一、概述
鋼鐵工業(yè)是國(guó)民經(jīng)濟(jì)重要基礎(chǔ)產(chǎn)業(yè)，能源消耗量約占全國(guó)工業(yè)總能耗的15%，廢水和固體廢棄物排放量分別占工業(yè)排放總量的14%和17%，是節(jié)能減排的重點(diǎn)行業(yè)。當(dāng)前，鋼鐵行業(yè)發(fā)展面臨嚴(yán)峻挑戰(zhàn)和新的發(fā)展機(jī)遇，傳統(tǒng)的粗放型發(fā)展模式已難以為繼，迫切要求行業(yè)企業(yè)以節(jié)能減排為抓手，積極轉(zhuǎn)變發(fā)展方式，利用高新技術(shù)改造、走經(jīng)濟(jì)效益好、資源消耗低、環(huán)境污染少的新型工業(yè)化道路。在大中型鋼鐵企業(yè)中推廣焦?fàn)t煤氣發(fā)電技術(shù)，預(yù)期在鋼鐵行業(yè)的推廣比例達(dá)到20%，形成較強(qiáng)的節(jié)能能力，為鋼鐵企業(yè)在日益激烈的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)中降低生產(chǎn)成本、實(shí)現(xiàn)節(jié)能降耗發(fā)揮積極作用。UW500作為國(guó)內(nèi)新一代集散控制系統(tǒng)，為貫徹落實(shí)國(guó)家節(jié)能減排政策，在焦?fàn)t煤氣發(fā)電行業(yè)中發(fā)揮了重要的的技術(shù)支撐作用。
二、UW500 DCS控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和軟件功能
2.1 UW500 DCS系統(tǒng)架構(gòu)圖：
2.2系統(tǒng)軟件功能
⑴系統(tǒng)管理組態(tài)：定義系統(tǒng)硬件配置與管理、數(shù)據(jù)庫(kù)定義、算法定義等，在工程師站定義好系統(tǒng)配置后，就可以通過(guò)系統(tǒng)網(wǎng)總線下裝到各操作員站和控制站
⑵控制調(diào)節(jié)：系統(tǒng)支持彈出式調(diào)節(jié)面板供操作員調(diào)節(jié)重要參數(shù)，包括測(cè)量值、設(shè)定值和輸出值的動(dòng)態(tài)棒圖與數(shù)字雙重顯示，所有的PID調(diào)節(jié)均設(shè)手自動(dòng)切換按鈕，可實(shí)現(xiàn)手動(dòng)與自動(dòng)控制之間的無(wú)擾切換。
⑶報(bào)表生成與趨勢(shì)顯示：允許用戶生成具有Excel風(fēng)格的各種樣式的報(bào)表模板，隨時(shí)可操作員供調(diào)用，提供各瞬時(shí)量的累計(jì)及統(tǒng)計(jì)功能。歷史趨勢(shì)畫面可顯示任意參數(shù)在一定時(shí)間內(nèi)的變化趨勢(shì)。
⑷人機(jī)界面的定制：工藝流程圖采用了分層結(jié)構(gòu)，在整個(gè)電廠設(shè)備工藝運(yùn)行的總貌圖中，可靈活進(jìn)入各級(jí)流程圖，詳細(xì)顯示各部分運(yùn)行流程及狀態(tài)，所有設(shè)備的啟停、開關(guān)等操作都可在工藝流程圖中方便的實(shí)現(xiàn)。對(duì)主要設(shè)備如鍋爐汽機(jī)的聯(lián)鎖保護(hù)，專門設(shè)計(jì)了邏輯顯示畫面，提示操作員邏輯的執(zhí)行情況。
⑸ 報(bào)警管理：允許用戶定義各種報(bào)警事件的級(jí)別和提示信息，還可以寫到報(bào)警記錄庫(kù)中供用戶日后查詢。對(duì)某些重要報(bào)警信息，可定義其強(qiáng)制跳出顯示；SOE事故順序記錄可記錄毫秒級(jí)的開關(guān)量動(dòng)作信息。
