苏志辉

摘 要：文章介绍了从化垃圾焚烧发电厂DCS系统全厂一体化应用，分别对母管制垃圾焚烧发电厂运行特点、母管制垃圾焚烧发电厂控制需求、从化垃圾焚烧发电厂DCS控制系统进行分析。

关键词：母管制垃圾焚烧发电厂；DCS；全厂一体化

1 概述

目前，我国的垃圾焚烧发电厂基本上都采用母管制运行方式。而大部分垃圾发电厂，锅炉采用DCS系统+PLC系統控制方式，汽轮机数字式电液控制系统采用另外一套DCS系统或WoodWard505调节器控制，烟气净化系统、化学除盐水处理系统一般也都采用独立的PLC系统控制，为便于全厂统一在中控室进行监控，相互之间采用通讯的方式连接。一旦发生通讯故障，中央控制室就无法监控各个子系统，监控不到的子系统就进入自动化孤岛状态，非常不安全。本文针对此现状在从化垃圾焚烧发电厂实现了DCS全厂一体化控制，下文加以详细说明。

2 母管制垃圾焚烧发电厂运行特点分析

2.1 单台垃圾焚烧炉的主蒸汽压力都不稳定

母管制垃圾焚烧发电厂存在的突出问题：单台垃圾焚烧炉的主蒸汽压力都不稳定。这是因为进入各台垃圾焚烧炉的垃圾热值不稳定所造成的。众所周知，国外的垃圾是分类的，因此热值比较稳定。而国内垃圾基本上不分类，所以尽管进入垃圾焚烧炉的垃圾给料量是可以控制的，但是每一时刻进入垃圾焚烧炉的垃圾热值实际上是无法确定的；特别是在天气潮湿的情况下，垃圾热值波动很大，从而导致单台垃圾焚烧炉的主蒸汽压力都不稳定；进而影响到整个主蒸汽母管的压力也总是不稳定。这就会严重影响汽轮机的正常运行。

2.2 母管制垃圾焚烧炉的主蒸汽温度采用DCS控制可以稳定

尽管母管制垃圾焚烧炉由于垃圾的热值不确定而导致主蒸汽压力不稳定，但是单台垃圾焚烧炉的主蒸汽温度，采用DCS系统以后是可以稳定控制的。这是因为现代化的垃圾焚烧炉绝大多数采用了喷水减温的技术方案。实践证明，DCS系统采用串级控制技术后，只要控制减温水的调节阀，只要调节阀质量比较好，泄漏量小，DCS是可以成功地把垃圾焚烧炉的主蒸汽温度控制在规定的范围之内。

2.3 母管制汽轮机对于主蒸汽温度变化十分敏感

由于汽轮机的汽缸壁厚薄不均匀，因此对于主蒸汽温度变化十分敏感。当主蒸汽温度变化剧烈时，由于热胀冷缩的原因，会导致汽轮机各部分的热应力严重不均匀；甚至会导致汽缸壁出现裂缝或者导致大轴弯曲。而采用一体化控制的DCS和DEH后，垃圾焚烧炉的主蒸汽温度通过DCS系统，可以控制得十分稳定；同时，汽轮机本身各点的温度，也可以通过DCS系统得到严密的监控，因而为汽轮机的安全运行提供了可靠保证。

3 母管制垃圾焚烧发电厂“全厂一体化”控制需求

母管制垃圾焚烧发电厂“全厂一体化”控制是根据以下几个方面的要求而提出来的：

3.1 信息化（Information）时代对于DCS的要求

70年代DCS刚刚推出时，主要是用于控制。40多年过去了，DCS仅仅用于控制，就是一个过时的、陈旧的观念了。当代的DCS系统，由于其软硬件的飞跃发展，已将SCADA等多种信息整合技术与工程师梦寐以求的控制品质和安全特性相融合，成为一个理想的综合信息系统，不仅仅可以实现良好的控制功能，而且已经成为最好、最及时的信息集成工具。

因此，进入21世纪的垃圾焚烧发电行业，陆续有垃圾焚烧发电工程项目推出全厂DCS一体化控制解决方案。就是要采用最先进的DCS系统和最先进的信息集成技术，不仅仅要实现先进的控制方案，而且要实现先进的信息管理模式。

