CN119596775A - 一种大型燃气轮机发电机组gscc-ics智能控制系统 - Google Patents

Abstract

本发明提出了一种大型燃气轮机发电机组GSCC‑ICS智能控制系统，DCS控制系统产生的实时数据通过OPC服务器向网络发送符合OPC通讯协议的数据，GSCC‑ICS服务器中的OPC客户端接收OPC服务器中的数据，在GSCC‑ICS服务器内部进行处理后再通过OPC协议将控制指令传送至DCS的OPC服务器，OPC服务器接收到GSCC‑ICS的控制指令后，通过自身的控制系统到达设备，进而控制设备。该控制系统在现有DCS的基础上，实现大型发电机组一键启停、故障预警及处理、自动定期、设备智能控制的多种控制模式，以实现大型发电机组无人值守。

Description

一种大型燃气轮机发电机组GSCC-ICS智能控制系统

技术领域

发明涉及自动化控制技术领域，尤其涉及一种大型燃气轮机发电机组GSCC-ICS智能控制系统。

背景技术

当前发电机组在设计和建设过程中虽然已经使用DCS控制整个机组，但是绝大多数仅仅是实现了远方控制，并没有实现整个机组的一键启停、故障预警及处理、自动定期工作、设备智能控制等功能，所有操作均需要操作人员自主判断，手动控制，不同的操作人员有不同的操作手法，造成大型机组的操作过程千差万别，其中很多不规范操作对设备寿命以及环保、节能等有诸多不利影响。

同时由于系统仅仅实现远程操作，在操作量集中的机组启停过程中操作量极大，四五个小时操作量可能达到四五千次，需要操作人员多，操作量大，很容易发生交叉操作和误操作，酿成事故；另外现有DCS一般不具备故障预警及处理功能，事故发生前及事故发生时均需要人工判断及处理，及时性不足，并且现有DCS控制系统不具备自动定期工作功能。

发明内容

本发明的目的在于，解决现有技术的不足之处，提出一种大型燃气轮机发电机组GSCC-ICS智能控制系统，该控制系统在现有DCS的基础上，实现大型发电机组一键启停、故障预警及处理、自动定期、设备智能控制的多种控制模式，以实现大型发电机组无人值守。

本发明的一种大型燃气轮机发电机组GSCC-ICS智能控制系统，DCS控制系统产生的实时数据通过OPC服务器向网络发送符合OPC通讯协议的数据，GSCC-ICS服务器中的OPC客户端接收OPC服务器中的数据，在GSCC-ICS服务器内部进行处理后再通过OPC协议将控制指令传送至DCS的OPC服务器，OPC服务器接收到GSCC-ICS的控制指令后，通过自身的控制系统到达设备，进而控制设备。

优选的，GSCC-ICS通过OPC客户端接收到数据；

接收的数据一路进入存储硬盘，存储的数据可通过人机界面展示，也可通过智能控制软件包进行数据分析后，结合实时数据分析现场设备，实现故障预警功能；

接收的数据另一路进入图中标注的各模块进行实时数据运算，运算后的数据一路进入存储硬盘，另外一路返回OPC客户端，通过OPC客户端将运算后的控制指令返回至DCS对设备进行控制。

优选的，GSCC-ICS的控制模式包括：一键启动、一键停运、自动定期工作、设备故障及处理、设备智能控制。

优选的，一键启动模式的控制方法为：

循环水系统启动、A循环水泵启动、B循环水泵启动、C循环水泵启动、开式水系统启动、A开式水泵启动、B开式水泵启动、闭式水系统启动、A闭式水泵启动、B闭式水泵启动、凝结水系统启动、A凝结水泵启动、B凝结水泵启动、C凝结水泵启动、脱硝系统启动、#1稀释风机启动、#2稀释风机启动、高压给水系统启动、A高压给水泵启动、B高压给水泵启动、中压给水系统启动、A中压给水泵启动、B中压给水泵启动、低压给水系统启动、调压站冷却水升压系统启动、A调压站冷却水升压泵启动、B调压站冷却水升压泵启动、调压站启动、轴封真空系统启动、A真空泵启动、B真空泵启动、A基本热网加热器疏水泵启动、B基本热网加热器疏水泵启动、A增压机启动、B增压机启动、热网系统启动、热网循环水系统启动、A热网循环水泵启动、B热网循环水泵启动、C热网循环水泵启动、尖峰热网加热系统启动、A尖峰热网加热器疏水泵启动、B尖峰热网加热器疏水泵启动、基本热网系统启动、基本热网1系统启动、基本热网2系统启动、一键总启动、机组启动前准备、燃机启动并网及升温升压、汽轮机冲车、汽轮发电机并网、并网升负荷投协调。

