燃气-蒸汽联合循环电厂热控设计介绍
1.概述
与燃煤火电机组相比,燃气-蒸汽联合循环发电机组具有建设周期短、初投资少，热效率高,节能环保的特点,近些年，燃气一蒸汽联合循环发电机组在国内外得到迅速的发展。
内蒙古苏里格供热调峰燃气电厂2x150MW级燃气一蒸汽联合循环发电机组,可为电网提供一个重要的调峰电源，提高电网运行的安全稳定性和网内火电发电机组运行的经济性。苏里格供热调峰燃气电厂是内蒙古地区建设的首台燃气一蒸汽联合循环发电机组。
燃机机组采用GE公司PG9171E型。
2.控制系统特点
2.1控制水平及方式
采用炉、机、电集中控制方式,两台机组合设一个控制室。网络控制设在机组集控室内。发变组及厂用电控制系统纳人DCS。设置全厂闭路电视监视系统，在集控室内通过闭路电视监视系统对重要无人值班区域进行蓝视。在集中控制室内对联合循环机组的运行管理由一名主值班操作员和两名辅助值班操作员来完成。值班操作员可通过控制室内的操作键盘和控制板实现远方操作。在机组的启动、停止、正常运行和异常工况的处理中R需运行人员的少量干预即能自动完成。
每台燃气一蒸汽联合循环机组的控制系统采用一套分散控制系统（DCS），以彩色LCD、键盘/鼠标作为联合循环机组的主要监控手段。在集控制室内不再设置常规指示/记录表、热工信号光字牌、手动/自动操作站等监控设备。在DCS操作台上配置联合循环机组硬接线的紧急停止按钮及重要辅机的操作按钮,以保证机组在紧急情况下安全停机。
燃浦制系统（MARK-VI）随主设备配套供货，MARK-VI提供2套操作员站（HMI），其中一台布置于就地控制室，另一台布置于集中控制室。燃机控制系统（MARK-VI）与联合循环机组DCS进行双向通讯连接,运行人员在集控室通过燃机控制系统的人机接口（HMI）可实现对燃气轮机组的监控。燃机在就地设有控制室，正常运行监控和负荷调节也可在就地控制室内实现。
汽机监视系统（TSI）、汽机电液调节系统（DEH）及汽机紧急跳闸系统（ETS）均由汽机厂供货。
化学水处理系统设就地设控制室,采用PLC加上位机方式,运行入员通过LCD和键盘设备完成对整个工艺设备的监视和控制。
2.2控制室布置
集控室布置是按炉、机、电、网控集中控制方式考虑，两台联合循环机组设一个集控室。
集中控制室设在汽机房B-C列8米运转层。控制室面积约为100m2。控制室内主要布置DCS操作员站、汽机DEH操作员站、燃机MARK-VI操作员站、网控操作员站、全厂闭路电视、打印机和消防报警盘等。集控室周围设有工程师室及更衣室和交接班室等。两套机组的电子设备间分别设在8米层的集中控制室左右两侧,主要布置有DCS縫、电源盘及电气M等。
燃机的控制系统机柜及电气设备布置在燃机的就地控制小间。在余热锅炉的底部设有控制小间,布置余热锅炉部分热控配电箱、余热锅炉加药系统控制柜、余热锅炉部分的电气配电柜等。汽机部分热控配电箱布置在汽机房8米运转层。
天然气调压站所有必需的仪表和控制装置由制造厂成套供货,实现就地监测和控制，重要信号以硬接方式送至DCS。
3.控制系统功能
3.1分散控制系统（DCS）
机组制系统的控制范围包括机、炉、电和与单元机组有直接关系的辅助系统。机组分散控制系统（DCS）是整个单元机组的主要控制设备，包括集控室内的操作员站、电子设备间控制柜。DCS与后备的常规控制仪表（安装在操作台上的机、炉、电紧急停机按钮等）、就地控制仪表（包括就地仪表,以及主设备制造厂成套供货的独立就地控制系统等）构成单元机组整体控制系统，实现对机组的集中统一监视和集中控制。机组DCS系统按如下功能配置:
一数据采集和处理系统（DAS）
一模拟量控制系统（MCS）
一顺序控制系统（SCS）
一旁路控制系统（BPS）
DCS设置两台机组的公用网络。厂用电公用部分、循环水泵房（采用远程I/O）纳人DCS公用网络。可分别由#1或#2单元机组DCS操作员站进行监视与操作（操作考虑两台机组互为闭锁）。发变组及厂用电控制系统纳入DCS。DCS系统中的控制器、网络接口设备、及其它重要模件均为冗余设置。DCS数据通讯系统将各分散处理单元、1/0处理系统及人机接口和系统外部设备联接起来，保证各部分之间的系统通讯,DCS的通讯高速公路是冗余设置的。