3.2 消灭“自动化孤岛”现象对于DCS的要求

由于现在的DCS系统完全有能力取代原有的辅助控制系统，因此坚决消灭垃圾焚烧发电厂的“自动化孤岛”现象完全可能。即采用先进的网络技术和通讯技术，将地理位置分散的各辅控子系统连接成全厂辅控网络，在维持原有控制设备分散控制的同时，在中央控制室实现对辅助控制系统的集中监控。

传统垃圾焚烧发电厂辅助控制系统种类繁多，数据获取困难，在电厂内部形成多个信息孤岛。高成本的投入换来的却是运营成本增加，维护工作量增大、可靠性能的降低。以前采用PLC的烟气净化系统、化学除盐水处理系统、蒸汽吹灰系统、脉冲吹灰系统、循环水泵房控制系统及工业水泵房控制系统等，现在可以全部设置新一代DCS系统的远程I/O模块。这些就地的远程I/O模块负责实时信息的采集和控制指令的输出。它们用光纤或者双绞线和集控室的DCS系统相连，从而可以节省大量控制电缆。

3.3 现代化的管理模式对于DCS的要求

现代化的管理模式，要求充分提高企业的经济效益。其中一个重要方面，就是要在垃圾焚烧发电厂实现“全能值班员”制度。即垃圾焚烧发电厂的运行人员，必须同时具有监控操作全厂所有控制系统（包括机炉电和全厂辅机系统）的能力。因此整个中央控制室内，不再严格地分为司炉、司机和电气值班。任何一个运行人员，根据授权，可以在任何一台LCD上，分别控制锅炉、汽机、电气或者是垃圾焚烧发电厂的任何一个辅机系统。

综上所述，现代化的管理模式，要求用一套DCS系统，覆盖全厂，从而可以对全厂所有的运行设备和生产状况实现全面的监控。坚决不在许多辅机设备系统旁边，再设置值班人员。包括烟气净化车间和化学除盐水处理车间，也要把运行人员减到最少。由此可见，PLC不能再用。因为一旦出现了PLC形成的“自动化孤岛”，往往就得在孤岛现场设置值班人员。为此从化垃圾焚烧发电厂DCS系统决定实施“全厂一体化”解决方案，来全面提高整个垃圾焚烧发电厂的自动化水平、信息化水平和管理水平。

4 从化垃圾焚烧发电厂DCS控制系统

从化垃圾焚烧发电厂DCS控制系统采用艾默生公司OVATION系统，OVATION系统是最早用于辅网一体的控制系统，同时也是应用最为成功的系统。OVATION系统采用先进的分散式数据库结构，辅控网络局部中断，相关控制不受影响；服务器离线，整个网络控制不受影响。同时OVATION系统支持远程控制器和远程的IO站，可以有效分散在偏远控制现场，并大量节省硬件成本。本项目DCS系统控制实际I/O点数达5500点，在中央控制室实现对全厂的集中监控。

全厂DCS系统共配置11个过程控制站，分别为：1#焚烧炉系统、1#ACC系统、2#焚烧炉系统、2#ACC系统、汽机系统、DEH系统、电气系统、1#烟气系统、2#烟气系统、化水系统、公用系统，完成对整个垃圾焚烧发电厂各系统的监视和控制。

全厂监控操作站：共配置7个操作员站（分别为：焚烧炉OS1、焚烧炉OS2、汽机OS3、DEH OS4、ECS OS5、烟气OS6、公用OS7）、1台工程师站。

全厂DCS系统控制范围：垃圾运输的称重地磅系统，焚烧炉辅机及ACC系统，余热锅炉系统，烟气净化系统，汽机本体及辅机系统，DEH系统，化学除盐水处理系统，蒸汽吹灰系统，脉冲吹灰系统，全厂公用系统。

5 结束语

从化垃圾焚烧发电厂采用艾默生公司的OVATION系统实现DCS全厂一体化控制，该项目1#焚烧炉于2016年12月28日正式点火烘炉，整体项目已进行到预运营阶段，全厂DCS系统运行良好、稳定可靠。实践证明，DCS系统全厂一体化监控，有效提高了全厂自动化控制水平，消除各子系统信息孤岛和数据隔离现象。帮助垃圾焚烧发电厂提升管理效率和效益，降低工人劳动强度，提高生产效率，创造良好的工作、生活环境。随着DCS系统功能越来越强大，控制软件越来越完善成熟，未来的垃圾焚烧发电厂必然走“全厂一体化”的道路，这是历史发展的必然趋势。