動(dòng)投入塊I/O卡即冗余配置輸出。

二.系統(tǒng)高度的自動(dòng)化程度和極強(qiáng)的兼容性

    在綠能公司，DCS作為總的控制系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)了全廠機(jī)、爐、電和現(xiàn)場(chǎng)各輔機(jī)系統(tǒng)的一體化控制。

1．綠能公司DCS全廠控制內(nèi)容如下：

    （1）3臺(tái)150t/d馬丁式垃圾焚燒爐的爐排系統(tǒng)（包括給料和排渣）液壓站配置的三菱公司PLC，要求可以和全廠的DCS監(jiān)控系統(tǒng)通信和交換信息；并且在DCS系統(tǒng)的CRT上實(shí)現(xiàn)畫(huà)面顯示和監(jiān)控；3臺(tái)垃圾焚燒爐的送、引風(fēng)機(jī)直接由DCS系統(tǒng)控制。
    （2）鍋爐的點(diǎn)火、吹灰、布袋除塵及尾氣處理控制系統(tǒng)為成套供應(yīng)設(shè)備。點(diǎn)火部分要求以硬接線方式接入DCS，吹灰、布袋除塵及尾氣處理控制系統(tǒng)以通訊方式進(jìn)入DCS系統(tǒng)。
    （3）3臺(tái)15t/h蒸發(fā)量的余熱鍋爐汽水系統(tǒng)全部由DCS系統(tǒng)來(lái)控制；包括3臺(tái)余熱鍋爐的汽包水位控制和主蒸汽溫度控制；此外還包括對(duì)余熱鍋爐外圍設(shè)備的監(jiān)控。
    （4）1臺(tái)7.5MW汽輪發(fā)電機(jī)組及蒸汽旁路系統(tǒng)全部由DCS系統(tǒng)來(lái)控制；其中包括凝結(jié)器熱井水位控制；軸封抽汽壓力控制；蒸汽旁路系統(tǒng)溫度壓力控制；汽輪發(fā)電機(jī)組油系統(tǒng)、軸系統(tǒng)的監(jiān)控等。
    （5）全廠輔助系統(tǒng)的DCS控制：其中包括除氧器壓力和水位的控制；循環(huán)水系統(tǒng)的監(jiān)控；岸邊取水泵房的監(jiān)控；凝結(jié)水系統(tǒng)的監(jiān)控；工業(yè)水及生活水系統(tǒng)等的監(jiān)控。
    （6）污水處理系統(tǒng)的監(jiān)控。所有一次儀表由環(huán)保專業(yè)開(kāi)列，控制用PLC通過(guò)以太網(wǎng)與DCS系統(tǒng)相連。
    （7）空壓站控制系統(tǒng)，由主設(shè)備制造廠帶來(lái)，以太網(wǎng)接口由主設(shè)備廠家提供。
    （8）地磅房稱重和垃圾進(jìn)料吊車的控制設(shè)備由廠家?guī)?lái)，以太網(wǎng)接口由設(shè)備廠家提供。
    （9）廠用電氣系統(tǒng)如上所述也納入DCS系統(tǒng)監(jiān)控范疇。其中包括：MCC的監(jiān)控、廠用電的監(jiān)控；并且可以通過(guò)以太網(wǎng)與全廠電氣綜合保護(hù)系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)通訊。
    （10）煙氣監(jiān)測(cè)系統(tǒng)通過(guò)RS485通訊將現(xiàn)場(chǎng)采集數(shù)據(jù)發(fā)送至DCS，操作員可以很方便了解到當(dāng)前煙氣的排放情況，以便及時(shí)對(duì)爐膛燃燒狀況進(jìn)行調(diào)整。
    （11）全廠MIS系統(tǒng)通過(guò)網(wǎng)關(guān)對(duì)DCS進(jìn)行訪問(wèn)，公司領(lǐng)導(dǎo)可以在辦公室甚至在遠(yuǎn)在外地就可以了解公司的運(yùn)行情況，進(jìn)行遙控指導(dǎo)。

