燃機電廠(chǎng)生產(chǎn)過(guò)程一體化控制應用論文
燃機電廠(chǎng)生產(chǎn)過(guò)程一體化控制應用論文【1】
摘 要：文章在分析燃氣輪機發(fā)電技術(shù)重要性及應用前景的基礎上，針對某燃機電廠(chǎng)現有燃氣—蒸汽聯(lián)合循環(huán)機組存在的控制性能低下問(wèn)題，對其#1、#2燃機系統進(jìn)行廠(chǎng)級控制系統一體化改造進(jìn)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(guān)鍵詞：燃機電廠(chǎng);生產(chǎn)過(guò)程一體化;控制應用
隨著(zhù)能源危機和環(huán)境污染在全球范圍內引起的廣泛關(guān)注，發(fā)掘和利用新型清潔能源已經(jīng)成為世界各國謀求發(fā)展的必經(jīng)之路。
在能源的轉換、輸送、分配過(guò)程中，一般將電能作為能量流動(dòng)的中間或者終端形式，而電力產(chǎn)業(yè)則是流淌在國家日益強大軀體內的血液，是關(guān)系著(zhù)工業(yè)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(lǐng)域迫切需要解決的問(wèn)題，而燃氣輪機則是解決這一問(wèn)題的最佳途徑。
1 燃機電廠(chǎng)控制系統的改造需求分析
1.1 燃機電廠(chǎng)控制系統現狀
某燃機電廠(chǎng)現有兩套燃氣—蒸汽聯(lián)合循環(huán)機組，均為GE公司1983年研制生產(chǎn)的MS6001系列PG6531B型燃氣輪機機組，于1998年投產(chǎn)運行。
使用至今，兩套機組已經(jīng)經(jīng)歷了幾次升級改造，#1機組四個(gè)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(fā)，使得由此引發(fā)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(chǎn)至今已運行近15 a，由于控制卡件無(wú)法正常工作，現已轉為手動(dòng)控制，由于這兩種控制系統早已停產(chǎn)，生產(chǎn)商不再提供技術(shù)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(wàn)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(xié)調操作能力差等問(wèn)題，本文擬對#1、#2燃機系統進(jìn)行廠(chǎng)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(chǎng)創(chuàng )效能力。
1.2 燃機電廠(chǎng)一體化控制的應用需求
廠(chǎng)級一體化控制改造需要對兩套燃氣輪機聯(lián)合循環(huán)機組控制系統同時(shí)進(jìn)行改造，包括以下幾個(gè)方面的研究：一體化主控系統的選擇和網(wǎng)絡(luò )互聯(lián)方案確定;#2Mark VI一體化控制系統與#l附機ABB控制系統互聯(lián)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(fā)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(wǎng)Web數據顯示等。
2 燃氣輪機生產(chǎn)過(guò)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(chǎng)控制設備的應用情況，通過(guò)對GE、ABB和Woodward等產(chǎn)品控制原理以及控制系統網(wǎng)絡(luò )控制一體化的學(xué)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(lián)合循環(huán)發(fā)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(wǎng)絡(luò )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(yōu)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(guān)鍵環(huán)節，其意義及Mark VI的優(yōu)越性表現為以下幾個(gè)方面：
�、俨捎昧薍MI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(shí)現對接至操作員接口，并且應用范圍廣泛。
�、贛ark VI控制系統設置的多個(gè)聯(lián)絡(luò )柜方便大量節點(diǎn)的輸入輸出，實(shí)現了元件獨立、控制可靠、接線(xiàn)便捷等特點(diǎn)。
�、跰ark 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(shí)現了冗余式配置，集成模塊化硬、軟件處理，組態(tài)化控制，友好人機交互，實(shí)時(shí)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
�、�#l增壓機原監控系統采用的Foxboro氣動(dòng)模擬控制器由于不涉及信號控制，所以無(wú)法像PLC、DCS等實(shí)現一體化互聯(lián)。
通過(guò)進(jìn)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(jìn)行重新編寫(xiě)，采用基于TCP/IP網(wǎng)絡(luò )的EGD交換網(wǎng)絡(luò )協(xié)議用于一體化互聯(lián)。
升級改造后的增壓機控制系統由氣動(dòng)模擬改為了數字控制，實(shí)現了技術(shù)升級和性能改進(jìn)。
