摘要：本文主要介绍了生物质发电当中的自动化装置的应用，同时还对装置使用过程中存在的问题进行了分析。
关键词：生物质发电；自动控制装置；应用分析
1引言
本文以某生物质发电厂的自动化控制装置为了进行研究，该装置为1×30MW 机组 DCS控制采用的是 OVATION3.2 系统，主要用在锅炉主机和辅助系统、电气ECS、汽轮机辅助系统的控制。汽轮发电机使用是TURLOOP S7 控制系统 TCS 控制，和DCS采用 Modbus 协议通讯，还有一些重要的信号使用的时硬件连接，从而实现DCS对发电机组的监控功能。
对该设备进行调试工作后，进行了试运行，运行期间平均负荷值为29.2MW，平均负荷率为97.3%，每项指标都符合相应的标准。热控保护投入率100%，程控投入率100%，自动投入率100%，仪表投入率100%，各项热控指标都超出了设计值。
2 DCS 受电后的性能测试
DCS系统冗余包含网络冗余、电源冗余和网络冗余。双配置的电源、控制器以及交换器退出某节点都可以正常的工作。OVATION3.2 系统使用的服务器操作系统为Windows2003 server，利用Windows2003 server的域管领域来管理OVATION 系统的权限。其它操作系统使用的操作系统为Windows XP。工程师站利用Ovation Developer Studio 软件来对系统控制逻辑采取编程组态，包含修改操作权限、GB（流程图）文件的编写备份、CB（控制逻辑）文件的编写备份，报警点的配置，I/O点的组态。运行工作人员利用Graphics 软件来对生产画面进行监控，操作时间和调用复杂画面的时间都需要小于2S。历史站利用Historians Configuration Tool来管理历史数据，同时对事故追忆 SOE和操作记录进行分析。受电之后利用软件的恢复进行DCS的性能检测，测试表明OVATION 系统的软件和硬件具有很好的性能。
3数据采集（DAS）控制系统分析
（1）汽包液位测量当中的平衡器与云母双色液位计和电接点显示偏差的解决方案。在首次启动锅炉时，随着汽包压力的提高，DCS显示液位与双色液位计和电接点之间的偏差也在增加。对比锅炉热态和冷态，发现了三种测量元件零位不同。按照锅炉的说明书和图纸，我们确认汽包零水位位于汽包中心下约150mm处，按照这个标准重新标定零位。本电厂使用的平衡容器为单室的，冷凝管为正压侧P+和另一侧相连，直至负压测P-形成压力差，经过变送器测量之后送到DCS进行计算。实际测量之后，我们可以确定变送器实际高度为760mm，按照汽包零位进行计算，可以知道量程为-310mm到+450mm。将计算结果经F(x)的修正之后送到DCS进行计算。OVATOIN 系统的 LEVEL COMP 功能块具有温度、压力补偿的作用，但是必须将单位统一，特别是需要对公制和英制进行转换。
（2）OVATOIN 系统流量计算和传统流量计算比较。某些DCS系统不可以提供温度、压力补偿功能，因此需要按照厂家给的公式进行搭建，所以计算值和真实值之间存在偏差。此时若使用带补偿效果的功能块会降低这种偏差。
（3）锅炉处于冷态时，该侧的压力取样点很多，由于安装焊接工艺原因，部分压力取样管会出现堵塞，若不及时吹扫，就会使炉膛部分压力测试点难以正常显示。
（4）锅炉的点火风和混合风的流量孔板的安装位置不在直管段部分，很难确保压差测量的准确性。锅炉右侧的一次风流量没有测量元件，所以需要将一次风的总量减掉左侧的计算值存在偏差。此外，播料风和密封风也存在上述的现象。
（5）和西门子通信数据存在问题处理及分析。汽轮机使用的控制系统是西门子自带的SST-400，因此所有的数据需要利用RS485 通信，开始时因为波特率、校验位和奇偶位存在问题，模拟量数据传输不存在问题，但是设备打包状态不能正确进行传递。经过实际沟通，重新设计参数，设备可以正常显示。