2． 系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)的順序控制（SCS）與模擬量控制（MCS）

    MACS系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)的順序控制（SCS）功能主要用于輔機(jī)的順序啟停。運(yùn)行人員可在CRT/鍵盤(pán)上操作每一個(gè)被控對(duì)象，手動(dòng)操作將有許可條件，以防運(yùn)行人員誤動(dòng)作。設(shè)備的連鎖、保護(hù)指令將具有最高優(yōu)先級(jí)；手動(dòng)指令則比自動(dòng)指令優(yōu)先。被控設(shè)備的“啟動(dòng)”、“停止”或“開(kāi)”、“關(guān)”指令將互相閉鎖，且將使被控設(shè)備向安全方向動(dòng)作。成對(duì)或成組的被控設(shè)備（如潤(rùn)滑油泵、凝泵、給水泵等），控制系統(tǒng)的組態(tài)將考慮采用不同的分散處理單元或控制組件（如二進(jìn)制卡件），以防系統(tǒng)故障時(shí)二個(gè)被控設(shè)備同時(shí)失去控制。綠能公司現(xiàn)場(chǎng)幾乎所有的泵與風(fēng)機(jī)都采用DCS進(jìn)行控制，各風(fēng)、油、汽管道上重要的閥門(mén)也都采用DCS進(jìn)行控制。高度自動(dòng)化程度使綠能公司3爐1機(jī)只需要3個(gè)鍋爐操作員和1個(gè)汽機(jī)操作員就能輕松高效地完成運(yùn)行任務(wù)。
    模擬量控制（MCS）是綠能公司高效運(yùn)行的另一個(gè)條件。下面介紹一下全廠最為重要的，同時(shí)也是最讓人關(guān)心的幾個(gè)自動(dòng)調(diào)節(jié)系統(tǒng)。
    （1）.爐排控制系統(tǒng)。綠能公司引進(jìn)的是目前世界領(lǐng)先的日本三菱重工的馬丁逆推式垃圾焚燒設(shè)備，DCS與爐排系統(tǒng)通過(guò)硬接線連接，DCS直接給爐排PLC柜發(fā)送控制指令，經(jīng)爐排PLC處理后對(duì)現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備進(jìn)行控制。由于中國(guó)城市生活垃圾的特殊情況（未進(jìn)行過(guò)任何的分類且垃圾的熱值較低），爐排的自動(dòng)控制在運(yùn)行之初一點(diǎn)都不順利，其設(shè)計(jì)控制思路如下：在焚燒爐投入運(yùn)行未達(dá)到穩(wěn)定時(shí)采用爐膛溫度自動(dòng)控制。系統(tǒng)要求爐膛溫度在850±10℃進(jìn)行變化，控制系統(tǒng)根據(jù)爐溫的變化對(duì)爐排及給料的運(yùn)行進(jìn)行自動(dòng)調(diào)整。在焚燒爐運(yùn)行穩(wěn)定以后則改爐溫自動(dòng)控制為流量自動(dòng)控制。系統(tǒng)要求主蒸汽流量在15±0.2t進(jìn)行變化，控制系統(tǒng)根據(jù)流量的變化對(duì)爐排及給料的運(yùn)行進(jìn)行自動(dòng)調(diào)整。在運(yùn)行過(guò)程中幾乎不需要進(jìn)行任何的人工干預(yù)。但由于我國(guó)城市垃圾的質(zhì)量很難達(dá)到控制系統(tǒng)的要求，因此爐排系統(tǒng)投自動(dòng)就顯得十分困難。為了能最大程度上發(fā)揮自動(dòng)控制的作用，系統(tǒng)在不對(duì)PLC程序進(jìn)行任何修改的情況下，在DCS上對(duì)控制進(jìn)行了改動(dòng)。在自動(dòng)控制程序中添加了定時(shí)控制，通過(guò)定時(shí)控制，操作員可以根據(jù)爐膛的運(yùn)行情況決定給停料時(shí)間，這樣就有效地將DCS與PLC結(jié)合在了一起，操作員也不用在頻繁去手動(dòng)啟停爐排設(shè)備，大大縮小了操作員的勞動(dòng)強(qiáng)度，目前爐排控制系統(tǒng)運(yùn)行十分穩(wěn)定。

