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摘要：本文對NT6000控制系統(tǒng)在新能源發(fā)電（生物質能、垃圾焚燒發(fā)電、煤氣發(fā)電）的實際應用情況的進行了歸納和總結，介紹了NT6000分散控制系統(tǒng)在新能源領域的成功應用。
關鍵詞：NT6000、分散控制系統(tǒng)、生物質能發(fā)電、垃圾焚燒發(fā)電、煤氣發(fā)電
隨著我國經(jīng)濟的不斷增長，電力的供應日益緊張，據(jù)新華社電國家電監(jiān)會10月20日表示，今冬明春全國用電形勢緊張，最大電力缺口約2600萬千瓦，而導致電力缺口如此之大的原因之一就是電煤緊缺。
為此國家大力要求增加新能源發(fā)電的比例�？七h股份積極響應，NT6000分散控制系統(tǒng)近年來頻頻在新能源領域內成功投運，助力新能源發(fā)電事業(yè)。
一、NT6000在生物質能發(fā)電控制的應用
0 引言
為了改變日益緊張的電煤供應，迫切需要尋找其他燃料來替代，此時生物質發(fā)電就出現(xiàn)在人們的眼前。生物質蘊含量極其豐富，是可在生能源的主要組成部分。生物質發(fā)電每年可減排CO2超10億噸，同時也使農(nóng)民每年增收超過3000億元。我國為農(nóng)業(yè)大國，生物質發(fā)電發(fā)展前景一片光明。
作為國內領先的熱工自動化與電廠信息化技術、產(chǎn)品與解決方案供應商，南京科遠V3A系統(tǒng)在生物質發(fā)電機組上也有較好的應用。已投運的項目有：江蘇國信淮安楚州秸稈發(fā)電DCS、國信鹽城生物質發(fā)電廠DCS、安能熱電集團宜城生物質發(fā)電2*12MW機組工程DCS、國信如東生物質發(fā)電廠DCS等，且目前已和武漢凱迪形成戰(zhàn)略合作伙伴，調試的生物質機組有1個，在生產(chǎn)的項目有5個。
下面就以安能熱電集團宜城生物質發(fā)電2*12MW機組工程DCS項目為例，將南京科遠V3A系統(tǒng)在生物質發(fā)電機組上應用做簡單介紹。
1 安能熱電集團宜城生物質發(fā)電2*12MW機組工程DCS項目介紹
該工程建設規(guī)模為2臺華西能源工業(yè)股份有限公司的75t/h生物質焚燒鍋爐和2臺青島汽輪機廠的15MW抽凝式汽輪發(fā)電機組。給水系統(tǒng)采用單母管制系統(tǒng)，設3臺電動給水泵，2臺除氧器�；責嵯到y(tǒng)采用兩級高壓加熱器,一級除氧器和兩級低壓加熱器組成五級回熱系統(tǒng)。汽凝結水系統(tǒng)為母管制，設3臺凝結水泵，正常為兩臺運行，一臺備用。
本工程主要燃料為秸稈，煙風系統(tǒng)采用單風機系統(tǒng),鍋爐設送風機、引風機各一臺。鍋爐點火采用天然氣點火。鍋爐設置一套連續(xù)排污及定期排污系統(tǒng)。
本工程為2爐2機母管制機組，采用機爐電集中控制方式。2爐2機及循環(huán)水系統(tǒng)的控制設在一個集中控制室內。操作臺由LCD操作員站組成。DCS的機柜也設在機爐電集中控制室。部分機柜可能安裝在現(xiàn)場，安裝在現(xiàn)場的機柜必須能適應現(xiàn)場的工況條件，現(xiàn)場不設空調等設施。
生物質發(fā)電系統(tǒng)圖如下：
2 NT6000系統(tǒng)配置
NT6000 DCS控制系統(tǒng)由人機界面MMI（操作員站、工程師站）、控制網(wǎng)絡（ENET）、分散處理單元DPU(KM940)、I/O網(wǎng)絡（EBUS）和IO模件組成。本次工程單臺鍋爐配置了1對KM940冗余控制器和2臺操作站、汽機配置了1對KM940冗余控制器和2臺操作站、公用系統(tǒng)配置了1對KM940冗余控制器和2臺操作站。DCS網(wǎng)絡配置圖如下：
