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摘要：本文對NT6000控制系統在新能源發電（生物質能、垃圾焚燒發電、煤氣發電）的實際應用情況的進行了歸納和總結，介紹了NT6000分散控制系統在新能源領域的成功應用。
關鍵詞：NT6000、分散控制系統、生物質能發電、垃圾焚燒發電、煤氣發電
隨著我國經濟的不斷增長，電力的供應日益緊張，據新華社電國家電監會10月20日表示，今冬明春全國用電形勢緊張，最大電力缺口約2600萬千瓦，而導致電力缺口如此之大的原因之一就是電煤緊缺。
為此國家大力要求增加新能源發電的比例。科遠股份積極響應，NT6000分散控制系統近年來頻頻在新能源領域內成功投運，助力新能源發電事業。
一、NT6000在生物質能發電控制的應用
0 引言
為了改變日益緊張的電煤供應，迫切需要尋找其他燃料來替代，此時生物質發電就出現在人們的眼前。生物質蘊含量極其豐富，是可在生能源的主要組成部分。生物質發電每年可減排CO2超10億噸，同時也使農民每年增收超過3000億元。我國為農業大國，生物質發電發展前景一片光明。
作為國內領先的熱工自動化與電廠信息化技術、產品與解決方案供應商，南京科遠V3A系統在生物質發電機組上也有較好的應用。已投運的項目有：江蘇國信淮安楚州秸稈發電DCS、國信鹽城生物質發電廠DCS、安能熱電集團宜城生物質發電2*12MW機組工程DCS、國信如東生物質發電廠DCS等，且目前已和武漢凱迪形成戰略合作伙伴，調試的生物質機組有1個，在生產的項目有5個。
下面就以安能熱電集團宜城生物質發電2*12MW機組工程DCS項目為例，將南京科遠V3A系統在生物質發電機組上應用做簡單介紹。
1 安能熱電集團宜城生物質發電2*12MW機組工程DCS項目介紹
該工程建設規模為2臺華西能源工業股份有限公司的75t/h生物質焚燒鍋爐和2臺青島汽輪機廠的15MW抽凝式汽輪發電機組。給水系統采用單母管制系統，設3臺電動給水泵，2臺除氧器。回熱系統采用兩級高壓加熱器,一級除氧器和兩級低壓加熱器組成五級回熱系統。汽凝結水系統為母管制，設3臺凝結水泵，正常為兩臺運行，一臺備用。
本工程主要燃料為秸稈，煙風系統采用單風機系統,鍋爐設送風機、引風機各一臺。鍋爐點火采用天然氣點火。鍋爐設置一套連續排污及定期排污系統。
本工程為2爐2機母管制機組，采用機爐電集中控制方式。2爐2機及循環水系統的控制設在一個集中控制室內。操作臺由LCD操作員站組成。DCS的機柜也設在機爐電集中控制室。部分機柜可能安裝在現場，安裝在現場的機柜必須能適應現場的工況條件，現場不設空調等設施。
生物質發電系統圖如下：
2 NT6000系統配置
NT6000 DCS控制系統由人機界面MMI（操作員站、工程師站）、控制網絡（ENET）、分散處理單元DPU(KM940)、I/O網絡（EBUS）和IO模件組成。本次工程單臺鍋爐配置了1對KM940冗余控制器和2臺操作站、汽機配置了1對KM940冗余控制器和2臺操作站、公用系統配置了1對KM940冗余控制器和2臺操作站。DCS網絡配置圖如下：
由上圖可以看出DCS網絡是完全對等的網絡結構，數據傳輸采用組播上行方式，克服了客戶機/服務器等網絡主-從依賴的缺欠。此外雙環形網絡在物理地址上是完全分開的，這就保證了任何一網絡發生異常不會影響到另外一層，在保證了最大限度的冗余的同時將網絡故障影響到機組正常運行的幾率降到最小。