优选的，一键停运模式的控制方法为：

循环水系统停运、A循环水泵停运、B循环水泵停运、C循环水泵停运、开式水系统停运、A开式水泵停运、B开式水泵停运、闭式水系统停运、A闭式水泵停运、B闭式水泵停运、凝结水系统停运、A凝结水泵停运、B凝结水泵停运、C凝结水泵停运、脱硝系统停运、#1稀释风机停运、#2稀释风机停运、高压汽包停机上水、高压给水系统停运、A高压给水泵停运、B高压给水泵停运、中压汽包停机上水、中压给水系统停运、A中压给水泵停运、B中压给水泵停运、低压汽包停机上水、低压给水系统停运、调压站冷却水系统停运、A调压站冷却水升压泵停运、B调压站冷却水升压泵停运、轴封真空系统停运、A真空泵停运、B真空泵停运、热网循环水系统停运、A热网循环水泵停运、B热网循环水泵停运、C热网循环水泵停运、尖峰热网系统停运、A尖峰热网疏水泵停运、B尖峰热网疏水泵停运、基本热网系统停运、A基本热网疏水泵停运、B基本热网疏水泵停运、基本热网1系统停运、基本热网2系统停运、A增压机停运、B增压机停运、一键总停运、机组停机前准备、机组降负荷、汽轮机停机、燃机停运、停机后处理。

优选的，自动定期工作模式的控制方法为：

凝结水泵切换、中压给水泵切换、高压给水泵切换、稀释风机切换、循环水泵切换、开式水泵切换、闭式水泵切换、真空泵切换、轴加风机切换、增压机切换、调压站冷却水泵切换、尖峰热网加热器疏水泵切换、基本热网加热器疏水泵切换、热网循环泵切换、低压预热器热网再循环泵定期启停、开式水自动滤水器定期反洗、热网滤水器定期反洗、发电机漏氢试验、柴发定期启动试验、汽机阀门活动试验、凝汽器胶球系统定期投运、真空严密性试验、机组补水率试验、汽机直流润滑油泵定期启动试验、高中低压汽包定期排污。

优选的，设备故障及处理模式的控制方法为：

汽包水位异常、主汽温超温、主汽减温水调门故障、再热减温水调门故障、再热汽温超温、低压上水调门故障、中压上水调门故障、高压上水调门故障、高压给水泵故障、高压给水泵勺管开度异常、中压给水泵故障、凝结水泵故障、凝结水指标异常、凝汽器水位异常、给水指标异常、炉水指标异常自恢复、基本热网加热器跳闸、尖峰热网加热器跳闸、热网回水压力低、热网给水泵抢水、热网循环泵故障、燃机进口天然气压力低、闭冷水温度高、闭冷水箱水位低、闭冷水泵轴承温度异常升高、轴封压力异常、真空泵汽蚀、凝汽器真空异常降低、凝汽器循环水管脏污、循环水泵故障、氮氧化物排放超标。

优选的，设备智能控制模式的控制方法为：

高压给水泵智控、中压给水泵智控、凝结水泵智控、循环水泵智控、脱硝风机自动定期智控、闭式冷却水泵智控、开式冷却水泵、尖峰热网疏水泵智控、基本热网疏水泵智控、调压站冷却水泵智控、真空泵智控、热网循环水泵智控。

