一、概述
鋼鐵工業(yè)是國民經(jīng)濟重要基礎(chǔ)產(chǎn)業(yè)，能源消耗量約占全國工業(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)的推廣比例達到20%，形成較強的節(jié)能能力，為鋼鐵企業(yè)在日益激烈的市場競爭中降低生產(chǎn)成本、實現(xiàn)節(jié)能降耗發(fā)揮積極作用。UW500作為國內(nèi)新一代集散控制系統(tǒng)，為貫徹落實國家節(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)，包括測量值、設(shè)定值和輸出值的動態(tài)棒圖與數(shù)字雙重顯示，所有的PID調(diào)節(jié)均設(shè)手自動切換按鈕，可實現(xiàn)手動與自動控制之間的無擾切換。
⑶報表生成與趨勢顯示：允許用戶生成具有Excel風(fēng)格的各種樣式的報表模板，隨時可操作員供調(diào)用，提供各瞬時量的累計及統(tǒng)計功能。歷史趨勢畫面可顯示任意參數(shù)在一定時間內(nèi)的變化趨勢。
⑷人機界面的定制：工藝流程圖采用了分層結(jié)構(gòu)，在整個電廠設(shè)備工藝運行的總貌圖中，可靈活進入各級流程圖，詳細顯示各部分運行流程及狀態(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現(xiàn)。對主要設(shè)備如鍋爐汽機的聯(lián)鎖保護，專門設(shè)計了邏輯顯示畫面，提示操作員邏輯的執(zhí)行情況。
⑸ 報警管理：允許用戶定義各種報警事件的級別和提示信息，還可以寫到報警記錄庫中供用戶日后查詢。對某些重要報警信息，可定義其強制跳出顯示；SOE事故順序記錄可記錄毫秒級的開關(guān)量動作信息。
⑹系統(tǒng)管理：系統(tǒng)設(shè)多層登錄級別，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、工程項目配置及項目控制方案
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)電項目，汽輪機為南京汽輪機廠生產(chǎn)的15WM凝汽式汽輪機，發(fā)電機同為南京汽輪機廠的勵磁發(fā)電機。整個系統(tǒng)為兩爐兩機母管制運行。
3.2工程項目配置：
武安寶燁焦化煤氣發(fā)電
在本項目中，配置現(xiàn)場控制站5臺，分別用于1#鍋爐、2#鍋爐、1#汽機、2#汽機以及公用部分的監(jiān)控?？刂普局饕ㄈ哂嚯娫唇M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，實現(xiàn)現(xiàn)場數(shù)據(jù)的采集處理、過程控制、聯(lián)鎖保護、順控邏輯等。
配置操作員站5臺，主機為高可靠性工業(yè)PC機，配有專用鍵盤、光電鼠標(biāo)和21’CRT顯示器。操作員站運行實時監(jiān)控軟件，完成工業(yè)過程的圖形顯示，報警管理、報表打印、歷史數(shù)據(jù)記錄與查詢、事故記錄查詢等。
配置一臺工程師站，可由任一操作員站站設(shè)置實現(xiàn)，完成整個DCS系統(tǒng)的組態(tài)，生成現(xiàn)場監(jiān)測、控制和管理所需要的所有數(shù)據(jù)、圖形和報表等，負(fù)責(zé)算法下裝和操作員站的管理。
主控室還配置2臺打印機（黑白激光、彩色噴墨）作為系統(tǒng)網(wǎng)的一個共享節(jié)點（打印機服務(wù)器），分別用于實時報警打印、報表打印和工藝流程打印。
3.3項目控制方案
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）、輔機順控系統(tǒng)（SCS）、機爐保護系統(tǒng)（FSSS）、汽機緊急停車系統(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模件完成對生產(chǎn)過程中的數(shù)據(jù)及設(shè)備狀態(tài)進行采集與處理，它包括：現(xiàn)場信號級（4～20mA）、信號隔離、硬件濾波、A/D轉(zhuǎn)換、軟件處理等部分，硬件部分自帶補償電路，能做到高頻干擾的自動隔離和原始信號補償，軟件處理包括開方、累積、誤差補償、溫壓補償、濾波等，確保參與顯示和控制的輸入信號的準(zhǔn)確性。
所有的DAS系統(tǒng)數(shù)據(jù)通過上位監(jiān)控軟件在CRT上顯示、報警提示并記錄到歷史數(shù)據(jù)庫。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)計了40多套自動調(diào)節(jié)系統(tǒng)，包括鍋爐與汽機的所有重要參數(shù)的調(diào)節(jié)。如機爐協(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)。汽包水位過高將影響蒸汽質(zhì)量，水位過低則引起鍋爐干燒，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)荷階可手動自動無擾切換。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。通過調(diào)節(jié)主給水閥改變給水流量來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，反映和克服系統(tǒng)的外擾，給水流量信號反映和克服內(nèi)擾。
3.3.3鍋爐順序控制（SCS）
順序控制系統(tǒng)主要完成各輔機的順序啟停及聯(lián)鎖保護。在順控邏輯中，采用了分級式結(jié)構(gòu)，功能細化到單臺設(shè)備控制。通過聯(lián)鎖、保護和安全跳閘功能保證余熱鍋爐的安全運行。鍋爐順控邏輯主要包括：鍋爐啟動、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)的主要作用是對燃料系統(tǒng)及燃燒設(shè)備進行管理和控制，保證鍋爐安全運行。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：爐膛自動點火、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)電項目成功投入使用，硬件可靠、功能實用，給運行人員帶來了方便，達到了用戶的要求，充分顯示了該系統(tǒng)的高可靠性和穩(wěn)定性，對于其他鋼鐵焦?fàn)t煤氣電廠安全、經(jīng)濟、高效運行具有很好的借鑒作用。
