摘要：随着我国科学技术水平的不断提升以及人们环保护意识的不断增强，对于燃气轮机发电技术的应用，也越来越重视，本文也会以某燃机电厂现有燃气-蒸汽联合循环机组为例，着重分析燃气一体化控制技术的具体应用及其改造过程，以便为提高燃气机组的运行性能，实现电厂节能降耗目标作为有效参考。
关键词：燃机电厂；生产过程一体化；控制应用
近年来，能源危机以及环境污染问题已成为全社会高度关注的课题之一，各行各业要想实现可持续发展，稳固市场地位，就要大力发掘和利用新型清洁能源。尤其是与国民生活息息相关的电力行业，其必须按照相应的战略方案，通过采用燃气一体化控制技术，来实现天然气能源向电能能源的成功转换，进以在节能降耗的基础上，更好的提升燃机机组系统的安全性和可靠性，从而使燃机电厂企业获得最大化的经济效益和社会效益。
1.工程概述与一体化控制应用改造内容
1.1工程概述
某燃机电厂，所采用的两套燃气-蒸汽联合循环机组，均是以MS6001系列、PG6531B型燃气轮机机组为主，自上世纪末使用至今，已经历过三次以上的升级改造。其中，#1机组中，所包含的四个关键设备的一体化控制系统主要包括：GE Speedtronic Mark V燃机控制系统;ABB-Freelance2000附机控制系统、Woodward505E汽轮机调速控制系统以及Foxboro天然气增压压缩机模拟控制PLC； #2机组中的四个关键设备一体化控制系统则包括：燃机、汽机、HRSG、天然气增压压缩机，且这些控制系统曾在2015年进行过全面的升级，改造后的控制系统主要以Mark VIe为主。
现阶段，该电厂#1燃机机组中的Mark V控制系统，因为存在很大的不稳定性，所以在运行过程中经常发生控制卡件故障，对应所导致的停机次数也是极为明显。例如，虽然该机组中的Foxboro天然气增压压缩机模拟控制PLC，进行了多次改造升级，但因为控制卡件无法正常工作，所以其控制方式也只限于手动控制，再加上对应的生产供应商无法为其提供先进的技术支持和附件备件，因此，产生的系统改造成本和改造难度也是十分显著。
针对该工程机组运行控制系统功能的落后性及存在的故障问题、操作使用问题以及一体化协调等问题，本文拟对#1、#2燃机系统进行厂级控制系统一体化改造，以期进一步增强燃机电厂的生产一体化控制水平，提高设备运行质量和运行效益。
1.2应用改造内容
该燃机电厂生产过程一体化控制改造工作，主要是针对现有的燃气轮机联合循环机组控制系统，具体可以从以下几方面入手:第一，要明确一体化主控系统的选择和网络互联方案；第二，将#2Mark VIe一体化控制系统与#1机组中的ABB-Freelance2000附机控制系统进行互联控制；第三，对#1燃机中的Mark V控制系统进行有效升级，以期实现其控制一体化目标；第四，对#1燃机中的天然气增压压缩机进行升级，使之成为一体化的自动控制系统；第五，在#1燃机机组中接入GEX- 2000励磁控制系统、G60发电机保护系统，同时，还要在#2机组中接入HRSG新控制元件。
2.燃气一体化控制技术的实际应用
2.1自动系统中的应用
燃气电厂在生产运行过程中，通过将一体化控制技术引入到机组自动控制系统中，大大提升了机组自动化控制水平，使燃机燃料的消耗率大大下降，并且稳定了燃气轮机转子的转速和最大加速，使其机组各部分运行温度始终处于平衡状态。与此同时，燃气一体化控制技术的运用，还有效控制了燃机的燃料流量，避免出现燃料资源浪费现象，进而以最少的燃料，创造出最大的电能流量。
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2.2保护系统中的应用
