1.概述
　　
　　與燃煤火電機組相比,燃氣-蒸汽聯合循環(huán)發(fā)電機組具有建設周期短、初投資少，熱效率高,節(jié)能環(huán)保的特點,近些年，燃氣一蒸汽聯合循環(huán)發(fā)電機組在國內外得到迅速的發(fā)展。
　　
　　內蒙古蘇里格供熱調峰燃氣電廠2x150MW級燃氣一蒸汽聯合循環(huán)發(fā)電機組,可為電網提供一個重要的調峰電源，提高電網運行的安全穩(wěn)定性和網內火電發(fā)電機組運行的經濟性。蘇里格供熱調峰燃氣電廠是內蒙古地區(qū)建設的*燃氣一蒸汽聯合循環(huán)發(fā)電機組。
　　
　　燃機機組采用GE公司PG9171E型。
　　
　　2.控制系統(tǒng)特點
　　
　　2.1控制水平及方式
　　
　　采用爐、機、電集中控制方式,兩臺機組合設一個控制室。網絡控制設在機組集控室內。發(fā)變組及廠用電控制系統(tǒng)納人DCS。設置全廠閉路電視監(jiān)視系統(tǒng)，在集控室內通過閉路電視監(jiān)視系統(tǒng)對重要無人值班區(qū)域進行藍視。在集中控制室內對聯合循環(huán)機組的運行管理由一名主值班操作員和兩名輔助值班操作員來完成。值班操作員可通過控制室內的操作鍵盤和控制板實現遠方操作。在機組的啟動、停止、正常運行和異常工況的處理中R需運行人員的少量干預即能自動完成。
　　
　　每臺燃氣一蒸汽聯合循環(huán)機組的控制系統(tǒng)采用一套分散控制系統(tǒng)（DCS），以彩色LCD、鍵盤/鼠標作為聯合循環(huán)機組的主要監(jiān)控手段。在集控制室內不再設置常規(guī)指示/記錄表、熱工信號光字牌、手動/自動操作站等監(jiān)控設備。在DCS操作臺上配置聯合循環(huán)機組硬接線的緊急停止按鈕及重要輔機的操作按鈕,以保證機組在緊急情況下安全停機。
　　
　　燃浦制系統(tǒng)（MARK-VI）隨主設備配套供貨，MARK-VI提供2套操作員站（HMI），其中一臺布置于就地控制室，另一臺布置于集中控制室。燃機控制系統(tǒng)（MARK-VI）與聯合循環(huán)機組DCS進行雙向通訊連接,運行人員在集控室通過燃機控制系統(tǒng)的人機接口（HMI）可實現對燃氣輪機組的監(jiān)控。燃機在就地設有控制室，正常運行監(jiān)控和負荷調節(jié)也可在就地控制室內實現。
　　
　　汽機監(jiān)視系統(tǒng)（TSI）、汽機電液調節(jié)系統(tǒng)（DEH）及汽機緊急跳閘系統(tǒng)（ETS）均由汽機廠供貨。
　　
　　化學水處理系統(tǒng)設就地設控制室,采用PLC加上位機方式,運行入員通過LCD和鍵盤設備完成對整個工藝設備的監(jiān)視和控制。
　　
　　2.2控制室布置
　　
　　集控室布置是按爐、機、電、網控集中控制方式考慮，兩臺聯合循環(huán)機組設一個集控室。
　　
　　集中控制室設在汽機房B-C列8米運轉層。控制室面積約為100m2。控制室內主要布置DCS操作員站、汽機DEH操作員站、燃機MARK-VI操作員站、網控操作員站、全廠閉路電視、打印機和消防報警盤等。集控室周圍設有工程師室及更衣室和交接班室等。兩套機組的電子設備間分別設在8米層的集中控制室左右兩側,主要布置有DCS縫、電源盤及電氣M等。
　　
　　燃機的控制系統(tǒng)機柜及電氣設備布置在燃機的就地控制小間。在余熱鍋爐的底部設有控制小間,布置余熱鍋爐部分熱控配電箱、余熱鍋爐加藥系統(tǒng)控制柜、余熱鍋爐部分的電氣配電柜等。汽機部分熱控配電箱布置在汽機房8米運轉層。
