瓦斯发电机组控制系统升级改造方案.docx

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瓦斯发电机组控制系统升级改造方案

瓦斯发电机组控制系统升级改造

考

察

报

告

瓦斯发电工区

2019年2月22日

一、胜动瓦斯发电机组控制系统现状

2004年以来，胜动集团生产的低浓度瓦斯发电机组，先后主要配套了TEM、EAM2、TEM2控制系统。

2004年，胜动生产的瓦斯机组主要配套使用TEM控制系统，该控制系统成本低，配件易购买，维护简单，但自动化程度低，主要依靠运行人员手动操作。

2010年，胜动集团为了提高控制系统的自动化程度，胜动设计院自主研发了EAM2控制系统，该系统核心部件主要由胜动集团研发生产，但故障率高，配件供应不足。

2012年以后，为了解决TEM控制系统和EAM2控制系统弊端，胜动集团在TEM的基础上研发了TEM2控制系统，该系统核心部件实现了全进口化，并且该控制系统自动化程度比TEM控制系统高，故障率比EAM2系统低。

TEM2控制系统优点：

1、就地柜放置于机组旁边，主要包含发电机主控制器、空燃比控制器、调速控制器、点火控制器、智能显示屏、各类采集数据模块、电压控制模块、大功率电源等，几乎所有的控制功能全部集中到该柜中。

2、对于发电机组控制系统，选用捷克科迈公司、丹麦DEIF公司和利时、蓝普锋等控制系统研发上领先企业的产品。

3、通过物理接口采集发动机参数，包括：

缸温、排温、油温、水温、油压、水压、油位、燃气调节器位置反馈、空气开度反馈等，转速、电气参数等采用通讯的方式从科迈控制器读取。

可以有选择地对燃气机参数进行记录和查询，所有事件均进行记录。

4、机组运行控制与保护通过ECU与科迈控制器配合完成，ECU的控制指令全部通过物理线路实现。

5、全自动空燃比控制算法是基于燃气机全工况的控制算法，包含：

启动、怠速、额定空载、加载、减载等不同运行阶段的控制逻辑，具备自标定功能。

二、焦煤瓦斯发电机组控制系统存在问题及解决措施

1、存在问题

（1）EAM2是胜动集团科研所自主研发产品，核心部件配件生产量少，并且已经出现缺货。

（2）EAM2是胜动集团自主研发的新产品，故障率和原始问题较多，技术力量不足，并且不被胜动领导层关注和重视，已经被淘汰。

（3）燃气进气系统控制执行器出现故障和问题，厂家技术人员长期解决不彻底，造成瓦斯发电机组效率低，安全隐患多，不利于安全、经济运行。

（4）线缆老化，信号干扰严重，缸排温显示异常，造成瓦斯发电机组不能高功率运行，机组效率和瓦斯气利用率低。

2、解决措施

计划对罗庄瓦斯发电站2台大修机组控制系统升级改造为TEM2控制系统，与罗庄瓦斯发电站前期安装的EAM2控制系统进行对比运行效果。

三、现场考察情况

1、平煤首山瓦斯发电站

2019年2月20日，由瓦斯发电工区巫豪鑫、许全有，生技科张建组成的控制系统考察组，对平煤集团首山瓦斯发电站进行现场考察。

首山瓦斯发电站项目始建于2014年5月，总投资4500余万元，其中环保投资近400余万元。

目前安装山东胜动油田胜利动力机械集团有限公司生产的6台700FZ-PWWD-TEM2-4型发电机组，优化了原冷却塔系统，采用卧式多风扇水箱闭式冷却方式，提高了机组冷却效果。

现场询问了李彬彬站长一些焦煤瓦斯发电站存在的问题，具体如下：

（1）TEM2控制系统的优点

a.TEM2燃气控制使用的是一体式执行器，故障率低，控制精度高。

首先，蝶门和控制器分开一段距离，很好的解决了控制器进水烧坏的情况。

其次，蝶门材质进行了升级，更加耐腐蚀和防止卡滞。

b.节气门控制器采用进口德国海因茨曼的控制器和执行器，故障率低，信号反馈准确。

同时具有长时间通电，不损坏执行器的优点。

c.调压阀采取膜片式，调压精度高，始终能够让进气管保持稳定的压力，避免机组出现开、停机超速和运行过程中功率波动。

d.由于气体干净，进入机组进行了过滤，机组上没有安装阻火器，只是在机组前安装一台DN200阻火器，用于机组回火。

（2）主控室监控机有哪些功能

a.监控机在就地柜安装一个，主要用于机组的启动、停止、巡视时功率的调节和检修时的查看。

b.主控室安装相同的一台，主要机组参数的监视，燃气开度调节。

保证机组安全、稳定、高效运行。

2、山西襄煤集团七一煤矿君发瓦斯发电站

2019年2月21日，由瓦斯发电工区巫豪鑫、许全有，生技科杜新宇组成的控制系统考察组，对襄煤集团七一煤矿君发瓦斯发电站进行现场考察。

君发瓦斯发电站于2016年9月开始建设，2017年4月竣工并通过验收，总投资5070万元，选择山东胜利动力集团生产的10台700GFZ-PWWD-TEM2-4型发电机组配套JFG5005-6/10500发电机，发出10kV电力经SZ11-12500/35变压器升至35kV，经君良线接入襄垣下良变电站并入国家电网。