公用系統中的循環水系統采用遠程IO柜的方式，NT6000 V3A系統IO模件采用了金屬密封的模塊化結構具有良好的散熱及電磁屏蔽性能，能較好克服現場復雜環境產生的干擾。遠程IO柜采用光纖通訊介質，提供了較高通訊速率的同時，也能避免周圍環境產生的電磁干擾，保證了遠程IO柜正常運行。
NT6000 V3A系統冗余控制器KM940采用了雙核400MHZ RISC 8247芯片，內置航天級實時操作系統-VxWorks，平均控制周期小于50ms。10ms的快速處理能力，適應FSSS、ETS等快速應用場合。該控制器極限工作溫度為-40℃～120℃，能適應各復雜的工作環境。
3 結束語
安能熱電集團宜城生物質發電2*12MW機組工程于2010年8月9日投運，投運至今DCS硬件利用率為100%，自動投入率高，滿足了機組安全生產。NT6000 V3A系統IO模件支持熱插拔，控制器組態支持在線下載無擾功能，同時也為DCS日常維護帶來了大大的便利，得到了用戶高度贊揚。NT6000 V3A系統在滿足了客戶各項需求的同時，也是節能減排工作做出卓越貢獻！
二、NT6000在垃圾焚燒發電控制的應用
0 引言
隨著我國社會的改革開放，經濟的發展，城市人口的增加和人民生活水平的提高，大中城市的垃圾排放量與日俱增，遠遠超出了城郊的消納和自然凈化能力，嚴重污染了環境。2005年《各地區城市市容環境衛生情況》顯示，當年全國生活垃圾無害處理率僅為51.7%。建設部2006年調查表明，全國600多座城市，有1／3以上被垃圾包圍。全國城市垃圾堆存累計侵占土地5億平方米，相當于75萬畝。有媒體報道稱，中國1/3以上的城市均深陷垃圾圍城困局。另有數據指出，現在中國除縣城之外的668個城市中，有2/3的城市處于垃圾包圍之中，1/4已經無垃圾填埋堆放場地。全國城市垃圾堆存累計侵占土地超過5億平方米，每年的經濟損失高達300億元。
垃圾的處理辦法，目前國內外主要采用堆埋法、堆肥法、焚燒法等。垃圾中含有大量有機物等可燃物質，也就是含有大量能量，焚燒是垃圾處理的一種新興的優良方法，具有減量化、無害化和資源化的特點。發展垃圾鍋爐，將垃圾在鍋爐中焚燒，利用焚燒的熱量產生蒸汽，用于供熱和發電，是解決城市垃圾的有效途徑。
作為國內領先的熱工自動化與電廠信息化技術、產品與解決方案供應商，南京科遠N6000 V3A系統在垃圾發電機組上也有較好的應用。已投運的項目有：重慶三峰卡萬塔江蘇泰興垃圾發電廠DCS、如東天楹環保能源公司DCS等。下面就以重慶三峰卡萬塔江蘇泰興垃圾發電廠DCS項目為例，將南京科遠NT6000 V3A系統在垃圾發電機組上的應用做簡單的介紹。
1 重慶三峰卡萬塔江蘇泰興垃圾發電廠簡介
該項目屬于改造項目，此次納入DCS控制范圍的有鍋爐、公用系統（除氧給水）以及鍋爐電氣。改造的垃圾焚燒爐日處理垃圾量300噸，采用1條從德國馬丁公司引進技術的垃圾焚燒線，每天24小時連續運行。工藝方框流程如下圖所示：
圖1 垃圾焚燒發電廠工藝流程圖
2 NT6000 控制系統配置結構簡介
NT6000控制系統（DCS）由人機界面MMI（包括操作員站和工程師站）、控制網絡（ENET）、分散處理單元（DPU）、I/O網絡(EBUS)和I/O模件等部分組成。