    (2).給水自動(dòng)控制系統(tǒng)。在垃圾電廠，使用最為廣泛也最讓DCS廠家及操作員頭疼的就是給水自動(dòng)控制系統(tǒng)。綠能公司在調(diào)試期間也碰到了同樣的問(wèn)題。爐膛燃燒狀況的不穩(wěn)定給給水自動(dòng)帶來(lái)了極大的挑戰(zhàn)。垃圾爐最大的一個(gè)特點(diǎn)就是燃燒不穩(wěn)定，在帶來(lái)蒸汽流量巨大波動(dòng)的同時(shí)也讓汽包水位變化較大。MACS系統(tǒng)采用三沖量汽包水位調(diào)節(jié)功能；低負(fù)荷時(shí)采用單沖量調(diào)節(jié)系統(tǒng)；負(fù)荷大于30％時(shí)一般采用由汽包水位、給水流量和蒸汽流量組成的三沖量串級(jí)調(diào)節(jié)系統(tǒng)來(lái)調(diào)節(jié)給水閥。在一般火電廠這種調(diào)節(jié)方式經(jīng)過(guò)PID整定后基本能滿足運(yùn)行要求，但完全按照這種方式用于垃圾電廠的效果并不好，在調(diào)試期間，往往給水調(diào)節(jié)自動(dòng)一投，水位就波動(dòng)很大，調(diào)節(jié)閥調(diào)節(jié)十分頻繁。經(jīng)過(guò)多次對(duì)算法進(jìn)行修改，最終將原先單純用給水流量和蒸汽流量作為補(bǔ)償?shù)姆绞礁臑榻o水流量和蒸汽流量的差值作為補(bǔ)償?shù)姆绞健２⑶以诮o水流量與蒸汽流量的差值超過(guò)5 t時(shí)采用增減閉鎖的方式來(lái)進(jìn)行控制。這樣就大大緩解了給水流量與蒸汽流量相差過(guò)大的矛盾，最終實(shí)現(xiàn)了水位的穩(wěn)定控制。目前，給水自動(dòng)控制運(yùn)行十分穩(wěn)定，它能牢牢地穩(wěn)住汽包水位，且調(diào)節(jié)閥不再頻繁動(dòng)作。既讓運(yùn)行人員感到輕松，又很好地保護(hù)了設(shè)備。
MACS在綠能公司實(shí)現(xiàn)的其他自動(dòng)調(diào)節(jié)功能還有：

    (1).一、二次風(fēng)自動(dòng)調(diào)節(jié)。
    (2).引風(fēng)機(jī)出口擋板開(kāi)度自動(dòng)調(diào)節(jié)。
    (3).過(guò)熱蒸汽溫度自動(dòng)調(diào)節(jié)。
    (4).尾氣系統(tǒng)控制。
    (5).熱井水位調(diào)節(jié)。
    (6).除氧器壓力、水位調(diào)節(jié)。
    (7).減溫減壓器壓力、溫度調(diào)節(jié)。
    (8).汽輪機(jī)負(fù)荷的自動(dòng)調(diào)節(jié)。

    目前，杭州綠能環(huán)保發(fā)電有限公司運(yùn)行狀況良好，垃圾焚燒量超過(guò)了設(shè)計(jì)要求的450t/d，可以達(dá)到600t/d；發(fā)電量可以達(dá)到6.9―7.5MW；主控制系統(tǒng)DCS也在為公司實(shí)現(xiàn)高度自動(dòng)化的同時(shí)帶來(lái)安全可靠的保障。