由上圖可以看出DCS網(wǎng)絡是完全對等的網(wǎng)絡結構，數(shù)據(jù)傳輸采用組播上行方式，克服了客戶機/服務器等網(wǎng)絡主-從依賴的缺欠。此外雙環(huán)形網(wǎng)絡在物理地址上是完全分開的，這就保證了任何一網(wǎng)絡發(fā)生異常不會影響到另外一層，在保證了最大限度的冗余的同時將網(wǎng)絡故障影響到機組正常運行的幾率降到最小。
公用系統(tǒng)中的循環(huán)水系統(tǒng)采用遠程IO柜的方式，NT6000 V3A系統(tǒng)IO模件采用了金屬密封的模塊化結構具有良好的散熱及電磁屏蔽性能，能較好克服現(xiàn)場復雜環(huán)境產(chǎn)生的干擾。遠程IO柜采用光纖通訊介質，提供了較高通訊速率的同時，也能避免周圍環(huán)境產(chǎn)生的電磁干擾，保證了遠程IO柜正常運行。
NT6000 V3A系統(tǒng)冗余控制器KM940采用了雙核400MHZ RISC 8247芯片，內置航天級實時操作系統(tǒng)-VxWorks，平均控制周期小于50ms。10ms的快速處理能力，適應FSSS、ETS等快速應用場合。該控制器極限工作溫度為-40℃～120℃，能適應各復雜的工作環(huán)境。
3 結束語
安能熱電集團宜城生物質發(fā)電2*12MW機組工程于2010年8月9日投運，投運至今DCS硬件利用率為100%，自動投入率高，滿足了機組安全生產(chǎn)。NT6000 V3A系統(tǒng)IO模件支持熱插拔，控制器組態(tài)支持在線下載無擾功能，同時也為DCS日常維護帶來了大大的便利，得到了用戶高度贊揚。NT6000 V3A系統(tǒng)在滿足了客戶各項需求的同時，也是節(jié)能減排工作做出卓越貢獻！
二、NT6000在垃圾焚燒發(fā)電控制的應用
0 引言
隨著我國社會的改革開放，經(jīng)濟的發(fā)展，城市人口的增加和人民生活水平的提高，大中城市的垃圾排放量與日俱增，遠遠超出了城郊的消納和自然凈化能力，嚴重污染了環(huán)境。2005年《各地區(qū)城市市容環(huán)境衛(wèi)生情況》顯示，當年全國生活垃圾無害處理率僅為51.7%。建設部2006年調查表明，全國600多座城市，有1／3以上被垃圾包圍。全國城市垃圾堆存累計侵占土地5億平方米，相當于75萬畝。有媒體報道稱，中國1/3以上的城市均深陷垃圾圍城困局。另有數(shù)據(jù)指出，現(xiàn)在中國除縣城之外的668個城市中，有2/3的城市處于垃圾包圍之中，1/4已經(jīng)無垃圾填埋堆放場地。全國城市垃圾堆存累計侵占土地超過5億平方米，每年的經(jīng)濟損失高達300億元。
垃圾的處理辦法，目前國內外主要采用堆埋法、堆肥法、焚燒法等。垃圾中含有大量有機物等可燃物質，也就是含有大量能量，焚燒是垃圾處理的一種新興的優(yōu)良方法，具有減量化、無害化和資源化的特點。發(fā)展垃圾鍋爐，將垃圾在鍋爐中焚燒，利用焚燒的熱量產(chǎn)生蒸汽，用于供熱和發(fā)電，是解決城市垃圾的有效途徑。
作為國內領先的熱工自動化與電廠信息化技術、產(chǎn)品與解決方案供應商，南京科遠N6000 V3A系統(tǒng)在垃圾發(fā)電機組上也有較好的應用。已投運的項目有：重慶三峰卡萬塔江蘇泰興垃圾發(fā)電廠DCS、如東天楹環(huán)保能源公司DCS等。下面就以重慶三峰卡萬塔江蘇泰興垃圾發(fā)電廠DCS項目為例，將南京科遠NT6000 V3A系統(tǒng)在垃圾發(fā)電機組上的應用做簡單的介紹。
1 重慶三峰卡萬塔江蘇泰興垃圾發(fā)電廠簡介
該項目屬于改造項目，此次納入DCS控制范圍的有鍋爐、公用系統(tǒng)（除氧給水）以及鍋爐電氣。改造的垃圾焚燒爐日處理垃圾量300噸，采用1條從德國馬丁公司引進技術的垃圾焚燒線，每天24小時連續(xù)運行。工藝方框流程如下圖所示：
圖1 垃圾焚燒發(fā)電廠工藝流程圖
2 NT6000 控制系統(tǒng)配置結構簡介
NT6000控制系統(tǒng)（DCS）由人機界面MMI（包括操作員站和工程師站）、控制網(wǎng)絡（ENET）、分散處理單元（DPU）、I/O網(wǎng)絡(EBUS)和I/O模件等部分組成。