另外，DCS還通過Modbus或Profibus分別與空壓機系統、燃燒系統、液壓系統、吹灰系統、除塵系統等進行通信，操作員能直接在DCS畫面上對這些系統進行監視操作。
圖2 DCS系統配置圖
DCS控制系統由3對DPU共6只機柜組成，所有機柜均布置于電子設備間，本套DCS網絡配置簡單，只有一層控制網，各個機柜之間的通訊通過控制網完成。IO網絡在機柜內部，通過預制電纜實現控制器與IO卡件的聯接，施工方便，布線明顯。機柜內部只有少量的布線，結構清晰，空間大，由于內部機柜布線少、聯接方便、IO卡件通過接插件聯接等工藝，保證了機柜內部接線錯誤可能性很小。
3 垃圾焚燒爐的自動控制
垃圾焚燒爐的自動控制，難點在于燃燒的自動控制（ACC），由于鍋爐負荷、垃圾熱值、給料量、一次風流量、料層厚度之間存在較強的耦合性，如何做好這些參數的解耦，是燃燒自動控制的關鍵。
ACC控制方案主要通過ACC計算、主蒸汽流量調節、一次風流量調節、垃圾層厚調節、推料器和上下爐排速度控制、熱灼減量和燃燒位置控制、爐膛溫度和爐膛出口氧量控制、垃圾平均熱值計算等控制回路，實現對垃圾焚燒爐燃燒的自動控制。
在ACC控制方案中，各個控制回路通過串級模式、自動模式或手動模式（由操作員根據焚燒爐的運行情況進行選擇）對控制器的設定值或輸出值進行無擾切換控制，保證在焚燒爐任何情況下，都有合適的控制模式。
串級模式C：調節器的設定值是通過控制回路的計算值。
自動模式A：調節器的設定值是操作員手動設定值，輸出值是控制回路的計算值。
手動模式M：調節器的輸出值是操作員手動設定值。
從C-A、A-C、A-M、M-A都采用無擾切換原則，保證輸出不產生跳變。
圖3 垃圾焚燒爐ACC
4 結束語
該項目自投運以來，未出現一次硬件、軟件故障；各種控制功能完善，自動化程度高，大大減輕了操作人員的勞動強度，為垃圾發電廠節約了人力成本，贏得了用戶的高度贊揚。
三、NT6000在煤氣發電控制的應用
0 引言
近年來，高爐煤氣發電技術的應用推廣迅速，各大鋼鐵集團出于節能降耗、環境達標的目的，相繼建成并投產了多個利用富于高爐煤氣發電的企業電廠，有的甚至已經與國家電網并網，經濟效益和社會極為顯著。另外，焦爐煤氣為焦化企業副產品，焦爐煤氣發電技術的推廣應用，即實現了焦化企業的節能減排，同時又緩解了全國性大范圍電力和煤炭供應緊張的形式。
作為國內領先的熱工自動化與電廠信息化技術、產品與解決方案供應商，南京科遠N6000 V3A系統在鋼廠煤氣發電項目上也有較好的應用。已投運的項目有：南鋼1×220t/h鍋爐+1×50MW機組DCS等。下面就以南鋼1×220t/h鍋爐+1×50MW機組DCS項目為例，將南京科遠NT6000 V3A系統在煤氣發電機組上的應用做簡單的介紹。
1 南鋼1×220t/h鍋爐+1×50MW機組簡介
該工程建設規模為1×220t/h高溫高壓煤氣鍋爐和1×50MW高壓純凝式汽輪發電機組。給水系統采用單母管制系統，給水泵出口設冷母管，高壓加熱器出口設熱母管，并設有冷供管。設有兩臺電動定速給水泵。給水操縱臺采用兩路負荷調節系統，范圍分別為：主回路100％，旁路50％。除氧器一臺。回熱系統采用兩級高壓加熱器，一級除氧器和三級低壓加熱器組成六級回熱系統。汽輪機設有六段抽汽口，其中一段抽汽用于除氧器及三段抽汽母管；四段抽汽用于3號低壓加熱器加熱；五、六段抽汽分別用于2號、1號低壓加熱器加熱。其中二段抽汽為經減溫減壓后進入南鋼供熱管網。設2臺110％容量的凝結水泵，正常為一臺運行，一臺備用。