本发明的优点及技术效果在于：

本发明的一种大型燃气轮机发电机组GSCC-ICS智能控制系统

本发明通过OPC网络通讯协议与DCS交换数据，采集的数据在GSCC-ICS服务器中安装的控制软件及智能控制软件包进行运算，完成一键启停、故障预警及处理、自动定期、设备智能控制等功能。

本发明是在DCS系统外安装GSCC-ICS控制系统，通过OPC通讯与DCS控制系统交换数据。所有采集的数据通过GSCC-ICS运算后再通过OPC通讯将指令发送至DCS控制系统，通过DCS控制现场设备，从而实现大型发电机组的全方位智能控制。

GSCC-ICS为一套完整的电脑软硬件，包括一台电脑、一套GSCC-ICS控制软件、智能控制软件包、通讯软件。物理结构简单，仅通过一根网线与DCS连接，对安装环境无要求。

本发明不改变原来的DCS控制系统逻辑，全面保留原操作逻辑，保留原操作人员的习惯。操作人员在任何时候均可无扰切除GSCC-ICS系统，也可在任何时候无扰投入GSCC-ICS系统。

本发明不要求增加原DCS系统的任何硬件，不改变原DCS系统的完整性，本发明仅作为原DCS的智能控制大脑。

本发明不要求增加或改变现有大型发电机组的工艺系统。

通过本发明，可以实现大型发电机组的高度智能化控制，具备以下收益：

1.安全：所有操作均自动判断操作许可条件，仅当允许的时候才发出指令进行操作，条件不允许时禁止发出指令，充分保证操作安全。

2.标准化操作：大型发电机组的操作有成千上万项，采用GSCC-ICS后可以实现所有操作标准化，防止误操作、跳项操作、漏项操作。

3.全智能化操作：一般情况下，在操作前均需要判断各种条件后方能进行操作，并且存在多种操作可能性。GSCC-ICS能够通过自主运算和判断，自主选择，自主选择最优选项进行操作。

4.节能：由于实现全自动操作，所有衔接操作均实现无缝连接，避免采用人工操作时间隔时间长，操作手法不一造成的能源浪费。

本发明在算法中已经充分考虑节能，所有控制均在安全的基础上保证最大节能控制。

5.节省人力：由于实现了大型发电机组的智能控制，机组启停机运行期间实现了一键操作，操作人员的任务由重操作改为重监视、重设备巡检，仅在系统出现安全隐患时协助系统操作，操作量可降低至一般操作量的1％以内，因此具备降低人力的可能性。

本发明的一种大型燃气轮机发电机组GSCC-ICS智能控制系统，有效降低了人工培训成本，且由于实现了全智能控制，使用简单，培训时间成本可由之前的三年降低至一年，每年的培训费用也可降低80％以上。

附图说明

图1为本发明的硬件系统连接示意图；

图2为本发明的内外数据流程示意图；

图3为本发明的GSCC-ICS服务器内部数据工作流程方框图。

具体实施方式

下面详细描述发明的实施例，实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释发明，而不能理解为对发明的限制。

如图1所示，是一种大型660MW9H燃气轮机发电机组GSCC-ICS智能控制系统的物理系统，工程师站、操作员站、OPC服务器为现有DCS系统的传统配置，GSCC-ICS为本发明专用的控制服务器。

如图2所示，DCS控制系统产生的实时数据通过OPC服务器向网络发送符合OPC通讯协议的数据，GSCC-ICS服务器中的OPC客户端接收OPC服务器中的数据，在GSCC-ICS服务器内部进行处理后再通过OPC协议将控制指令传送至DCS的OPC服务器，OPC服务器接收到GSCC-ICS的控制指令后，通过自身的控制系统到达设备，进而控制设备。

一般一台燃气发电机组包括燃机、汽轮机、余热锅炉三个主设备，还包括循环水系统、开式水系统、闭式水系统、凝结水系统、高压给水系统、中压给水系统、润滑油系统、液压油系统、高压蒸汽系统、低压蒸汽系统、中压蒸汽系统、旁路系统等等，所控的阀门可达上千个，因此在运行中会产生每秒上万的数据以及操作需求，操作复杂，各系统之间的耦合性强。

