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LN2000在广东某1*2500t/d水泥窑纯低温余热发电项目

1.硬件配置及网络结构

DCS系统共包括2个机柜及2对DPU,其中1/51 DPU为汽轮机控制系统,2/52 DPU为窑头、窑尾余热锅炉控制系统,均放置在电子间内。智能I/O模块采用DO、DI、AO、AI、RT五种类型的模块,DO为数字量输出模块,其作为接收DPU的控制指令实现对电气设备的远方控制,DI为数字量输入模块,用来采集各个设备的状态开关信号和报警信号,AO为模拟量输出模块,输出信号为4—20mA信号,用来驱动变频调节,AI为模拟量输入模块,主要采集4—20mA的模拟量信号,如压力、流量、导电度等,RT为热电阻输入模块,主要采集温度参数,如主蒸汽温度,给水温度,冷却水温度等。.具体配置见表1、表2。

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表1  I/O卡件配置

共有实际测点490个,中间变量59个,通讯测点 28个。

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表2  I/O测点配置

2.系统软件及其监控功能

LN2000 DCS以windows 2000 系统为操作平台,并通过一系列工具软件把余热电站系统所需的组态、调试、维护、监控等功能融合在整个结构中,具有容易掌握,操作简洁,界面友好等特点。

LN2000组态主要分三步:(1)使用DATABASE进行系统数据库组态;(2)使用SAMA进行控制逻辑组态;(3)使用GRAPHIC进行监控画面组态。 其中系统数据库组态软件DATABASE.EXE 完成对LN2000系统中过程控制站的配置、模块的配置和所有数据点的配置,及所有测点的单位量程的修改查询。数据库可以在线查询测点的当前值和状态值,对于调试和检修工作十分的便捷;SAMA图组态以每站的页为单位进行,用户编制控制策略也就是对控制算法块的组织和绘制,按照规定的数据加工流程将这些信号连接起来即可。数据库和SAMA图组态完成后,经过编译下装到DPU,即可调用执行。GRAPHIC.EXE为画图软件,主要用来进行监控画面的组态。监控画面实时数据的刷新周期为0.5S,在不考虑设备动作时间的情况下,从操作员按下按钮到设备反馈的显示的时间不大于2S。

2.1为保证余热电站的安全经济和合理运行,LN2000设置了比较完善的热工检测、自动调节、联锁保护及热工信号的报警装置等。主要功能实现逻辑如下。

(1)星型下料器启动允许条件:联锁解除时窑尾水泥窑必须备妥,投入联锁则与窑尾水泥窑是否备妥无关但星型下料器则必须备妥。具体实现见图2。

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图2  星型下料器控制逻辑

(2)锅炉1#、2#两台给水泵一用一备,联锁启动给水泵时调节其变频器至25%;当相应给水泵变频电机冷却风机跳闸时,联锁停止给水泵;在给水泵操作面板上设有故障复位按钮。具体实现见图3。

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图3  锅炉给水泵控制逻辑

(3)余热电站设置3台循环水泵,两用一备,任一运行循环水泵跳闸联锁启动备用泵,同时打开相应循环水泵出口门,调节循环水泵变频至25%。变频调节器设有输入输出偏差大或设定值偏差大强切手动信号。具体实现见图4、图5。

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图4  循环水泵控制逻辑

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图5  循环水泵变频器自动调节

(4)汽轮机控制采用505调节器,在DCS上设有允许启动,升速、降速,复位等功能。升、降速按钮在负荷控制时切为升、降负荷。具体实现见图6。

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图6  505调节器控制逻辑

(5)数据运算:给水流量及蒸汽流量等信号就地为差压变送器,采集到的数据为压力信号,须进行开方运算得出实际流量,同时计算出累积值。报警显示:温度超过设定值时去触发继电器动作,监视盘上有报警输出,在余热电站任一轴承温度高即报警。具体实现见图7、图8。

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图7  流量显示及累积

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图8  报警输出

2.2监控功能  LN2000将监控和一些主要设备在事故状态的紧急停车操作联系起来,并且可以对机组的热力系统及主辅设备进行热工参数的控制、监视和调整,对机组的异常工况及时报警和进行事故记录。具体实现见图9、图10、图11。

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图9  水泥窑总貌

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图10  锅炉总貌

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图11  汽水系统图

3 .系统通讯

LN2000  DCS具有开放的通讯系统,在与其它系统接口方面提供了多种解决方案,包括以太网、CAN、Profibus、RS-232、RS-422、RS-485串口以及无线等形式,支持Modbus、Modbus-Tcp、CDT、OPC、Profibus-DP等多种协议,可与其它DCS、MIS、SIS、 PLC、智能仪表等第三方产品实现无缝连接。

水泥窑生产线控制系统为AB系统,经商定采用OPC协议进行通讯。在余热电站DCS系统工程师站添加一块网卡,接入水泥线PLC以太网,配置IP地址,加载LN2000 OPC通讯程序。通讯测点既有从水泥生产线采集的,如窑头余热锅炉进口、出口、旁道调节阀阀位,窑尾余热锅炉出口、旁道调节阀阀位,高温风机进口温度、压力,水泥生产线生料投料量,熟料产量等,也有传送到水泥生产线的数据,如窑头余热锅炉出口废气温度、压力,窑尾余热锅炉进口废气温度、压力,窑尾余热锅炉出口废气温度、压力等。

   目前水泥窑余热发电均是在水泥生产线投产后,以技术改造形式建设的。在进行水泥生产线的设计时,基本上未考虑余热发电的要求,这样就给余热发电系统的设计和建设带来不小的困难。此2500t/h水泥生产线的纯低温余热发电的成功运作将会给其他同行提供一定的借鉴,该发电机组采用LN2000  DCS作为其主控系统,LN2000稳定可靠的硬件和灵活强大的软件功能为该余热发电机组的控制和安全运行提供了可靠的保证。

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