該工程主要燃料為高爐煤氣和焦爐煤氣，煙風系統采用雙風機系統，鍋爐設送風機、吸風機各兩臺，另外在冷風道內設置熱風再循環管。鍋爐點火采用焦爐煤氣點火。鍋爐設置一套連續排污及定期排污系統。排污水經鍋爐房及爐后的工業水無壓排水冷卻后由回收水泵打入凝汽器循環水的出水管進入冷卻塔。
該工程機爐采用分散控制系統完成主廠房內工藝系統的檢測和控制。DCS的功能主要包括DAS、MCS、SCS、FSSS及ETS。建立以CRT操作員站為監視和控制中心。運行人員在機爐控制室內，通過DCS實現機組啟動、停止、正常運行和異常工況的處理。
2 NT6000控制系統配置結構簡介
NT6000控制系統（DCS）由人機界面MMI（包括操作員站和工程師站）、控制網絡（ENET）、分散處理單元（DPU）、I/O網絡(EBUS)和I/O模件等部分組成。
圖1 DCS系統配置圖
DCS控制系統由5對DPU（含DEH）組成（如圖1），除循環水機柜布置于循環水泵房外，所有機柜均布置于電子設備間，本套DCS網絡配置簡單，只有一層控制網，各個機柜之間的通訊通過控制網完成。IO網絡在機柜內部，通過預制電纜實現控制器與IO卡件的聯接，施工方便，布線明顯。機柜內部只有少量的布線，結構清晰，空間大，由于內部機柜布線少、聯接方便、IO卡件通過接插件聯接等工藝，保證了機柜內部接線錯誤可能性很小。
另外，該工程的另一特點就是采用DCS與DEH一體化結構（如圖2），DEH液壓部件由南京汽輪發電機有限公司提供，DEH控制邏輯由汽輪廠的自控中心提供框圖，采用與DCS一致的軟硬件實現DEH的控制，從而提高了系統數據的共享性與操作維護的方便性。
圖2 DCS與DEH一體化
3 煤氣鍋爐的自動控制
與常規燃煤鍋爐類似，煤氣鍋爐按照各部分的功能大致分為汽水系統、風煙系統、燃燒系統、減溫減壓及公用系統幾個子系統。除燃燒子系統外，其它子系統的控制與傳統燃煤鍋爐類似。
高爐煤氣由外部接入，分為4路，分別進入鍋爐的4個角（每角4個燃燒噴嘴），參與燃燒；進入鍋爐和高爐煤氣混合燃燒的熱風分別進入鍋爐的4個角（每角4個燃燒噴嘴），參與燃燒；焦爐煤氣由外部接入，分為4路，分別進入鍋爐的4個角（每角2個燃燒噴嘴），參與燃燒。正常情況下，燃料為高爐煤氣，焦爐煤氣只是在點火的時候用到，平時只是作為保安氣（作為鍋爐燃燒過程中的爐膛溫度低時保護氣）。
燃燒過程中通過熱電偶和火焰觀測器來檢測爐膛溫度變化。通過調節高爐煤氣、焦爐煤氣、風的配比來調節鍋爐爐膛溫度（燃料配比一般為100%高爐煤氣，另外也有80%——90%高爐煤氣加20%——10%焦爐煤氣或者50%焦爐煤氣）。整個燃燒過程中爐膛溫度控制在1100±10℃左右。
4 結束語
該項目自投運以來，未出現一次硬件、軟件故障；各種控制功能完善，自動化程度高，大大減輕了操作人員的勞動強度，為鋼廠煤氣發電機組節約了人力成本，贏得了用戶的高度贊揚。
（敬請持續關注：科遠股份002380，NT6000分散控制系統DCS、SY系列智能一體化電動執行機構、SyncPlant管控一體化信息系統等，詳情請登錄 www.sciyon.com，關注新浪微博@科遠股份002380）
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