GSCC-ICS可在一秒内处理2万点的信息，可实时接收整个发电机组产生的数据从而进行处理。

如图3所示，GSCC-ICS通过OPC客户端接收到数据，接收的数据一路进入存储硬盘，存储的数据可通过人机界面展示，也可通过智能控制软件包进行数据分析后，结合实时数据分析现场设备，实现故障预警功能。

接收的数据进入图中标注的各模块进行实时数据运算，运算后的数据一路进入存储硬盘，另外一路返回OPC客户端，通过OPC客户端将运算后的控制指令返回至DCS对设备进行控制。

典型的功能模块包括：

一键启动

循环水系统启动、A循环水泵启动、B循环水泵启动、C循环水泵启动、开式水系统启动、A开式水泵启动、B开式水泵启动、闭式水系统启动、A闭式水泵启动、B闭式水泵启动、凝结水系统启动、A凝结水泵启动、B凝结水泵启动、C凝结水泵启动、脱硝系统启动、#1稀释风机启动、#2稀释风机启动、高压给水系统启动、A高压给水泵启动、B高压给水泵启动、中压给水系统启动、A中压给水泵启动、B中压给水泵启动、低压给水系统启动、调压站冷却水升压系统启动、A调压站冷却水升压泵启动、B调压站冷却水升压泵启动、调压站启动、轴封真空系统启动、A真空泵启动、B真空泵启动、A基本热网加热器疏水泵启动、B基本热网加热器疏水泵启动、A增压机启动、B增压机启动、热网系统启动、热网循环水系统启动、A热网循环水泵启动、B热网循环水泵启动、C热网循环水泵启动、尖峰热网加热系统启动、A尖峰热网加热器疏水泵启动、B尖峰热网加热器疏水泵启动、基本热网系统启动、基本热网1系统启动、基本热网2系统启动、一键总启动、机组启动前准备、燃机启动并网及升温升压、汽轮机冲车、汽轮发电机并网、并网升负荷投协调。

一键停运

循环水系统停运、A循环水泵停运、B循环水泵停运、C循环水泵停运、开式水系统停运、A开式水泵停运、B开式水泵停运、闭式水系统停运、A闭式水泵停运、B闭式水泵停运、凝结水系统停运、A凝结水泵停运、B凝结水泵停运、C凝结水泵停运、脱硝系统停运、#1稀释风机停运、#2稀释风机停运、高压汽包停机上水、高压给水系统停运、A高压给水泵停运、B高压给水泵停运、中压汽包停机上水、中压给水系统停运、A中压给水泵停运、B中压给水泵停运、低压汽包停机上水、低压给水系统停运、调压站冷却水系统停运、A调压站冷却水升压泵停运、B调压站冷却水升压泵停运、轴封真空系统停运、A真空泵停运、B真空泵停运、热网循环水系统停运、A热网循环水泵停运、B热网循环水泵停运、C热网循环水泵停运、尖峰热网系统停运、A尖峰热网疏水泵停运、B尖峰热网疏水泵停运、基本热网系统停运、A基本热网疏水泵停运、B基本热网疏水泵停运、基本热网1系统停运、基本热网2系统停运、A增压机停运、B增压机停运、一键总停运、机组停机前准备、机组降负荷、汽轮机停机、燃机停运、停机后处理。

自动定期工作

凝结水泵切换、中压给水泵切换、高压给水泵切换、稀释风机切换、循环水泵切换、开式水泵切换、闭式水泵切换、真空泵切换、轴加风机切换、增压机切换、调压站冷却水泵切换、尖峰热网加热器疏水泵切换、基本热网加热器疏水泵切换、热网循环泵切换、低压预热器热网再循环泵定期启停、开式水自动滤水器定期反洗、热网滤水器定期反洗、发电机漏氢试验、柴发定期启动试验、汽机阀门活动试验、凝汽器胶球系统定期投运、真空严密性试验、机组补水率试验、汽机直流润滑油泵定期启动试验、高中低压汽包定期排污。

