西门子PLC系统在垃圾焚烧发电厂的应用hrcg.docx

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1、Evaluation Warning: The document was created with Spire.Doc for .NET.西门子PLLC在垃圾圾焚烧发电电厂的应用用城市生活垃垃圾、工业业垃圾、医医院卫生废废弃物、淤淤泥和废橡橡胶轮胎等等垃圾焚烧烧处理技术术，利用垃垃圾焚烧的的余热发电电，变废为为宝，将是是今后环保保技术的一一个重要发发展方向。这种垃圾圾焚烧日处处理废物能能力为1350tt，余热锅锅炉的热容容量小，发发电机组小小，一般为为20兆瓦瓦以内。因因此，垃圾圾焚烧发电电厂的控制制系统比大大型电厂简简单得多。一般来说说，大型电电厂的主机机控制系统统是无法采采用PLCC来控制

2、的的，只有一一些辅机系系统才能够够使用PLLC。但是是，随着现现场总线技技术及微处处理器性能能的突飞猛猛进，高档档PLC集集散控制系系统已经成成功应用在在中型及较较复杂的控控制领域中中，例如，垃垃圾焚烧发发电厂就可可以使用高高档PLCC控制系统统，这样可可以大大降降低控制系系统的成本本。本本文将介绍绍某垃圾焚焚烧发电厂厂PLC控控制系统.2、控制系统统总体方案案介绍该集散控控制系统采采用Sieemenss S7-400系系列PLCC，Sieemenss公司的SS7-4000系列PPLC是990年代推推出的S77系列中的的大型机型型，具有完完善的功能能和强大的的通讯能力力，特别是是总线国际际标准

3、之一一的Proofibuus，得到到很多厂家家的支持，非非常有利于于分布式控控制系统的的使用，PProfiibus-DP总线线的通讯速速率可达112Mbpps。S77-4177H双机热热备系统和和ET2000M分布布式I/OO组成的PProfiibus-DP总线线网构成切切换结构，实实现故障时时的无扰动动自动切换换，可用在在安全性能能要求极高高的控制系系统中。但但是S7-417HH双机热备备系统造价价相对昂贵贵，为了减减少硬件投投资，可以以选用软件件双冗余(用4166CPU进进行双机热热备)，采采用分布式式I/O的的Proffibuss-DP现现场控制总总线，上位位机与PLLC之间采采用OSM

4、M/ESMM环形1000兆工业业以太网光光网进行通通讯, 上上位机采用用Intoouch77.1组态态软件进行行系统组态态。(1) 工工作原理垃圾经经自动给料料单元送入入焚烧炉的的干燥床干干燥，然后后送入炉排排，炉排在在脉冲空气气动力装置置的推动下下抛动垃圾圾，垃圾与与炉排片上上的均匀气气孔喷出的的助燃空气气混合燃烧烧，燃烧产产生的热量量由余热锅锅炉回收。余热锅炉炉产生的高高温高压水水蒸汽推动动汽机发电电，燃尽后后进入灰渣渣坑，由自自动除渣装装置排出。由主燃烧烧室挥发和和裂解出来来的烟气进进入第二、三级燃烧烧室，进行行进一步燃燃烧，使烟烟气的温度度高达10000，烟烟气在此停停留时间不不少于2

5、ss, 使有有毒的烟气气迅速分解解，后经烟烟气处理设设备及除尘尘设备(电电除尘、布布袋除尘)处理合格格后排入大大气。(2) 环保发电电厂主要设设备焚化化炉锅炉22台，每台台主要的技技术参数如如下:垃圾圾处理量: 8.333t/hh产生蒸汽汽量: 222.5tt/h过热热蒸汽压力力: 4.0MPaa过热蒸汽汽温度: 400炉膛温度度: 9880给水水温度: 145 汽轮轮机发电机机组一套，主主要的技术术参数如下下:主蒸汽汽压力: 3.9MMPa主蒸蒸汽温度: 3900发电电机主要的的技术参数数如下:功功率: 1120000kW出线线电压: 10.55kV频率率: 500Hz额定定转速: 3000

6、0r/miin功率因因数: 00.8励磁磁方式: 无刷励磁磁系统烟烟气处理系系统两套配套电气气供配电系系统该PLLC集散控控制系统II/O点数数有30000余点，其其中模拟量量300余余个。全厂厂的PLCC集散控制制系统图如如附图所示示。 3、上位位机监控系系统配置系统共共设4台操操作员站，11台工程师师站。其中中2台操作作员站用于于炉侧设备备的监控，包包括焚烧炉炉、锅炉两两套系统，烟烟气脱硫系系统，除灰灰系统;另另2台操作作员站用于于机侧设备备的监控，包包括汽机系系统、制给给水系统、废水处理理系统、电电气及其它它部分。炉炉侧的两台台操作员站站和机侧的的2台操作作员站均为为双机热备备。炉侧和和