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4 FSSS 控制系统分析总结
（1）原MFT 跳闸继电器分别从CTRL3/53、CTRL2/52、CTRL1/51三个控制柜输出至MFT 跳闸柜。因为DCS 逻辑组态当中的跳闸输出10MFT11、10MFT12、10MFT13取反，因此常开的触电节电器已经不能使MFT 跳闸柜进行正常的动作，根据跳闸柜接线的原理图更改成常闭触点继电器，经过试验，发现MFT 动作正常。
（2）原MFT跳闸调价总共为16项，停止设备为冷渣机、减温水电动门、炉前螺旋给料机。调试时，可以按照循环流化床燃烧特性，增加了上料系统、跳闸设备一次风机。
（3）MFT 系统设计当中不存在投切开关，锅炉专业需要增加MFT 保护手动投切按钮。经检验，MFT动作正常。
（4）在原设计当中，MFT 跳闸后需要炉膛吹扫结束且无跳闸条件才可以对MFT 跳闸回路采取复位。锅炉专业需要增加手动复位按钮，检验正常。
5 MCS 控制系统分析总结
（1）汽包水位在调节的初期阶段，单冲量切换成三冲量控制时，调门产生震动并出现扩散趋势的分析和解决方案。
本机组配备了一台给水旁路调节阀和两台电动给水泵来对汽包水位进行控制。在刚启动机组时，负荷比较低，电泵运行时通过给水旁路的调节阀来对汽包水位进行调节。随负荷增加，旁路阀开度超过75%时，且主蒸汽符合要求后，需要改为手动调节阀，打开主给水电动门，并逐渐将旁路调节阀关闭。主给水门全部打开后，可按调节电泵转速对汽包水位进行控制。机组符合低于30%时，需要采取单冲量调节；机组符合超30%后，将给水切换成三冲量调节。
单冲调节开始时，比例作用比较低，因此调节比较迟缓，整定参数之后，单冲量的水位调节正常。切换至三冲量调节，开始时会被调节系统影响，此时勺管的输出指令会出现频繁的震动，并逐渐扩大，无法实现给水自动控制。
对控制逻辑进行检查和分析：原设计当中两台泵同时运行，但是实际上是一个运行，一个备用，平衡模块不但没有作用，还会干扰。修改控制逻辑，去掉平衡模块，重新整定PID 参数，给水自动可以正常投运。
（2）机组整套启动时，协调控制方案。
西门子汽轮机使用了压力回路控制、功率回路控制、阀位控制、转速控制方式。完成机组并网之后，外方的专家习惯投入够率回路，即锅炉的控制压力，气机控制负荷状态下的锅炉跟随方式。该方式符合调节速度较快，对锅炉运行要求较高。生物质锅炉存在燃烧不稳定和延迟大等特点。锅炉难以满足气机自身的调节速度。很多时候锅炉主汽压力会下降到很低的程度，但是气机符合依然在上升。之后改头压力回路，用锅炉对符合进行控制，气机对门前压力进行控制，也就是我们所说的汽机跟随方式。实际表明，压力回路更加适合生物质锅炉的燃烧。
6 结束语
在生物质发电当中，热工自动具有很好地控制功能，DCS 系统稳定可靠的硬件系统和强大的数据库管理会给机组顺利运行提供可靠的保障，满足生物质发电的具体要求。本文针对生物质发电中自动控制装置调试和运行过程中存在的问题进行了分析和研究，希望对该装置的使用提供一定的帮助。
参考文献：
[1] 白焰.分散控制系统与现场总线控制系统[M].北京:中国电力出版社,2007.
[2] 林文孚,胡燕.单元机组自动控制技术(第二版)[M].北京:中国电力出版社,2008.
[3] 艾默生公司.Ovation 算法参考手册[M].2006.
作者简介：
滕发开（1986-），男，大专，主要从事生物质电厂生产运行工作。
论文作者:滕发开
论文发表刊物:《电力设备》2017年第7期
论文发表时间:2017/6/28
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