设备故障及处理

汽包水位异常、主汽温超温、主汽减温水调门故障、再热减温水调门故障、再热汽温超温、低压上水调门故障、中压上水调门故障、高压上水调门故障、高压给水泵故障、高压给水泵勺管开度异常、中压给水泵故障、凝结水泵故障、凝结水指标异常、凝汽器水位异常、给水指标异常、炉水指标异常自恢复、基本热网加热器跳闸、尖峰热网加热器跳闸、热网回水压力低、热网给水泵抢水、热网循环泵故障、燃机进口天然气压力低、闭冷水温度高、闭冷水箱水位低、闭冷水泵轴承温度异常升高、轴封压力异常、真空泵汽蚀、凝汽器真空异常降低、凝汽器循环水管脏污、循环水泵故障、氮氧化物排放超标。

设备智能控制

高压给水泵智控、中压给水泵智控、凝结水泵智控、循环水泵智控、脱硝风机自动定期智控、闭式冷却水泵智控、开式冷却水泵、尖峰热网疏水泵智控、基本热网疏水泵智控、调压站冷却水泵智控、真空泵智控、热网循环水泵智控。

需要强调的是，本发明所述的实施例是说明性的，而不是限定性的，不限于燃气轮机发电机组和燃煤发电机组，因此本发明并不限于具体实施方式中所述的实施例，凡是由本领域技术人员根据本发明的技术方案得出的其他实施方式，尤其是使用OPC通讯方式实现一键启停等，同样属于本发明保护的范围。

最后，发明的未尽述之处均采用现有技术中的成熟产品及成熟技术手段。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于发明的实施例或示例中。

尽管已经示出和描述了发明的实施例，本领域的普通技术人员可以理解：在不脱离发明的原理和宗旨的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，发明的范围由权利要求及其等同限定。

Claims (7)

1.一种大型燃气轮机发电机组GSCC-ICS智能控制系统，其特征在于：DCS控制系统产生的实时数据通过OPC服务器向网络发送符合OPC通讯协议的数据，GSCC-ICS服务器中的OPC客户端接收OPC服务器中的数据，在GSCC-ICS服务器内部进行处理后再通过OPC协议将控制指令传送至DCS的OPC服务器，OPC服务器接收到GSCC-ICS的控制指令后，通过自身的控制系统到达设备，进而控制设备。

所述GSCC-ICS通过OPC客户端接收到数据；

接收的数据一路进入存储硬盘，存储的数据可通过人机界面展示，也可通过智能控制软件包进行数据分析后，结合实时数据分析现场设备，实现故障预警功能；

接收的数据另一路进入图中标注的各模块进行实时数据运算，运算后的数据一路进入存储硬盘，另外一路返回OPC客户端，通过OPC客户端将运算后的控制指令返回至DCS对设备进行控制。

2.根据权利要求1所述的一种大型燃气轮机发电机组GSCC-ICS智能控制系统，其特征在于：所述GSCC-ICS的控制模式包括：一键启动、一键停运、自动定期工作、设备故障及处理、设备智能控制。

3.根据权利要求2所述的一种大型燃气轮机发电机组GSCC-ICS智能控制系统，其特征在于：所述一键启动模式的控制方法为：

循环水系统启动、A循环水泵启动、B循环水泵启动、C循环水泵启动、开式水系统启动、A开式水泵启动、B开式水泵启动、闭式水系统启动、A闭式水泵启动、B闭式水泵启动、凝结水系统启动、A凝结水泵启动、B凝结水泵启动、C凝结水泵启动、脱硝系统启动、#1稀释风机启动、#2稀释风机启动、高压给水系统启动、A高压给水泵启动、B高压给水泵启动、中压给水系统启动、A中压给水泵启动、B中压给水泵启动、低压给水系统启动、调压站冷却水升压系统启动、A调压站冷却水升压泵启动、B调压站冷却水升压泵启动、调压站启动、轴封真空系统启动、A真空泵启动、B真空泵启动、A基本热网加热器疏水泵启动、B基本热网加热器疏水泵启动、A增压机启动、B增压机启动、热网系统启动、热网循环水系统启动、A热网循环水泵启动、B热网循环水泵启动、C热网循环水泵启动、尖峰热网加热系统启动、A尖峰热网加热器疏水泵启动、B尖峰热网加热器疏水泵启动、基本热网系统启动、基本热网1系统启动、基本热网2系统启动、一键总启动、机组启动前准备、燃机启动并网及升温升压、汽轮机冲车、汽轮发电机并网、并网升负荷投协调。