　　
　　天然氣調壓站所有必需的儀表和控制裝置由制造廠成套供貨,實現就地監(jiān)測和控制，重要信號以硬接方式送至DCS。
　　
　　3.控制系統(tǒng)功能
　　
　　3.1分散控制系統(tǒng)（DCS）
　　
　　機組制系統(tǒng)的控制范圍包括機、爐、電和與單元機組有直接關系的輔助系統(tǒng)。機組分散控制系統(tǒng)（DCS）是整個單元機組的主要控制設備，包括集控室內的操作員站、電子設備間控制柜。DCS與后備的常規(guī)控制儀表（安裝在操作臺上的機、爐、電緊急停機按鈕等）、就地控制儀表（包括就地儀表,以及主設備制造廠成套供貨的獨立就地控制系統(tǒng)等）構成單元機組整體控制系統(tǒng)，實現對機組的集中統(tǒng)一監(jiān)視和集中控制。機組DCS系統(tǒng)按如下功能配置:
　　
　　一數據采集和處理系統(tǒng)（DAS）
　　
　　一模擬量控制系統(tǒng)（MCS）
　　
　　一順序控制系統(tǒng)（SCS）
　　
　　一旁路控制系統(tǒng)（BPS）
　　
　　DCS設置兩臺機組的公用網絡。廠用電公用部分、循環(huán)水泵房（采用遠程I/O）納人DCS公用網絡。可分別由#1或#2單元機組DCS操作員站進行監(jiān)視與操作（操作考慮兩臺機組互為閉鎖）。發(fā)變組及廠用電控制系統(tǒng)納入DCS。DCS系統(tǒng)中的控制器、網絡接口設備、及其它重要模件均為冗余設置。DCS數據通訊系統(tǒng)將各分散處理單元、1/0處理系統(tǒng)及人機接口和系統(tǒng)外部設備聯接起來，保證各部分之間的系統(tǒng)通訊,DCS的通訊高速公路是冗余設置的。
　　
　　DCS系統(tǒng)單獨配備獨立的GPS裝置。
　　
　　3.2燃機控制系統(tǒng)MARK-VI
　　
　　燃氣輪機采用GE公司的MARK-VI控制系統(tǒng)。MARK-VI具有使機組自動起動、加載和停機的功能,同時具有完善的監(jiān)察保護和自動顯示、記錄裝置，機組亦可以手動加減負荷，同期并網裝置設在發(fā)電機控制盤上。
　　
　　MARK-VI控制系統(tǒng)是speedtronic系列中的一代,它積累了40余年燃機及其控制的成功經驗。MARK-VI控制系統(tǒng)配有三臺控制硬件和軟件*相同的控制模塊<R>，<S>和<T>及相應的I/O板。在一臺控制模塊故障時,依靠另二臺仍能正常運行。MARK-VI采用了功能更強速度更快的InCeleron300MHz微處理器，MARK-VI還有一個獨立的保護模塊<P>（模塊內部由三個保護處理機<X>，<Y>,<Z>用硬接線方式實現三余度）；MARK-VI設有一操作接口<HMI>，它是一臺獨立的數據處理機（配有101鍵標準鍵盤、彩色監(jiān)視器、打印機和光標定位裝置等）。MARK-VI的軟件功能非常豐富，并采用了軟件冗錯技術（SIFT）。操作接口HMI的計算機操作系統(tǒng)是WindowsNT,另外還有一個GECIMPUCITY的繪圖軟件平臺及Toolbox的編程及診斷軟件包。
　　
　　<R>,<S>,<T>^MARK-VI的控制核心。它們完成所有關鍵的控制算法、順控程序和主要的保護功能。它們收集數據和產生大多數報警。它們從各種配置的冗余傳感器接收輸人信號。每個控制模塊不僅把信息送往I/ONET網絡，還從I/ONET網絡接收來自其它二個模塊的信號,并完成2/3軟件表決,用于決定裝置的實時操作。