�、趯�#1原燃機勵磁系統升級為GEX-2000，并通過(guò)硬連線(xiàn)和Modbus協(xié)議與#1 Mark VI控制系統互聯(lián)，并編寫(xiě)對應的擴展應用程序。
�、蹖�#1原燃機發(fā)電機保護系統升級為G60，并通過(guò)硬連線(xiàn)和Modbus協(xié)議與#1 Mark VI控制系統互聯(lián)，編寫(xiě)對應的擴展應用程序并在萬(wàn)維互聯(lián)狀態(tài)下進(jìn)行安裝調試。
�、�#2 HRSG氣動(dòng)控制閥TCVl 16通過(guò)編寫(xiě)相應程序和接線(xiàn)連入Mark VI控制系統，實(shí)現一體化監控和保護。
�、�#l燃機、增壓機與聯(lián)合循環(huán)系統以及#1附機分別通過(guò)EGD交換網(wǎng)絡(luò )互聯(lián)協(xié)議以及Modbus協(xié)議將各自的實(shí)時(shí)運行數據、報警和事件傳送到專(zhuān)用歷史站，當距離較遠時(shí)可加裝轉換器便于長(cháng)距離信號傳輸。
如圖2所示，歷史記錄從單元數據傳輸線(xiàn)路訪(fǎng)問(wèn)#l、#2燃氣輪機控制器數據，其它的歷史數據獲得是通過(guò)Modbus和/或以太網(wǎng)為基礎的接口來(lái)實(shí)現的。
來(lái)自第三方設備的數據，象Bently Nevada監視器，或非GE的PLC，通常通過(guò)Modbus獲得，HMI和其它操作員接口裝置到歷史記錄的通信通過(guò)廠(chǎng)級數據傳輸線(xiàn)路。
3.2 可以達到的技術(shù)指標
�、倏赏ㄟ^(guò)一體化HMl人機界面進(jìn)行實(shí)時(shí)監視、得到#l、#2機組設備運行參數、報警、事件信號。
�、跉v史站可以訪(fǎng)問(wèn)并采集#1、#2機組運行數據、報警、事件信號。
�、跰ark VI主控制系統與#1附機實(shí)現高速互聯(lián)，保持數據、信號、命令等的傳輸和和報警、監視、遙控等操作。
�、苋紮C啟動(dòng)、運行、停機較原先更加平穩、迅速、可靠，燃機保護可實(shí)現快速動(dòng)作，其他一些實(shí)現的控制指標如表1所示。
4 結 語(yǔ)
全廠(chǎng)燃機一體化控制終端可以通過(guò)任一臺操作站監視和控制全廠(chǎng)的發(fā)電設備和輔助設備，達到全廠(chǎng)協(xié)調控制和事故處理。
在提高#1機組聯(lián)合循環(huán)熱效率和發(fā)電效益的同時(shí)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(chǎng)節省資本投入，創(chuàng )造更多效能。
本文通過(guò)對#1、#2燃機系統進(jìn)行廠(chǎng)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(xié)調操作能力差等問(wèn)題，提高了設備控制水平，增加了燃機電廠(chǎng)創(chuàng )效能力。
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燃機電廠(chǎng)大小修管理基于過(guò)程標準化的研究【2】
【摘 要】本文主要介紹廣東惠州天然氣發(fā)電有限公司(簡(jiǎn)稱(chēng)惠州LNG電廠(chǎng))基于過(guò)程控制及標準化檢修管理系統的策劃，以“安全-質(zhì)量-進(jìn)度”的項目管理及“系統-設備-工序”的三級檢修網(wǎng)絡(luò )管理為指導思想，以精細化管理為核心，以過(guò)程控制為手段，對大小修進(jìn)行全面管理。
【關(guān)鍵詞】電廠(chǎng);大小修;標準化;管理實(shí)踐
廣東惠州天然氣發(fā)電有限公司(簡(jiǎn)稱(chēng)惠州LNG電廠(chǎng))一期工程三臺M701F燃氣-蒸汽聯(lián)合循環(huán)機組分別于2006年9月和12月，2007年6月投入商業(yè)運行。
以常規燃煤電廠(chǎng)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(shí)到達8000小時(shí)或啟停次數達到300次(以先到者為準)進(jìn)行檢修。
作為燃機調峰電廠(chǎng)，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(shí)間以啟動(dòng)次數為判定基準。
我廠(chǎng)機組(#1機組)首次檢修時(shí)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(jìn)的9F燃機，許多檢修項目在國內同類(lèi)電廠(chǎng)來(lái)說(shuō)尚屬首次，沒(méi)有任何經(jīng)驗可以借鑒，如何保證檢修工作能夠安全、按期、保質(zhì)完成是擺在我們面前的艱巨任務(wù)。
為此，惠州LNG電廠(chǎng)領(lǐng)導班子高度重視，以先進(jìn)的科學(xué)管理理論為指導，結合基建期工程建設積累的管理經(jīng)驗，守正出新，將安全管理、質(zhì)量控制、工期要求、文明生產(chǎn)及標準化作業(yè)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(diǎn)的機組檢修管理模式。
在檢修管理全過(guò)程中，我們特別注重對安全、質(zhì)量和進(jìn)度的控制。
1.2存在問(wèn)題分析
在檢修管理信息化方面，主要存在以下幾個(gè)方面的問(wèn)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(guò)程中無(wú)法形成有效的接口，不能有機的成為一個(gè)整體。
(2)檢修信息無(wú)法進(jìn)行實(shí)時(shí)傳遞，信息流轉存在明顯的滯后性。