4.根据权利要求2所述的一种大型燃气轮机发电机组GSCC-ICS智能控制系统，其特征在于：所述一键停运模式的控制方法为：

循环水系统停运、A循环水泵停运、B循环水泵停运、C循环水泵停运、开式水系统停运、A开式水泵停运、B开式水泵停运、闭式水系统停运、A闭式水泵停运、B闭式水泵停运、凝结水系统停运、A凝结水泵停运、B凝结水泵停运、C凝结水泵停运、脱硝系统停运、#1稀释风机停运、#2稀释风机停运、高压汽包停机上水、高压给水系统停运、A高压给水泵停运、B高压给水泵停运、中压汽包停机上水、中压给水系统停运、A中压给水泵停运、B中压给水泵停运、低压汽包停机上水、低压给水系统停运、调压站冷却水系统停运、A调压站冷却水升压泵停运、B调压站冷却水升压泵停运、轴封真空系统停运、A真空泵停运、B真空泵停运、热网循环水系统停运、A热网循环水泵停运、B热网循环水泵停运、C热网循环水泵停运、尖峰热网系统停运、A尖峰热网疏水泵停运、B尖峰热网疏水泵停运、基本热网系统停运、A基本热网疏水泵停运、B基本热网疏水泵停运、基本热网1系统停运、基本热网2系统停运、A增压机停运、B增压机停运、一键总停运、机组停机前准备、机组降负荷、汽轮机停机、燃机停运、停机后处理。

5.根据权利要求2所述的一种大型燃气轮机发电机组GSCC-ICS智能控制系统，其特征在于：所述自动定期工作模式的控制方法为：

凝结水泵切换、中压给水泵切换、高压给水泵切换、稀释风机切换、循环水泵切换、开式水泵切换、闭式水泵切换、真空泵切换、轴加风机切换、增压机切换、调压站冷却水泵切换、尖峰热网加热器疏水泵切换、基本热网加热器疏水泵切换、热网循环泵切换、低压预热器热网再循环泵定期启停、开式水自动滤水器定期反洗、热网滤水器定期反洗、发电机漏氢试验、柴发定期启动试验、汽机阀门活动试验、凝汽器胶球系统定期投运、真空严密性试验、机组补水率试验、汽机直流润滑油泵定期启动试验、高中低压汽包定期排污。

6.根据权利要求2所述的一种大型燃气轮机发电机组GSCC-ICS智能控制系统，其特征在于：所述设备故障及处理模式的控制方法为：

汽包水位异常、主汽温超温、主汽减温水调门故障、再热减温水调门故障、再热汽温超温、低压上水调门故障、中压上水调门故障、高压上水调门故障、高压给水泵故障、高压给水泵勺管开度异常、中压给水泵故障、凝结水泵故障、凝结水指标异常、凝汽器水位异常、给水指标异常、炉水指标异常自恢复、基本热网加热器跳闸、尖峰热网加热器跳闸、热网回水压力低、热网给水泵抢水、热网循环泵故障、燃机进口天然气压力低、闭冷水温度高、闭冷水箱水位低、闭冷水泵轴承温度异常升高、轴封压力异常、真空泵汽蚀、凝汽器真空异常降低、凝汽器循环水管脏污、循环水泵故障、氮氧化物排放超标。

7.根据权利要求2所述的一种大型燃气轮机发电机组GSCC-ICS智能控制系统，其特征在于：所述设备智能控制模式的控制方法为：

高压给水泵智控、中压给水泵智控、凝结水泵智控、循环水泵智控、脱硝风机自动定期智控、闭式冷却水泵智控、开式冷却水泵、尖峰热网疏水泵智控、基本热网疏水泵智控、调压站冷却水泵智控、真空泵智控、热网循环水泵智控。