⑹系統(tǒng)管理：系統(tǒng)設(shè)多層登錄級(jí)別，只有獲得相應(yīng)的輸入口令才可獲得相應(yīng)的操作權(quán)限，保證了系統(tǒng)操作的安全性。
三、工程項(xiàng)目配置及項(xiàng)目控制方案
3.1工程概述 ：該工程為河北武安寶燁焦化2*15WM焦?fàn)t煤氣發(fā)電項(xiàng)目，汽輪機(jī)為南京汽輪機(jī)廠生產(chǎn)的15WM凝汽式汽輪機(jī)，發(fā)電機(jī)同為南京汽輪機(jī)廠的勵(lì)磁發(fā)電機(jī)。整個(gè)系統(tǒng)為兩爐兩機(jī)母管制運(yùn)行。
3.2工程項(xiàng)目配置：
武安寶燁焦化煤氣發(fā)電
在本項(xiàng)目中，配置現(xiàn)場(chǎng)控制站5臺(tái)，分別用于1#鍋爐、2#鍋爐、1#汽機(jī)、2#汽機(jī)以及公用部分的監(jiān)控。控制站主要包括冗余電源組件、冗余控制器、冗余的數(shù)據(jù)采集模件以及工業(yè)以太網(wǎng)交換機(jī)，實(shí)現(xiàn)現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)的采集處理、過(guò)程控制、聯(lián)鎖保護(hù)、順控邏輯等。
配置操作員站5臺(tái)，主機(jī)為高可靠性工業(yè)PC機(jī)，配有專用鍵盤、光電鼠標(biāo)和21’CRT顯示器。操作員站運(yùn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控軟件，完成工業(yè)過(guò)程的圖形顯示，報(bào)警管理、報(bào)表打印、歷史數(shù)據(jù)記錄與查詢、事故記錄查詢等。
配置一臺(tái)工程師站，可由任一操作員站站設(shè)置實(shí)現(xiàn)，完成整個(gè)DCS系統(tǒng)的組態(tài)，生成現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)測(cè)、控制和管理所需要的所有數(shù)據(jù)、圖形和報(bào)表等，負(fù)責(zé)算法下裝和操作員站的管理。
主控室還配置2臺(tái)打印機(jī)（黑白激光、彩色噴墨）作為系統(tǒng)網(wǎng)的一個(gè)共享節(jié)點(diǎn)（打印機(jī)服務(wù)器），分別用于實(shí)時(shí)報(bào)警打印、報(bào)表打印和工藝流程打印。
3.3項(xiàng)目控制方案
系統(tǒng)控制納入了數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)（DAS）、模擬量控制系統(tǒng)（MCS）、輔機(jī)順控系統(tǒng)（SCS）、機(jī)爐保護(hù)系統(tǒng)（FSSS）、汽機(jī)緊急停車系統(tǒng)（ETS）、電氣控制系統(tǒng)（ECS）等功能。
3.3.1數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)（DAS）：DAS系統(tǒng)由各I/O模件完成對(duì)生產(chǎn)過(guò)程中的數(shù)據(jù)及設(shè)備狀態(tài)進(jìn)行采集與處理，它包括：現(xiàn)場(chǎng)信號(hào)級(jí)（4～20mA）、信號(hào)隔離、硬件濾波、A/D轉(zhuǎn)換、軟件處理等部分，硬件部分自帶補(bǔ)償電路，能做到高頻干擾的自動(dòng)隔離和原始信號(hào)補(bǔ)償，軟件處理包括開方、累積、誤差補(bǔ)償、溫壓補(bǔ)償、濾波等，確保參與顯示和控制的輸入信號(hào)的準(zhǔn)確性。