7、机侧的操操作员站之之间功能独独立，不能能互换操作作。工程师师工作站，进进行系统软软件开发组组态和警报报顺序事件件记录，工工程师站将将能够作为为任一操作作员站完成成相关控制制监测功能能。工程师师站、操作作员站及PPLC之间间采用OSSM/ESSM环形1100兆工工业以太网网光网进行行互连通讯讯。操作系系统采用中中文Winndowss NT 窗口操作作系统。附附图 全厂厂PLC集集散控制系系统图 上位机机采用Inntoucch7.11组态软件件进行系统统组态。人人机界面主主要设计有有以下内容容:(1) 系系统工艺流流程显示 依据据设计院提提供的系统统工艺流程程图，按照照功能组区区域划分；(22)

8、顺控控系统操作作指导显示示 有有顺控步序序显示，即即顺控程序序步骤的状状态显示，以以及操作提提示等；(3) 调节系系统、调节节画面 回路手手操站，调调节参数与与参数趋势势的集中显显示；(4) 重要参数数趋势显示示 有有实时趋势势与历史趋趋势两种显显示;(5) 汽轮机状状态等参数数的棒图显显示;(6) 全局报警警显示 系统按按照功能区区分为若干干个报警组组，各个报报警组的报报警窗口分分布于相应应功能显示示窗口的上上方，全局局报警显示示提供集中中查看系统统所有报警警的能力，或或按优先级级、报警组组过滤查看看，并具有有全局报警警确认；(7) 报表管管理 提供日报报、月报打打印功能，打打印方式有有:定

9、时打打印、事件件驱动打印印、运行人人员召唤打打印，提供供历史报表表数据查看看功能;(8) PLCC系统状态态显示 提供系系统硬件网网络的查错错、维护功功能;(9) 多级地图图式菜单显显示；(10) 系统安安全级别定定义 为了保证证系统的安安全操作，设设计有三级级权限:工工程师级、高级操作作员级、操操作员级，操操作员级用用户可进行行系统正常常操作，高高级操作员员级用户除除具有操作作员级的功功能外，还还具有修改改调节参数数、修改时时间、查看看历史报表表、召唤打打印等功能能，程师级级拥有最高高权限，具具有高级操操作员级所所有功能，还还可进入开开发环境进进行组态修修改。 4、PPLC控制制系统配置置整

10、个个系统分11#、2#PLC主主站。1#PLC主主站分别控控制1#及及2#锅炉炉焚烧炉;2#PLLC主站分分别控制汽汽机系统、制给水系系统、废水水处理系统统、电气及及其它部分分。每个PPLC主站站分别由22个CPUU416-2DP(订货号:6ES7741622XL0110AB00)组成双双机热备，通通过实时冗冗余软件实实现控制系系统无扰动动换，确保保系统安全全稳定运行行，2个CCPU通过过MPI接接口进行相相互监视和和数据备份份，每个CCPU分别别通过CPP443-1工业以以太网通信信模块与上上位机进行行通信。SSiemeens的4416CPPU组成双双机热备，只只能通过软软件来实现现，因此称

11、称之为软冗冗余，原则则上CPUU315以以上的CPPU都可以以组成软冗冗余。用户户必需自己己编写冗余余管理程序序，把需要要冗余的数数据放在特特定的DBB里，在每每个扫描周周期里主CCPU就把把这些特定定DB里的的数据影像像到从CPPU中。软软冗余与硬硬冗余具有有开发人员员可以自定定义冗余数数据库的优优点，这样样可以大大大缩短在每每个扫描周周期中冗余余数据的影影像时间。控制制信号的输输入/输出出由相关EET2000M 分布布式I/OO模块完成成，采用“就近原则则”，以最最大程度减减少现场的的硬布线。每个ETT200MM分别有两两块IM1153-22通信模块块，分别挂挂在DP总总线上，组组成冗余的

12、的DP总线线。ET2200M采采用是Siiemenns 3000系列分分布式I/O模块，价价格低廉。每个ETT200MM可扩展88个I/OO模块，容容量可高达达128字字输入/1128字输输出，最大大传输速率率为12MMbps。本控制系系统由西门门子4000系列的CCPU4116-2组组成双机热热备，进行行数据冗余余，3000系列分布布式I/OO组成双冗冗余的DPP总线，是是性价比极极高的集散散控制系统统，在今后后的各种环环保电厂主主机控制及及大型发电电机组的辅辅机控制领领域中具有有极大的推推广价值。CPU4416具有有非凡的性性能，它二二进制指令令的执行时时间为0.08ss(CPUU417H