众所周知，燃气轮机在运行过程中，会经常出现一些故障问题，为了使其故障因素最大化减少，就要在保护系统中引入一体化控制技术，这样当机组运行参数超过临界值或控制设备最大限值时，保护系统就会通过自动切断燃料流量，来停止燃气轮机，避免其出现较大的运行故障。由此可见，燃气轮机一体化自动保护系统，可以对燃气轮机运行情况进行实时的监测，这样一旦出现故障问题，保护系统就会提前发出预警信号，并启动相应的保护措施。
2.3电源控制系统中的应用
为了进一步提升燃气轮机的运行效率和运行安全，其电源供应必须达到一定的可靠性和稳定性。相对，这就对电源控制系统提出了较高的要求，为了达到这种效果，就要大力实现电源控制的自动化，使其可以利用交流和直流的供电方式，保证机组的正常运行。同时，还要配备大功率蓄电池组，并将交流电源以强充或浮充的方式，向蓄电池进行充电，这样才能保证电源的充足性和稳定性，确保燃气轮机的有效运行。
3.燃气一体化控制系统生产改造实践研究
3.1一体化改造方案
3.1.1由于#1机组中的Foxboro天然气增压压缩机模拟控制PLC，没有信号控制功能，所以要想使之与DCS等控制系统进行一体化串联，其难度也是可想而知。因此，对该模拟控制系统就要进行适当的改造升级，可以采用气-电检测仪表、气-电控制执行器来进行改造，并全面分析系统的原有控制算法和控制程序，以便可以重新编写#1Mark VI控制系统，利用基于TCP/IP网络的EGD交换网络协议进行Foxboro天然气增压压缩机模拟控制系统与DCS等控制系统的一体化串联。据相关实践证明，这种改造方案下的增压机控制系统功能十分丰富，不仅由气动模拟成功演变数字控制，而且还大大提升了机组的运行安全和运行效率。
3.1.2在#1燃机机组中接入GEX- 2000励磁控制系统、G60发电机保护系统，前提条件就是要通过硬连线和Modbus协议与# 1 Mark VI控制系统进行互联，并编写对应的扩展应用程序，且还要对编写后的程序进行安装调试，可以在万维互联状态下进行，如若符合相应的规范标准，则证明该系统改造升级成功，能够很好的实现燃机机组的一体化监控和保护。
3.1.3要利用EGD交换网络互联协议和Modbus协议，将#1燃机、增压机、联合循环系统以及#1附机等控制系统的实时运行数据、报警和事件等相关信号传送到专用历史站，如若传输距离较远，则可加装转换器来进行信号传输。此外，第三方设备所产生的控制数据，如：
Bently Nevada监视数据、非GE的PLC数据等，必须通过Modbus
来获得，而HMI和其它操作员接口互联的历史通信记录则由厂级数据传输线路进行传输。
3.2改造后的应用功能
第一，通过采用一体化HMl人机界面控制技术，可以对该电厂#1、 #2机组设备的整体运行参数、报警、事件信号等进行实时的监测和控制。第二，通过建立专用历史站，可以将#1,#2机组运行的所有数据、报警、事件信号等进行准确的传输和分析。第三，通过将机组 Mark VI主控制系统与#1附机实现高速互联，能够很大程度上实现数据、信号、命令等相关信息的传输、报警、监视、遥控等操作功能，并且最大化提升燃机的运行效率和操作稳定性。
结束语
本文通过对某燃机电厂#1、#2机组系统的厂级控制系统一体化改造过程的阐述，充分表明了燃机一体化控制技术应用的重要性，其不仅可以提升燃机的运行效率和运行功能，减少故障问题的发生，而且还能增强电厂的创效能力，使其获得最大化的生产效益和社会效益。
参考文献
[1]孙英杰.新电气操作方式在燃机电厂的应用[J]华电技术,2016,09:14-15
[2]林幼晖.燃机电厂轮机发电技术的应用与改造升级[J]自动化应用,2017,05:33-34
论文作者:赵唯量
论文发表刊物:《基层建设》2018年第7期
论文发表时间:2018/5/25
标签：控制系统论文; 机组论文; 燃气轮机论文; 系统论文; 互联论文; 燃气论文; 技术论文; 《基层建设》2018年第7期论文;