　　
　　<P>可接收轉速傳感器,火焰檢測器和電壓互感器的輸入信號,完成緊急電子超速保護，火焰檢測和同期功能。<P>的電磁閥輸出信號是在與之相聯的遮斷卡中完成硬件表決的。遮斷卡接收的遮斷觸點信號來自緊急超速、各控制機、手動遮斷按鈕和其它硬接線用戶遮斷。
　　
　　<HMI>可用于對機組發(fā)出指令（例如啟動、停機、停機冷卻、自動升轉速/負荷等）亦可選擇顯示以觀察機組的狀態(tài)（如報警、輪間溫度、振動值等）。打印機可以由操作者手動選擇和打印任何顯示,也可自動打印所選擇的參數和報瞀信息。為了使用<HMI>操作和監(jiān)視機組,操作者將用光標定位裝置（如球標）來選擇顯示、指令和一些功能。方法是用球標使光標指向那些希望的顯示、指令或功能,再按一次球標旁的按鈕即可。<HMI>還可用于現場修改程序、輸人/輸出端口、報督信息、常數,英/公制單位轉換等。常數可以在線改變,應用軟件的改變則必須離線進行。這些改變保存在硬盤和或裝載到各計算機的EEPROM中。<HMI>不直接執(zhí)行機組的控制或保護功能；它只是對MARK-VI控制盤發(fā)出指令和監(jiān)視機組運行的工具。在機組運行或停機時,操作接口計算機的通、斷重新引導以及和MARK-VI控制盤之間的Ethernet電纜的拆開或重接對MARK-VI控制盤或機組運行都不會產生影響。
　　
　　3.2.1燃氣輪機的保護
　　
　　1）超速保護功能
　　
　　2）超溫保護功能
　　
　　3）振動檢測和保護
　　
　　4）火焰檢測和保護
　　
　　5）火災檢測與保護
　　
　　6）緊急停機
　　
　　7）潤滑油保護
　　
　　3.2.2燃氣輪機的控制
　　
　　1）速度和負荷控制
　　
　　2）溫度控制
　　
　　3）進口導葉控制
　　
　　3.3DCS與MARK-VI及其他系統(tǒng)的接口
　　
　　燃氣輪機的控制由MARK-VI系統(tǒng)完成,DCS系統(tǒng)與MARK-VI系統(tǒng)之間除一部例言號采用硬接線外,大部分信號采用GSM方式通訊，用以太網接人DCS系統(tǒng)進行顯示并進行歷史—收集。
　　
　　調壓站的通訊采用485串口modbus規(guī)約接收實時數據進人公用DCS系統(tǒng)。直流屏、UPS系統(tǒng)的通訊都采用485串口CDT規(guī)約接收實時數據進人單元機組DCS系統(tǒng)。
　　
　　4.結束語
　　
　　聯合循環(huán)發(fā)電機組具有組合靈活、啟動速度快的特點。為了適應聯合循環(huán)發(fā)電機組的運行和啟動，充分發(fā)揮聯合循環(huán)的特性，要求聯合聯合循環(huán)發(fā)電機組的控制系統(tǒng)具有較高的可靠性和適應性。
　　
　　通常燃氣輪機的控制系統(tǒng)是隨主設備配供的，其控制范圍僅覆蓋燃氣輪機本體。余熱鍋爐和蒸汽輪機及其輔機的控制是由DCS實現的。而聯合循環(huán)發(fā)電機組的協調控制，是將各種工藝系統(tǒng)及相關設備，在各種工況的模擬控制和順序控制有機地協調起來，以達到：快速響應中調給出的負荷指令,縮短機組的啟動時間,提髙機組的可靠性。這就對機組DCS有了更高的要求。
　　
　　我們相信，隨著控制技術的發(fā)展,聯合循環(huán)發(fā)電機組采用一體化控制系統(tǒng)指日可待。