另外，DCS還通過Modbus或Profibus分別與空壓機系統(tǒng)、燃燒系統(tǒng)、液壓系統(tǒng)、吹灰系統(tǒng)、除塵系統(tǒng)等進行通信，操作員能直接在DCS畫面上對這些系統(tǒng)進行監(jiān)視操作。
圖2 DCS系統(tǒng)配置圖
DCS控制系統(tǒng)由3對DPU共6只機柜組成，所有機柜均布置于電子設備間，本套DCS網(wǎng)絡配置簡單，只有一層控制網(wǎng)，各個機柜之間的通訊通過控制網(wǎng)完成。IO網(wǎng)絡在機柜內部，通過預制電纜實現(xiàn)控制器與IO卡件的聯(lián)接，施工方便，布線明顯。機柜內部只有少量的布線，結構清晰，空間大，由于內部機柜布線少、聯(lián)接方便、IO卡件通過接插件聯(lián)接等工藝，保證了機柜內部接線錯誤可能性很小。
3 垃圾焚燒爐的自動控制
垃圾焚燒爐的自動控制，難點在于燃燒的自動控制（ACC），由于鍋爐負荷、垃圾熱值、給料量、一次風流量、料層厚度之間存在較強的耦合性，如何做好這些參數(shù)的解耦，是燃燒自動控制的關鍵。
ACC控制方案主要通過ACC計算、主蒸汽流量調節(jié)、一次風流量調節(jié)、垃圾層厚調節(jié)、推料器和上下爐排速度控制、熱灼減量和燃燒位置控制、爐膛溫度和爐膛出口氧量控制、垃圾平均熱值計算等控制回路，實現(xiàn)對垃圾焚燒爐燃燒的自動控制。
在ACC控制方案中，各個控制回路通過串級模式、自動模式或手動模式（由操作員根據(jù)焚燒爐的運行情況進行選擇）對控制器的設定值或輸出值進行無擾切換控制，保證在焚燒爐任何情況下，都有合適的控制模式。
串級模式C：調節(jié)器的設定值是通過控制回路的計算值。
自動模式A：調節(jié)器的設定值是操作員手動設定值，輸出值是控制回路的計算值。
手動模式M：調節(jié)器的輸出值是操作員手動設定值。
從C-A、A-C、A-M、M-A都采用無擾切換原則，保證輸出不產(chǎn)生跳變。
圖3 垃圾焚燒爐ACC
4 結束語
該項目自投運以來，未出現(xiàn)一次硬件、軟件故障；各種控制功能完善，自動化程度高，大大減輕了操作人員的勞動強度，為垃圾發(fā)電廠節(jié)約了人力成本，贏得了用戶的高度贊揚。
三、NT6000在煤氣發(fā)電控制的應用
0 引言
近年來，高爐煤氣發(fā)電技術的應用推廣迅速，各大鋼鐵集團出于節(jié)能降耗、環(huán)境達標的目的，相繼建成并投產(chǎn)了多個利用富于高爐煤氣發(fā)電的企業(yè)電廠，有的甚至已經(jīng)與國家電網(wǎng)并網(wǎng)，經(jīng)濟效益和社會極為顯著。另外，焦爐煤氣為焦化企業(yè)副產(chǎn)品，焦爐煤氣發(fā)電技術的推廣應用，即實現(xiàn)了焦化企業(yè)的節(jié)能減排，同時又緩解了全國性大范圍電力和煤炭供應緊張的形式。
作為國內領先的熱工自動化與電廠信息化技術、產(chǎn)品與解決方案供應商，南京科遠N6000 V3A系統(tǒng)在鋼廠煤氣發(fā)電項目上也有較好的應用。已投運的項目有：南鋼1×220t/h鍋爐+1×50MW機組DCS等。下面就以南鋼1×220t/h鍋爐+1×50MW機組DCS項目為例，將南京科遠NT6000 V3A系統(tǒng)在煤氣發(fā)電機組上的應用做簡單的介紹。
1 南鋼1×220t/h鍋爐+1×50MW機組簡介
該工程建設規(guī)模為1×220t/h高溫高壓煤氣鍋爐和1×50MW高壓純凝式汽輪發(fā)電機組。給水系統(tǒng)采用單母管制系統(tǒng)，給水泵出口設冷母管，高壓加熱器出口設熱母管，并設有冷供管。設有兩臺電動定速給水泵。給水操縱臺采用兩路負荷調節(jié)系統(tǒng)，范圍分別為：主回路100％，旁路50％。除氧器一臺�；責嵯到y(tǒng)采用兩級高壓加熱器，一級除氧器和三級低壓加熱器組成六級回熱系統(tǒng)。汽輪機設有六段抽汽口，其中一段抽汽用于除氧器及三段抽汽母管；四段抽汽用于3號低壓加熱器加熱；五、六段抽汽分別用于2號、1號低壓加熱器加熱。其中二段抽汽為經(jīng)減溫減壓后進入南鋼供熱管網(wǎng)。設2臺110％容量的凝結水泵，正常為一臺運行，一臺備用。