DCS系统单独配备独立的GPS装置。
3.2燃机控制系统MARK-VI
燃气轮机采用GE公司的MARK-VI控制系统。MARK-VI具有使机组自动起动、加载和停机的功能,同时具有完善的监察保护和自动显示、记录装置，机组亦可以手动加减负荷，同期并网装置设在发电机控制盘上。
MARK-VI控制系统是speedtronic系列中的一代,它积累了40余年燃机及其控制的成功经验。MARK-VI控制系统配有三台控制硬件和软件完全相同的控制模块，和及相应的I/O板。在一台控制模块故障时,依靠另二台仍能正常运行。MARK-VI采用了功能更强速度更快的InCeleron300MHz微处理器，MARK-VI还有一个独立的保护模块
（模块内部由三个保护处理机，,用硬接线方式实现三余度）；MARK-VI设有一操作接口，它是一台独立的数据处理机（配有101键标准键盘、彩色监视器、打印机和光标定位装置等）。MARK-VI的软件功能非常丰富，并采用了软件冗错技术（SIFT）。操作接口HMI的计算机操作系统是WindowsNT,另外还有一个GECIMPUCITY的绘图软件平台及Toolbox的编程及诊断软件包。
,,^MARK-VI的控制核心。它们完成所有关键的控制算法、顺控程序和主要的保护功能。它们收集数据和产生大多数报警。它们从各种配置的冗余传感器接收输人信号。每个控制模块不仅把信息送往I/ONET网络，还从I/ONET网络接收来自其它二个模块的信号,并完成2/3软件表决,用于决定装置的实时操作。
可接收转速传感器,火焰检测器和电压互感器的输入信号,完成紧急电子超速保护，火焰检测和同期功能。
的电磁阀输出信号是在与之相联的遮断卡中完成硬件表决的。遮断卡接收的遮断触点信号来自紧急超速、各控制机、手动遮断按钮和其它硬接线用户遮断。
可用于对机组发出指令（例如启动、停机、停机冷却、自动升转速/负荷等）亦可选择显示以观察机组的状态（如报警、轮间温度、振动值等）。打印机可以由操作者手动选择和打印任何显示,也可自动打印所选择的参数和报瞀信息。为了使用操作和监视机组,操作者将用光标定位装置（如球标）来选择显示、指令和一些功能。方法是用球标使光标指向那些希望的显示、指令或功能,再按一次球标旁的按钮即可。还可用于现场修改程序、输人/输出端口、报督信息、常数,英/公制单位转换等。常数可以在线改变,应用软件的改变则必须离线进行。这些改变保存在硬盘和或装载到各计算机的EEPROM中。不直接执行机组的控制或保护功能；它只是对MARK-VI控制盘发出指令和监视机组运行的工具。在机组运行或停机时,操作接口计算机的通、断重新引导以及和MARK-VI控制盘之间的Ethernet电缆的拆开或重接对MARK-VI控制盘或机组运行都不会产生影响。
3.2.1燃气轮机的保护
1）超速保护功能
2）超温保护功能
3）振动检测和保护
4）火焰检测和保护
5）火灾检测与保护
6）紧急停机
7）润滑油保护
3.2.2燃气轮机的控制
1）速度和负荷控制
2）温度控制
3）进口导叶控制
3.3DCS与MARK-VI及其他系统的接口
燃气轮机的控制由MARK-VI系统完成,DCS系统与MARK-VI系统之间除一部例言号采用硬接线外,大部分信号采用GSM方式通讯，用以太网接人DCS系统进行显示并进行历史—收集。
调压站的通讯采用485串口modbus规约接收实时数据进人公用DCS系统。直流屏、UPS系统的通讯都采用485串口CDT规约接收实时数据进人单元机组DCS系统。
4.结束语
联合循环发电机组具有组合灵活、启动速度快的特点。为了适应联合循环发电机组的运行和启动，充分发挥联合循环的特性，要求联合联合循环发电机组的控制系统具有较高的可靠性和适应性。
通常燃气轮机的控制系统是随主设备配供的，其控制范围仅覆盖燃气轮机本体。余热锅炉和蒸汽轮机及其辅机的控制是由DCS实现的。而联合循环发电机组的协调控制，是将各种工艺系统及相关设备，在各种工况的模拟控制和顺序控制有机地协调起来，以达到：快速响应中调给出的负荷指令,缩短机组的启动时间,提髙机组的可靠性。这就对机组DCS有了更高的要求。
我们相信，随着控制技术的发展,联合循环发电机组采用一体化控制系统指日可待。