13、H为0.112s)，最大的的数字量IIO或模拟拟量IO高高达655536或44096点点。本集散散控制系统统有80000余条逻逻辑控制语语句，300个PIDD控制回路路，其中:带微分前前馈控制的的回路2个个，条件切切换输出的的回路100个，三冲冲量调节回回路2个，单单冲量调节节回路266个。系统统实时性可可靠性要求求较高。本集散散控制系统统中，PLLC完成全全厂逻辑顺顺序控制及及所有PIID回路控控制。其中中, 逻辑辑顺序控制制分以下几几个部分:(11) 1-2-3级级吹扫 其其目的是为为了确保11-2-33级燃烧室室风烟系统统相关设备备正常且信信道畅通，是是炉膛保护护要求的重重要操作之之一；

14、(2) 风机启动动；(3) 焚焚化炉锅锅炉吹扫 其目目的是为了了确保焚化化炉锅炉炉整个风烟烟系统相关关设备正常常且信道畅畅通，是炉炉膛保护要要求的重要要操作之一一；(4) 第第二级预热热 其目目的是为了了提高第二二级温度使使其达到设设定值，是是第一级预预热及第一一燃烧室燃燃烧器投入入的前提条条件;(5) 第一级预预热 目的是为为了提高第第一级温度度使其达到到设定值;(66) 顺序序停运；(7) 燃烧器器顺序点火火/停运；(88) 给料料系统自动动循环；(9) 除渣系系统自动循循环；(10) 渣坑水水位联锁控控制；(11) 吹灰系系统顺序控控制；(12) 锅炉保保护；(13) 主燃料料跳闸；(1

15、44) 料油油跳闸；(155) 正常常发电模式式；(16) 孤立运行行模式；(177) 汽轮轮机故障模模式；(18) 化学水水处理控制制；(19) 污水处理理控制。 5 、主要PPID控制制回路(1) 炉膛压力力调节系统统 此此系统为单单冲量调节节回路。按按系统工艺艺，炉膛应应保持一定定的负压值值(PT1101)，故故需对引风风机(PVV101)进行PII 调节。为防止引引风机变频频器运行过过大或过小小，造成锅锅炉熄火，调调节系统中中引入高、低限幅模模块。(2) 干燥炉排排温度调节节系统 此系统统为单冲量量调节回路路。按系统统工艺，进进入焚烧炉炉一燃室11#炉排的的垃圾含有有一定水分分，直接影

16、影响炉膛温温度，增加加1#-22#燃烧器器的负担。因此，从从三燃室引引入混合烟烟气进行干干燥。由于于三燃室混混合烟气的的温度较高高，故通过过调节干燥燥风机(TTV1088)使干燥燥炉排温度度(TE1108)维维持在设定定的工作范范围。(3) 再循环烟烟气温度调调节系统 此系系统为单冲冲量调节回回路。通过过调节再循循环风机(TV1009)使四四燃室烟气气温度(TTE1099)维持在在设定的工工作范围。 (4) 一一燃区炉膛膛温度调节节系统 此此系统为条条件切换多多输出调节节回路。按按系统工艺艺，焚烧炉炉一燃室分分为起炉运运行和正常常运行两个个阶段。在在起炉运行行阶段，炉炉膛温度(TE1001)主

17、要要由1#-6#燃烧烧器的燃油油量来控制制，通过调调节1#-6#燃烧烧器回油调调节阀(HHV1077、HV1111、HHV1177、HV1121、HHV1277、HV1131)来来维持系统统对炉膛温温度(TEE101)的要求。在正常运运行阶段，炉炉膛温度主主要靠1#-4#炉炉排上垃圾圾的燃烧来来维持，通通过调节11#-4#炉排的排排风调节阀阀(HV1104、HHV1144、HV1124、HHV1344)(送风风机转速一一定，排风风调节阀可可调节送风风量)来控控制1#-4#炉排排上垃圾的的燃烧，从从而达到系系统对炉膛膛温度(TTE1011)的要求求。此调节节过程将直直接影响炉炉膛负压，为为防止炉

18、膛膛负压的减减少对系统统的影响，当当炉膛负压压突破一定定值时(如如小于1kkpa)，对对排风调节节阀限幅。 (5) 锅锅炉汽包水水位调节系系统 此系统为为三冲量调调节回路。通过采用用给水流量量(FT1101)、蒸汽流量量(FT1103)和和汽包水位位(LT1102)主主信号一起起对给水调调节阀(LLV1022)进行PPI调节，使使汽包水位位保持在设设定范围内内，以适应应锅炉的蒸蒸发量。(6) 过热蒸蒸汽温度调调节系统 系统统将减温器器后蒸汽温温度(TEE116)作为前馈馈信号引入入调节，与与过热蒸汽汽温度(TTE1199)主信号号一起对减减温水调节节阀(TVV119)进行PII调节。(7) 汽