另外由于缺少及時(shí)信息，各部門(mén)進(jìn)行協(xié)作效率降低，決策部門(mén)也很難在第一時(shí)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(jìn)管理水平的應用效果，還可能阻礙管理水平的進(jìn)一步提高。
1.3改進(jìn)目標方向
針對存在的問(wèn)題，我們提出大小修管理系統建設將以實(shí)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(shí)現對機組檢修的全過(guò)程動(dòng)態(tài)管理，系統主要功能有：大小修計劃管理(包括機組檢修滾動(dòng)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(yè)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(guò)程控制管理(包括檢修前期工作準備、檢修期間動(dòng)態(tài)跟蹤)。
大小修網(wǎng)絡(luò )圖、進(jìn)度表繪制(將網(wǎng)絡(luò )進(jìn)度圖上的節點(diǎn)與大小修過(guò)程中的隔離工作票關(guān)聯(lián)，隔離工作票又與檢修設備或系統進(jìn)行關(guān)聯(lián)，繼而通過(guò)檢修設備或系統關(guān)聯(lián)檢修工作單)、跟蹤分析檢修進(jìn)度情況;檢修資料文檔分類(lèi)管理;檢修會(huì )議動(dòng)態(tài)管理;實(shí)現檢修過(guò)程的各個(gè)檢修管理人員策劃、跟蹤、分析和控制。
通過(guò)采用此種方式進(jìn)行檢修管理，將真正實(shí)現“以質(zhì)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(zhì)量，又能有效縮短檢修的工期，給企業(yè)帶來(lái)直接經(jīng)濟效益和社會(huì )效益。
3 過(guò)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(dòng)編排機組的滾動(dòng)檢修計劃;作為燃機調峰電廠(chǎng)，最大限度保證用電高峰期全社會(huì )的正常供電是我們的首要社會(huì )責任。
因此，機組檢修既要考慮機組啟停次數限制，同時(shí)也要考慮檢修時(shí)間的影響(機組檢修一般安排在社會(huì )用電低負荷的10月份至來(lái)年5月份前進(jìn)行)。
3.2檢修標準化作業(yè)管理
由于機組檢修標準項目庫數據龐大，僅根據專(zhuān)業(yè)對項目進(jìn)行管理非常困難，往往會(huì )造成檢修庫內容不完善、檢修過(guò)程漏檢、項目維護管理真空等問(wèn)題。
為此，我們根據機組特點(diǎn)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(guān)聯(lián)，實(shí)現“項目一專(zhuān)業(yè)一機組一隔離票”的結合，實(shí)現檢修項目庫的模塊化管理。
3.3檢修過(guò)程管理
本系統全面覆蓋檢修的全過(guò)程，能夠實(shí)現檢修項目管理的全程動(dòng)態(tài)管理，包括修前準備、修中控制、修后總結，實(shí)現對檢修安全、質(zhì)量、進(jìn)度的實(shí)時(shí)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(jìn)度計劃。
將檢修前期準備工作以“進(jìn)度節點(diǎn)管理”的模式落實(shí)到檢修各專(zhuān)業(yè)，根據不同檢修級別(ABC級)設定相應的節點(diǎn)時(shí)間，對檢修準備工作的完成情況進(jìn)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(diǎn)時(shí)間前一個(gè)星期，系統都會(huì )自動(dòng)通過(guò)OAK郵件和短信提醒責任分部關(guān)閉對應的工作，從而確保每項準備工作能夠在指定時(shí)間內完成，為整個(gè)檢修工作的順利開(kāi)展提供了保證。
3.5檢修過(guò)程跟蹤
檢修過(guò)程管理主要有檢修項目進(jìn)度管理，檢修的隔離試運管理，項目協(xié)調會(huì )議管理及檢修項目信息管理。
檢修進(jìn)度管理的主要功能是對檢修過(guò)程中所有檢修項目的狀態(tài)進(jìn)行動(dòng)態(tài)跟蹤，所有數據均自動(dòng)取自設備缺陷管理系統，對于項目負責人，可以在“個(gè)人待辦工作”中對項目執行狀態(tài)進(jìn)行修改、關(guān)閉;對于檢修管理者，可以及時(shí)掌握檢修的整體進(jìn)度信息，對影響工期的項目，盡早采取措施進(jìn)行重點(diǎn)協(xié)調、跟蹤，保證檢修整體進(jìn)度可控、受控;對于其他檢修人員，可以通過(guò)此模塊時(shí)時(shí)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(guò)查詢(xún)項目的完成情況，有序開(kāi)展分系統恢復工作，實(shí)現機組由檢修至系統恢復的安全、無(wú)縫過(guò)渡。
4 項目應用情況及推廣價(jià)值
先進(jìn)的項目管理理念：軟件吸取了Primavera project manager及Microsoft project等世界先進(jìn)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(yè)項目管理需要進(jìn)行優(yōu)化和定制開(kāi)發(fā)。
以“管理細節化，細節標準化，標準信息化，信息智能化”發(fā)電企業(yè)信息化建設思路，全面規劃發(fā)電企業(yè)運行管理流程和業(yè)務(wù)流程。
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