燃機電廠生產過程一體化控制應用論文

時間：2025-07-10 18:37:15 機電一體化畢業論文我要投稿

燃機電廠生產過程一體化控制應用論文

　　燃機電廠生產過程一體化控制應用論文【1】

燃機電廠生產過程一體化控制應用論文

　　摘要：文章在分析燃氣輪機發電技術重要性及應用前景的基礎上，針對某燃機電廠現有燃氣—蒸汽聯合循環機組存在的控制性能低下問題，對其#1、#2燃機系統進行廠級控制系統一體化改造進行研究，得出了一體化改造得到的既定指標，可為此方面的應用研究提供參考。

　　關鍵詞：燃機電廠;生產過程一體化;控制應用

　　隨著能源危機和環境污染在全球范圍內引起的廣泛關注，發掘和利用新型清潔能源已經成為世界各國謀求發展的必經之路。

　　在能源的轉換、輸送、分配過程中，一般將電能作為能量流動的中間或者終端形式，而電力產業則是流淌在國家日益強大軀體內的血液，是關系著工業建設和居民生活等國計民生方面的命脈。

　　因此，如何有效地將天然氣能源轉化為電能成為當前各國能源應用領域迫切需要解決的問題，而燃氣輪機則是解決這一問題的最佳途徑。

　　1 燃機電廠控制系統的改造需求分析

　　1.1 燃機電廠控制系統現狀

　　某燃機電廠現有兩套燃氣—蒸汽聯合循環機組，均為GE公司1983年研制生產的MS6001系列PG6531B型燃氣輪機機組，于1998年投產運行。

　　使用至今，兩套機組已經經歷了幾次升級改造，#1機組四個主要設備目前采用的控制方式分別為：燃機為GE Speedtronic Mark V控制系統;附機為ABB的Freelance2000控制系統;汽輪機調速系統為Woodward505E控制器;天然氣增壓壓縮機為Foxboro模擬控制PLC。

　　#2機組的燃機、汽機、HRSG、天然氣增壓壓縮機均于2005年升級為Mark VI控制系統。

　　目前，#1燃機Mark V控制系統由于運行不穩造成控制卡件故障頻發，使得由此引發的停機次數逐年增加，#1天然氣增壓壓縮機Foxboro模擬控制器自投產至今已運行近15 a，由于控制卡件無法正常工作，現已轉為手動控制，由于這兩種控制系統早已停產，生產商不再提供技術支持和備件供應，造成的修換難題不言而喻，每年因控制系統故障造成的直接利益損失近500萬元。

　　針對現有控制系統功能落后、故障頻繁、操作繁瑣、維修量大、一體化協調操作能力差等問題，本文擬對#1、#2燃機系統進行廠級控制系統一體化改造，以期提高設備控制水平，減少控制設備故障，增加燃機電廠創效能力。

　　1.2 燃機電廠一體化控制的應用需求

　　廠級一體化控制改造需要對兩套燃氣輪機聯合循環機組控制系統同時進行改造，包括以下幾個方面的研究：一體化主控系統的選擇和網絡互聯方案確定;#2Mark VI一體化控制系統與#l附機ABB控制系統互聯控制;#1燃機Mark VI升級及控制一體化;#1天然氣增壓壓縮機Mark VI升級及控制一體化;#1燃機GEX-2000勵磁控制系統接入;#1燃機G60發電機保護系統接入;#2HRSG新控制元件接入;#2燃機新控制元件連入;Mark VI一體化控制系統歷史站整合;內部intranet網Web數據顯示等。

　　2 燃氣輪機生產過程一體化控制研究

　　2.1 一體化主控系統選型及其拓撲結構

　　根據現場控制設備的應用情況，通過對GE、ABB和Woodward等產品控制原理以及控制系統網絡控制一體化的學習和掌握，本文采用美國GE公司的Speedtronic Mark VI ICS一體化控制系統，并將其應用于#1和#2燃氣—蒸汽聯合循環發電機組的燃機、汽機、余熱鍋爐以及輔助系統的一體化監控。

　　系統的一體化網絡用MarkVI取代原有的#l Mark V控制柜，各組成的拓撲結構如圖1所示。

　　2.2 #1燃機控制系統改造的意義和新系統的優越性

　　將#l燃機控制系統由Mark V升級到Mark VI是此次改造的關鍵環節，其意義及Mark VI的優越性表現為以下幾個方面：

　　①采用了HMI人機接口、DCS控制系統、集成控制和I/O模塊、遠程I/O接口、Ethernet實現對接至操作員接口，并且應用范圍廣泛。

　　②Mark VI控制系統設置的多個聯絡柜方便大量節點的輸入輸出，實現了元件獨立、控制可靠、接線便捷等特點。

　　③Mark VI控制系統作為GE公司推出的新一代燃機控制裝置，其結構和功能實現了冗余式配置，集成模塊化硬、軟件處理，組態化控制，友好人機交互，實時監控診斷，元件、接口標準通用。