19、机前前压调节系系统 此系统为为条件切换换输出调节节回路。正正常发电时时，利用汽汽轮机与旁旁路系统平平衡配置，通通过汽轮机机同步控制制器调速汽汽门来调节节主汽门前前压力(PPT3022)，使其其稳定在工工作压力上上下。当发发电机甩负负荷时，控控制旁路蒸蒸汽调节阀阀(PV3302)，退退出自动状状态。(8) 减温减压压器温度调调节系统 减温温减压器共共有两项调调节任务:调节喷水水量维持减减压后蒸汽汽温度在工工作范围内内；调节减减压阀的开开度维持减减压后蒸汽汽压力在工工作范围内内。 本调调节系统通通过减温水水调节阀(TV3227)来调调节减温减减压器后温温度(TEE327)，使其稳稳定在工作作温度上

20、下下。(9) 减减温减压器器压力调节节系统 此系统统为条件切切换输出调调节回路。在低负荷荷状态时，本本调节系统统通过调节节蒸汽旁路路调节阀(HV3002)来维维持减温减减压器后压压力(PTT325)，使其稳稳定在设定定工作范围围内。当处处于甩负荷荷状态时，调调节系统来来调节蒸汽汽调节阀(PV3225)。(100) 低压压分汽缸压压力调节系系统 此系统为为双调节器器条件切换换单输出回回路。低压压分汽缸的的蒸汽在正正常发电模模式下来自自汽轮机的的抽汽;当当发电机处处于甩负荷荷状态或汽汽轮机故障障状态时，则则来自于主主蒸汽经减减温减压器器后的一部部分蒸汽(而另一部部分蒸汽则则进入高压压冷凝器)。本调

21、节节系统根据据系统要求求，通过调调节蒸汽调调节阀来安安全合理的的分配这两两部分蒸汽汽。当高压压蒸汽冷凝凝器的压力力(PT3327)小小于0.22Mpa时时，调节系系统通过调调节蒸汽调调节阀(PPV3266)来维持持低压分汽汽缸压力(PT3226)，使使其稳定在在设定工作作范围内。当高压蒸蒸汽冷凝器器的压力(PT3227)大于于0.2MMpa时，调调节系统通通过调节蒸蒸汽调节阀阀(PV3326)来来维持高压压蒸汽冷凝凝器的压力力(PT3327)，使使其稳定在在设定工作作范围内。 (11) 除氧器液液位调节系系统 此系统为为条件切换换输出调节节回路。正正常发电模模式时，大大量的凝结结水由凝汽汽器通

22、过低低加直接送送回到除氧氧器，不通通过疏水箱箱，除氧器器的补给水水通过调节节进水调节节阀(LVV304_1)，实实现除氧器器液位(LLT4044)的恒定定。当汽轮轮机故障状状态时，大大量的凝结结水从高压压冷凝器聚聚到疏水箱箱，除氧器器的补给水水则通过疏疏水箱输送送，除氧器器液位(LLT4044)通过调调节进水调调节阀(LLV3044_2)，实实现液位的的恒定。 6、结束语该PLC集散控制系统经两年多的运行证明，各项技术指标均达到国际先进水平，主要表现如下:(1) 燃烧效率高 垃圾在炉排上与空气混合均匀燃烧充分，垃圾燃尽率高；(2) 回热效率高 余热锅炉分布在主炉膛和烟道中，可充分吸收垃圾燃烧热

23、量，正常燃烧热效率80%以上，即使水份很大的生活垃圾，燃烧热效率也在70%以上；(3) 处理垃圾范围广泛 能够处理工业垃圾、生活垃圾、医院垃圾废弃物、废弃橡胶轮胎等；(4) 运行维护费用低 炉排采用了整块设计维护量小，自动控制水平高，运行人员少；(5) 可靠性高 经过近半年运行表明，此焚烧炉故障率非常低。(6) 排放物控制水平高 由于采用二级烟气再燃烧和先进的烟气处理设备，使烟气得到了充分的处理。经长期测试，烟气排放物中CO含量110PPM，HC含量23PPM，NOx含量35PPM，完全符合欧美排放标准。烟气在二、三级燃烧室燃烧时温度达1000，并且停留时间达2s以上, 可使二恶英基本分解，烟气中二恶英的含量为0.04ng/m3, 远低于欧美标准0.5ng/m3.