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蒸汽发电DCS电气系统设计与应用

2021-08-18 来源:九江农业机械网

蒸汽发电DCS电气系统设计与应用

1 燃气-蒸汽联合循环发电工艺简介

济南钢铁集团总公司(简称济钢)燃气-蒸汽联合循环发电是以平衡利用后的富裕煤气作为燃气轮机的燃料,即:炼铁产生的大量低热值高炉煤气;炼钢产生的部分转炉煤气;大量的高热值焦炉煤气。发电工艺流程为:高炉煤气和焦炉煤气混合(热值必须达到5528kJ/m3),经电除尘器除尘后,干净的混合煤气经煤气压缩机压缩(2.1MPa)后进入燃气轮机,膨胀做功后排出。燃气轮机同轴带动空压机、发电机。

燃气轮机排出的高温废气(约540℃)作为余热锅炉的热源,余热锅炉为双锅筒锅炉,产生中温中压和低温低压蒸汽,中温中压蒸汽用于带蒸汽透平发电;低温低压蒸汽用于锅炉给水的除氧。

2 DCS电气系统设计

济钢燃气发电工程的I级基础自动化由电气和仪表自动化系统组成,采用电仪一体化的DCS控制系统及双网卡冗余工业以太网。根据工艺系统划分及控制要求,主要包括两套炉机系统,两套电气系统和一套公用系统。下面主要介绍电气系统的设计。

2.1 系统组成

燃气轮发电机额定功率50MW,出线电压10kV,蒸汽轮机发电机额定功率18MW,出线电压10kV,经共同的母线送至额定功率80MW的升压变压器,升压至110kV,经母线与外电网并网。机组启动时,外电网通过80MW变压器向电厂供电。发电厂自用10kV高压电引自发电机出口,由电抗器经电缆送至10kV配电装置,向发电厂高压设备供电。10kV配电装置为单母线接线,发电厂自用380/220V低压电由10kV配电装置接入低压变压器,向低压负荷供电。

DCS电气系统的主要设备有:汽轮发电机、高压厂用电源、低压厂用电源、煤气压缩机馈线。由以下子系统组成:1#/2#汽轮发电机;10kV机压母线I段/II段;10kV厂用母线I段/II段;0.4kV厂用母线I段/II段;UPS系统;直流系统。

两套机组的供电来源分别是历城电和韩仓电,高压电经过两台主变压器(110kV/10kV),到10kV机压母线I/II段,分别带动1#/2#蒸汽轮发电机和1#/2#燃气轮发电机;另外一路经过电抗器到10kV厂用母线,带动煤气压缩机和厂内其它设备,并经过10kV/0.4kV变压器到达 0.4kV厂用母线,供给厂内其它用电。电气主接线如图1所示。

图1电气主接线

2.2 硬件配置

两套机组的电气系统均采用GE Fanuc Series 90TM 90-30 系列PLC,双机热备,工作时一主一从,同步运行,互为冗余。一旦主PLC因故障掉电,另一PLC立即由从变主,继续工作;主PLC恢复以后,两套PLC仍然保持原来的主从关系。其冗余配置由Max on软件完成。

I/O子站使用GE Fanuc的控制软件Versamax,进行PLC的编程和配置。Versamax既可以作为单独的PLC控制机,又可以作为 I/O子站,通过现场总线受控于其它主控设备,还可以构成由多台PLC组成的分布式大型控制系统。Versamax I/O 通用灵活,可用于本地和远程控制现场,并且具有自动地址分配组态特性。系统的I/O布置如图2所示。

图2 1#机组的I/O布置(2#同)