　　3 燃氣輪機一體化控制改造

　　3.1 一體化改造方案

　　①#l增壓機原監控系統采用的Foxboro氣動模擬控制器由于不涉及信號控制，所以無法像PLC、DCS等實現一體化互聯。

　　通過進行氣—電檢測儀表、氣—電控制執行器改造，在研究分析原有控制算法、程序的基礎上，用#1 Mark VI控制系統進行重新編寫，采用基于TCP/IP網絡的EGD交換網絡協議用于一體化互聯。

　　升級改造后的增壓機控制系統由氣動模擬改為了數字控制，實現了技術升級和性能改進。

　　②將#1原燃機勵磁系統升級為GEX-2000，并通過硬連線和Modbus協議與#1 Mark VI控制系統互聯，并編寫對應的擴展應用程序。

　　③將#1原燃機發電機保護系統升級為G60，并通過硬連線和Modbus協議與#1 Mark VI控制系統互聯，編寫對應的擴展應用程序并在萬維互聯狀態下進行安裝調試。

　　④#2 HRSG氣動控制閥TCVl 16通過編寫相應程序和接線連入Mark VI控制系統，實現一體化監控和保護。

　　⑤#l燃機、增壓機與聯合循環系統以及#1附機分別通過EGD交換網絡互聯協議以及Modbus協議將各自的實時運行數據、報警和事件傳送到專用歷史站，當距離較遠時可加裝轉換器便于長距離信號傳輸。

　　如圖2所示，歷史記錄從單元數據傳輸線路訪問#l、#2燃氣輪機控制器數據，其它的歷史數據獲得是通過Modbus和/或以太網為基礎的接口來實現的。

　　來自第三方設備的數據，象Bently Nevada監視器，或非GE的PLC，通常通過Modbus獲得，HMI和其它操作員接口裝置到歷史記錄的通信通過廠級數據傳輸線路。

　　3.2 可以達到的技術指標

　　①可通過一體化HMl人機界面進行實時監視、得到#l、#2機組設備運行參數、報警、事件信號。

　　②歷史站可以訪問并采集#1、#2機組運行數據、報警、事件信號。

　　③Mark VI主控制系統與#1附機實現高速互聯，保持數據、信號、命令等的傳輸和和報警、監視、遙控等操作。

　　④燃機啟動、運行、停機較原先更加平穩、迅速、可靠，燃機保護可實現快速動作，其他一些實現的控制指標如表1所示。

　　4 結語

　　全廠燃機一體化控制終端可以通過任一臺操作站監視和控制全廠的發電設備和輔助設備，達到全廠協調控制和事故處理。

　　在提高#1機組聯合循環熱效率和發電效益的同時可以大幅減少維護工作量，而且由此節省的控制備件購置金可為電廠節省資本投入，創造更多效能。

　　本文通過對#1、#2燃機系統進行廠級控制系統一體化改造，解決了現有控制系統功能落后、故障頻繁、操作繁瑣、維修量大、一體化協調操作能力差等問題，提高了設備控制水平，增加了燃機電廠創效能力。

　　參考文獻：

　　[1] 俞立凡.新電氣操作方式在燃機電廠的應用[J].華電技術，2009，31(5).

　　[2] 林幼暉.惠州天然氣電廠電氣設計特點探討[J].電力建設，2004，(8).

　　[3] 尹江，洪蔡燦，任學佳.燃機電廠主要經濟指標預測模型[J].自動化應用，2012，(5).

　　燃機電廠大小修管理基于過程標準化的研究【2】

　　【摘要】本文主要介紹廣東惠州天然氣發電有限公司(簡稱惠州LNG電廠)基于過程控制及標準化檢修管理系統的策劃，以“安全-質量-進度”的項目管理及“系統-設備-工序”的三級檢修網絡管理為指導思想，以精細化管理為核心，以過程控制為手段，對大小修進行全面管理。

　　【關鍵詞】電廠;大小修;標準化;管理實踐

　　廣東惠州天然氣發電有限公司(簡稱惠州LNG電廠)一期工程三臺M701F燃氣-蒸汽聯合循環機組分別于2006年9月和12月，2007年6月投入商業運行。

　　以常規燃煤電廠的檢修周期不同，公司機組檢修判定周期是以燃機為基準，即：燃機等效運行小時到達8000小時或啟停次數達到300次(以先到者為準)進行檢修。

　　作為燃機調峰電廠，機組一般采取兩班制運行，即早起夜停的運行方式，因此機組檢修時間以啟動次數為判定基準。

　　我廠機組(#1機組)首次檢修時間為2008年3月28日，截止2012年12月18日，三臺機組已完成13次檢修工作。

　　1　惠州LNG機組大小修管理現狀分析

　　1.1機組大小修管理現狀

　　作為國內首批引進的9F燃機，許多檢修項目在國內同類電廠來說尚屬首次，沒有任何經驗可以借鑒，如何保證檢修工作能夠安全、按期、保質完成是擺在我們面前的艱巨任務。

　　為此，惠州LNG電廠領導班子高度重視，以先進的科學管理理論為指導，結合基建期工程建設積累的管理經驗，守正出新，將安全管理、質量控制、工期要求、文明生產及標準化作業等方面納入到機組檢修的嚴格掌控之中，摸索出一套適合惠電自身特點的機組檢修管理模式。