现场询问了赵飞站长一些焦煤瓦斯发电站存在的问题，具体如下：

（1）运行和维修情况

a.电站中胜动集团生产的设备全部保运，并负责机组的日常保运和中修。

b.检修过程中，700型机组的排气管和垫子进行了多次改进，现在使用的排气管比较耐用，不需要经常更换。

他们也保运过600型机组，阻火器、排气管、排气垫子、经常进行检修，使用大量的人力、材料、配件还影响发电量。

c.高压点火和缸排温信号进行分离，做成两个线槽，解决了高压点火系统对缸排温信号的干扰。

线插头改造成了12芯的小插头，震动对插头的影响减小，插头接触不良的现象消失，从而保证了机组缸排温信号的正常显示。

（2）主控室监控机有哪些功能

a.监控机在就地柜安装一个，主要用于机组的启动、停止、巡视时功率的调节和检修时的查看，这部分和平煤首山情况相同。

b.主控室安装3台电脑，实现1台电脑监视4台机组的功能，主要监视机组的参数，调节燃气开度。

保证机组安全、稳定、高效运行。

四、瓦斯发电机组升级改造方案

1、冷却方式：

沿用前期冷却方式，不需要进行改制。

2、润滑部分：

沿用前期润滑部分，不需要进行改制。

3、燃气进气部分：

增加进气管路，采用两路进气方式。

即：

增加一个电动蝶阀、两个膜片式调压阀、两个海因茨曼一体式执行器燃气阀，一个燃气过滤器。

燃气过滤器

电动蝶阀

膜片式调压阀

海因茨曼一体式执行器燃气阀

4、排气部分：

沿用前期排气部分设计，不需要进行改制。

5、空气进气系统：

采用两个现用的空气滤清器。

6、混合气进气系统：

更换两个6HDK混合器，空气与燃气在混合器内混合后，分两路分别进入两个H145增压器，增压后的混合气分别直接进入对应的中冷器进行冷却。

7、调速器部分：

改造更换采用德国海因茨曼DC6电子调速及2080执行器。

增加开度反馈功能。

德国海因茨曼DC6电子调速器2080执行器

8、增加就地控制柜，采用ECU进行信号采集和处理，主控模块进行控制，能够实现一键启动，自动调压，自动储能，同期控制等功能，具备监控齐全，安全可靠等特点。

控制柜安装有触摸屏，通过232通讯采集ECU数据并直观显示，操作简单。

就地柜内部就地柜外部

9、断路器柜部分：

对现有的断路器柜进行改造，增加信号通讯线与控制线，实现与就地柜的通讯与反馈，实现远程监控功能。

10、走线盒部分：

改造更换新型走线盒，并去掉CU50传感器及压力传感器，使用PT100及电流信号的油压传感器。

11、控制电缆部分：

对全机控制电缆进行更换，增加控制电缆和通讯电缆。

12、选择性增加远程控制柜，可以远程实现就地控制的操作功能，便于统一管理和时时监控（选加）。

平煤首山瓦斯发电站远程控制柜襄煤七一君发瓦斯发电站远程控制台

三、升级改造后的机组优势

1、适当提高机组功率，升级改造后的机组可以稳定运行在90%额定功率左右（需根据现场勘察确定发动机其他部件的完好性）。

2、真正实现全工况24小时自动控制

（1）TEM2系统，按照标定参数，配置启动自动寻找空燃比功能，机组的一次性启动成功率接近100%，马达非正常使用损坏将被杜绝；

（2）根据现场运行状况完成标定的空燃比参数将保证机组始终运行于最佳空燃比状态，机组运行更加平稳，避免了粗暴的工作过程，有助于延长机组使用寿命，降低部件损坏率；

（3）功率及功率因数等目标设定值将实现全自动控制，无需人为参与，加减载过程全部由功率控制单元与空燃比控制单元配合完成，工作状态切换平稳；

（4）TEM2系统对于边界工况有很高的自适应能力，可以应对可能的燃料成份及压力波动，因而可以充分保证机组运行安全。

3、系统可靠性大大提高、维护难度降低、维护工作量及运行成本减少

系统硬软件及各执行部件均已是成熟应用，可靠性大幅提高。

此外，由于机组相对手动调节运行更为平稳、控制更为精确，因而需要的维护工作量也得到了很好地控制，相应的运行成本也有效降低。