所有的DAS系統(tǒng)數(shù)據(jù)通過(guò)上位監(jiān)控軟件在CRT上顯示、報(bào)警提示并記錄到歷史數(shù)據(jù)庫(kù)。DAS系統(tǒng)數(shù)據(jù)能以多種方式顯示記錄，包括工藝流程顯示，參數(shù)棒圖顯示等。
3.3.2模擬量控制系統(tǒng)（MCS）：在本系統(tǒng)中共設(shè)計(jì)了40多套自動(dòng)調(diào)節(jié)系統(tǒng)，包括鍋爐與汽機(jī)的所有重要參數(shù)的調(diào)節(jié)。如機(jī)爐協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)（采用直接能量平衡的控制策略）、汽包水位調(diào)節(jié)、主汽壓力調(diào)節(jié)、主汽溫度調(diào)節(jié)、爐膛負(fù)壓調(diào)節(jié)等。以下為汽包水位控制系統(tǒng)實(shí)例：
汽包水位是控制系統(tǒng)中最重要的控制指標(biāo)。汽包水位過(guò)高將影響蒸汽質(zhì)量，水位過(guò)低則引起鍋爐干燒，造成水冷壁爆裂。在本方案中采用以汽包水位、給水流量和蒸汽流量構(gòu)成三沖量控制系統(tǒng)與以汽包水位進(jìn)行單沖量調(diào)節(jié)結(jié)合的控制方案，兩種方案在不同負(fù)荷階可手動(dòng)自動(dòng)無(wú)擾切換。汽包水位作為主調(diào)節(jié)器的輸入，主調(diào)節(jié)器的輸出作為副調(diào)節(jié)器的給定，與給水流量相平衡。通過(guò)調(diào)節(jié)主給水閥改變給水流量來(lái)維持汽包水位的恒定。把主蒸汽流量作為系統(tǒng)的前饋信號(hào)，反映和克服系統(tǒng)的外擾，給水流量信號(hào)反映和克服內(nèi)擾。
3.3.3鍋爐順序控制（SCS）
順序控制系統(tǒng)主要完成各輔機(jī)的順序啟停及聯(lián)鎖保護(hù)。在順控邏輯中，采用了分級(jí)式結(jié)構(gòu)，功能細(xì)化到單臺(tái)設(shè)備控制。通過(guò)聯(lián)鎖、保護(hù)和安全跳閘功能保證余熱鍋爐的安全運(yùn)行。鍋爐順控邏輯主要包括：鍋爐啟動(dòng)、鍋爐停車、床溫高聯(lián)鎖停爐、給水泵與供漿泵跳閘聯(lián)鎖停爐、除灰順序控制以及送引風(fēng)跳閘聯(lián)鎖邏輯等。
3.3.4爐膛安全監(jiān)控系統(tǒng)（FSSS）
FSSS系統(tǒng)的主要作用是對(duì)燃料系統(tǒng)及燃燒設(shè)備進(jìn)行管理和控制，保證鍋爐安全運(yùn)行。FSSS系統(tǒng)包括燃燒器控制系統(tǒng)和爐膛安全系統(tǒng)，其主要功能包括：爐膛自動(dòng)點(diǎn)火、火焰監(jiān)視、爐膛吹掃允許條件及吹掃程序、油槍控制、一次風(fēng)機(jī)啟?？刂?、二次風(fēng)門控制、送引風(fēng)門的擋板聯(lián)鎖，供漿泵啟?？刂?、燃油截止閥控制、送引風(fēng)機(jī)聯(lián)鎖等部分。
五.總結(jié)
UW5OO系統(tǒng)已在某2*15WM焦?fàn)t煤氣發(fā)電項(xiàng)目成功投入使用，硬件可靠、功能實(shí)用，給運(yùn)行人員帶來(lái)了方便，達(dá)到了用戶的要求，充分顯示了該系統(tǒng)的高可靠性和穩(wěn)定性，對(duì)于其他鋼鐵焦?fàn)t煤氣電廠安全、經(jīng)濟(jì)、高效運(yùn)行具有很好的借鑒作用。