　　在檢修管理全過程中，我們特別注重對安全、質量和進度的控制。

　　1.2存在問題分析

　　在檢修管理信息化方面，主要存在以下幾個方面的問題：

　　(1)使用的軟件工具較多，常用的有PROJECT、VISIO或AutoCad、WORD、EXCEL、EAM，所以很多部分都是相對孤立的，在管理過程中無法形成有效的接口，不能有機的成為一個整體。

　　(2)檢修信息無法進行實時傳遞，信息流轉存在明顯的滯后性。

　　另外由于缺少及時信息，各部門進行協作效率降低，決策部門也很難在第一時間做出適合的統籌。

　　(3)管理工具遠遠落后于管理水平，不僅嚴重影響先進管理水平的應用效果，還可能阻礙管理水平的進一步提高。

　　1.3改進目標方向

　　針對存在的問題，我們提出大小修管理系統建設將以實現以下目標為主：

　　2　大小修管理系統功能規劃

　　本系統設計能夠實現對機組檢修的全過程動態管理，系統主要功能有：大小修計劃管理(包括機組檢修滾動計劃、檢修前期工作準備、標準項目及文件包編制審核);大小修標準化作業管理(包括大小修標準項目庫、標準隔離票及檢修文件包的的維護);機組檢修過程控制管理(包括檢修前期工作準備、檢修期間動態跟蹤)。

　　大小修網絡圖、進度表繪制(將網絡進度圖上的節點與大小修過程中的隔離工作票關聯，隔離工作票又與檢修設備或系統進行關聯，繼而通過檢修設備或系統關聯檢修工作單)、跟蹤分析檢修進度情況;檢修資料文檔分類管理;檢修會議動態管理;實現檢修過程的各個檢修管理人員策劃、跟蹤、分析和控制。

　　通過采用此種方式進行檢修管理，將真正實現“以質量為中心、以計劃為龍頭”，保證資源得到合理的分配，能保證設備檢修質量，又能有效縮短檢修的工期，給企業帶來直接經濟效益和社會效益。

　　3　過程標準化管理主要內容

　　3.1機組檢修計劃管理

　　根據機組的檢修規律，系統自動編排機組的滾動檢修計劃;作為燃機調峰電廠，最大限度保證用電高峰期全社會的正常供電是我們的首要社會責任。

　　因此，機組檢修既要考慮機組啟停次數限制，同時也要考慮檢修時間的影響(機組檢修一般安排在社會用電低負荷的10月份至來年5月份前進行)。

　　3.2檢修標準化作業管理

　　由于機組檢修標準項目庫數據龐大，僅根據專業對項目進行管理非常困難，往往會造成檢修庫內容不完善、檢修過程漏檢、項目維護管理真空等問題。

　　為此，我們根據機組特點將熱力系統劃分出若干隔離系統并制訂相應的標準隔離票，并將檢修項目庫與標準隔離票有機關聯，實現“項目一專業一機組一隔離票”的結合，實現檢修項目庫的模塊化管理。

　　3.3檢修過程管理

　　本系統全面覆蓋檢修的全過程，能夠實現檢修項目管理的全程動態管理，包括修前準備、修中控制、修后總結，實現對檢修安全、質量、進度的實時控制及管理。

　　3.4檢修策劃

　　檢修策劃主要包括修前準備、檢修PM項目及檢修進度計劃。

　　將檢修前期準備工作以“進度節點管理”的模式落實到檢修各專業，根據不同檢修級別(ABC級)設定相應的節點時間，對檢修準備工作的完成情況進行定期跟蹤、控制。

　　對于每一項前期準備工作，在設定的完成節點時間前一個星期，系統都會自動通過OAK郵件和短信提醒責任分部關閉對應的工作，從而確保每項準備工作能夠在指定時間內完成，為整個檢修工作的順利開展提供了保證。

　　3.5檢修過程跟蹤

　　檢修過程管理主要有檢修項目進度管理，檢修的隔離試運管理，項目協調會議管理及檢修項目信息管理。

　　檢修進度管理的主要功能是對檢修過程中所有檢修項目的狀態進行動態跟蹤，所有數據均自動取自設備缺陷管理系統，對于項目負責人，可以在“個人待辦工作”中對項目執行狀態進行修改、關閉;對于檢修管理者，可以及時掌握檢修的整體進度信息，對影響工期的項目，盡早采取措施進行重點協調、跟蹤，保證檢修整體進度可控、受控;對于其他檢修人員，可以通過此模塊時時了解各系統及所含項目的完成情況，尤其是在檢修后期，運行人員能夠通過查詢項目的完成情況，有序開展分系統恢復工作，實現機組由檢修至系統恢復的安全、無縫過渡。

　　4　項目應用情況及推廣價值

　　先進的項目管理理念：軟件吸取了Primavera　project　manager及Microsoft　project等世界先進項目管理軟件的思路模型，并特別針對國內尤其是電力行業項目管理需要進行優化和定制開發。

　　以“管理細節化，細節標準化，標準信息化，信息智能化”發電企業信息化建設思路，全面規劃發電企業運行管理流程和業務流程。

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