該工程主要燃料為高爐煤氣和焦爐煤氣，煙風系統(tǒng)采用雙風機系統(tǒng)，鍋爐設送風機、吸風機各兩臺，另外在冷風道內設置熱風再循環(huán)管。鍋爐點火采用焦爐煤氣點火。鍋爐設置一套連續(xù)排污及定期排污系統(tǒng)。排污水經(jīng)鍋爐房及爐后的工業(yè)水無壓排水冷卻后由回收水泵打入凝汽器循環(huán)水的出水管進入冷卻塔。
該工程機爐采用分散控制系統(tǒng)完成主廠房內工藝系統(tǒng)的檢測和控制。DCS的功能主要包括DAS、MCS、SCS、FSSS及ETS。建立以CRT操作員站為監(jiān)視和控制中心。運行人員在機爐控制室內，通過DCS實現(xiàn)機組啟動、停止、正常運行和異常工況的處理。
2 NT6000控制系統(tǒng)配置結構簡介
NT6000控制系統(tǒng)（DCS）由人機界面MMI（包括操作員站和工程師站）、控制網(wǎng)絡（ENET）、分散處理單元（DPU）、I/O網(wǎng)絡(EBUS)和I/O模件等部分組成。
圖1 DCS系統(tǒng)配置圖
DCS控制系統(tǒng)由5對DPU（含DEH）組成（如圖1），除循環(huán)水機柜布置于循環(huán)水泵房外，所有機柜均布置于電子設備間，本套DCS網(wǎng)絡配置簡單，只有一層控制網(wǎng)，各個機柜之間的通訊通過控制網(wǎng)完成。IO網(wǎng)絡在機柜內部，通過預制電纜實現(xiàn)控制器與IO卡件的聯(lián)接，施工方便，布線明顯。機柜內部只有少量的布線，結構清晰，空間大，由于內部機柜布線少、聯(lián)接方便、IO卡件通過接插件聯(lián)接等工藝，保證了機柜內部接線錯誤可能性很小。
另外，該工程的另一特點就是采用DCS與DEH一體化結構（如圖2），DEH液壓部件由南京汽輪發(fā)電機有限公司提供，DEH控制邏輯由汽輪廠的自控中心提供框圖，采用與DCS一致的軟硬件實現(xiàn)DEH的控制，從而提高了系統(tǒng)數(shù)據(jù)的共享性與操作維護的方便性。
圖2 DCS與DEH一體化
3 煤氣鍋爐的自動控制
與常規(guī)燃煤鍋爐類似，煤氣鍋爐按照各部分的功能大致分為汽水系統(tǒng)、風煙系統(tǒng)、燃燒系統(tǒng)、減溫減壓及公用系統(tǒng)幾個子系統(tǒng)。除燃燒子系統(tǒng)外，其它子系統(tǒng)的控制與傳統(tǒng)燃煤鍋爐類似。
高爐煤氣由外部接入，分為4路，分別進入鍋爐的4個角（每角4個燃燒噴嘴），參與燃燒；進入鍋爐和高爐煤氣混合燃燒的熱風分別進入鍋爐的4個角（每角4個燃燒噴嘴），參與燃燒；焦爐煤氣由外部接入，分為4路，分別進入鍋爐的4個角（每角2個燃燒噴嘴），參與燃燒。正常情況下，燃料為高爐煤氣，焦爐煤氣只是在點火的時候用到，平時只是作為保安氣（作為鍋爐燃燒過程中的爐膛溫度低時保護氣）。
燃燒過程中通過熱電偶和火焰觀測器來檢測爐膛溫度變化。通過調節(jié)高爐煤氣、焦爐煤氣、風的配比來調節(jié)鍋爐爐膛溫度（燃料配比一般為100%高爐煤氣，另外也有80%——90%高爐煤氣加20%——10%焦爐煤氣或者50%焦爐煤氣）。整個燃燒過程中爐膛溫度控制在1100±10℃左右。
4 結束語
該項目自投運以來，未出現(xiàn)一次硬件、軟件故障；各種控制功能完善，自動化程度高，大大減輕了操作人員的勞動強度，為鋼廠煤氣發(fā)電機組節(jié)約了人力成本，贏得了用戶的高度贊揚。
（敬請持續(xù)關注：科遠股份002380，NT6000分散控制系統(tǒng)DCS、SY系列智能一體化電動執(zhí)行機構、SyncPlant管控一體化信息系統(tǒng)等，詳情請登錄 www.sciyon.com，關注新浪微博@科遠股份002380）
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