生活垃圾焚烧电厂电气综合自动化系统研究

生活垃圾焚烧电厂电气综合自动化系统研究

方慧衡

广州环投云山环保能源有限公司，广东省，广州市  510410

摘要：该文介绍了生活垃圾焚烧电厂电气综合自动化系统的设计与实现。针对焚烧过程中需要控制的多个参数，系统需具备高控制精度和可靠性，并加强安全和数据采集处理。系统架构分为感知层、控制层和管理层。设备选型应考虑耐温、耐腐蚀等特点，合理布置和配置，确保各设备间稳定通信。数据采集需选择高精度传感器，建立完整的数据采集与处理系统，还应研究开发数据处理与分析算法，实现故障预测、性能优化等功能。

关键词：生活垃圾焚烧；电厂电气综合自动化；系统研究

一、引言

生活垃圾焚烧电厂是处理城市垃圾的常见方式之一，但传统的手动控制方式存在诸多问题，如操作复杂、效率低下等。为此，本文针对生活垃圾焚烧电厂设计了一种电气综合自动化系统。该系统包括系统需求分析、系统架构设计、设备选型和布置、控制策略设计、安全性和可靠性考虑等方面的内容。同时，本文还对关键技术进行了详细研究与实现，并在实验平台上进行了验证。该研究旨在提高生活垃圾焚烧电厂的运行效率和质量，为城市垃圾处理提供可靠技术支持。

二、生活垃圾焚烧电厂电气综合自动化系统设计

（一）系统需求分析

在生活垃圾焚烧电厂的电气综合自动化系统设计中，系统需求分析是至关重要的一步。通过对生活垃圾焚烧电厂的运行特点和要求进行分析，我们可以明确系统所需具备的功能，从而为后续的系统架构设计、设备选型和控制策略设计等提供指导。针对生活垃圾焚烧电厂的需求分析主要包括以下几个方面。首先是控制精度的要求。由于焚烧过程中需要控制多个参数（如温度、风量等），因此系统的控制精度需高，以保证焚烧效果和安全性。其次是对系统的可靠性要求。由于焚烧电厂需要24小时不间断运行，因此系统的可靠性需高，以减少故障和停工时间。第三是对系统的安全性要求。焚烧过程中涉及高温、高压等危险因素，系统需具备相应的安全措施，以保证操作人员的安全。最后是对数据采集和处理的要求。系统需要实时采集并处理多个参数的数据，以便及时发现异常情况并进行调整。

（二）系统架构设计

对于生活垃圾焚烧电厂的电气综合自动化系统设计，系统架构设计是整个系统设计过程中至关重要的一环。通过合理的系统架构设计，可以确保各个子系统之间的协同工作，实现高效稳定的运行。位于系统底层，负责实时数据的采集和传输。包括温度传感器、压力传感器、流量传感器等设备，通过这些设备收集到的数据反映了焚烧过程中的实时状态。位于系统中间层，负责对感知层所得到的数据进行处理和控制。包括PLC（可编程控制器）和DCS（分布式控制系统）等控制设备，通过这些设备对焚烧过程中的温度、输送速度、风量等进行实时控制。位于系统的顶层，负责对整个焚烧电厂的运行进行监控与管理。通过SCADA（监控与数据采集）系统等，实现对焚烧过程的全面监测、报警和数据记录等功能，同时也能够进行远程控制和调度。为了增强系统的灵活性和扩展性，可以考虑引入分布式控制和云平台技术，实现跨设备、跨平台的信息交互与协同工作。在系统架构设计中，还需要充分考虑系统的安全性与可靠性。采用冗余设计、备份策略和防护措施，确保系统的稳定运行，并加强对数据的安全保护。通过合理的系统架构设计，我们可以实现生活垃圾焚烧电厂的电气综合自动化，提高焚烧过程的效率和质量，为垃圾处理提供可靠技术支持。

（三）设备选型和布置

根据焚烧过程中需要监测的参数，如温度、压力、流量等，选择适宜的传感器设备。考虑到焚烧场景中的高温、腐蚀等环境特点，应选择耐高温、耐腐蚀的传感器，并合理布置在关键位置，以确保准确的数据采集。根据焚烧过程中需要控制和调节的参数，如燃料供给、风量调节等，选择适宜的控制设备，如可编程控制器（PLC）、分布式控制系统（DCS）等。同时，合理布置这些设备，使其能够方便地与传感器设备进行连接，并保证稳定可靠的信号传输。选择适宜的数据采集与处理系统，如监控与数据采集系统（SCADA）、工厂信息系统（MES）等。这些系统能够实时采集各个传感器设备的数据，并进行处理、分析和记录，为运行管理层提供决策依据，布置这些系统的终端设备，确保其能够无缝连接到控制系统，实现实时的数据交互。根据焚烧电厂的负荷要求和电力系统设计，选择适宜的电气设备，如变压器、发电机、开关设备等。在布置时，考虑到安全和可靠性，合理划分电气回路、设置电气柜、配电盘等，确保电力供应的稳定和可控。建立一个可靠的网络架构，包括局域网（LAN）和广域网（WAN），为各个设备之间的通信提供支持。选择适宜的网络设备，如交换机、路由器、防火墙等，并进行合理的布置和配置，以确保网络通信的安全和稳定。通过合理的设备选型和布置，可以构建一个高效稳定的生活垃圾焚烧电厂电气综合自动化系统，实现对焚烧过程的实时监控、控制和管理。

三、关键技术研究与实现

（一）控制系统硬件选型和配置

选择适宜的PLC作为控制系统的核心设备。考虑到焚烧过程中的高温、腐蚀等环境特点，应选择具有良好抗干扰能力和耐高温性能的PLC。同时，需要根据控制系统的复杂程度和需求，合理选择PLC的输入输出点数和处理速度，以满足实际控制需求。对于大型焚烧电厂，可以考虑采用分布式控制系统。DCS具有可靠性高、扩展性强、分布式节点多等优点，适用于复杂的控制场景。在选型时，需要考虑其与其他设备的兼容性，以及数据采集和传输的稳定性。选择适宜的HMI设备来实现人机交互功能。HMI应具有友好的操作界面和丰富的数据显示功能，以方便操作员监控和控制焚烧过程。同时，应考虑设备抗干扰能力和耐用性，以适应恶劣工作环境。建立完善的数据采集与处理系统，实时采集、存储和分析焚烧过程中的各项参数数据。可以选择监控与数据采集系统（SCADA）、工厂信息系统（MES）等设备，并合理配置数据库和服务器等硬件设施，以确保数据的安全和可靠性。根据焚烧电厂的规模和布局，选择适宜的通信网络方案。包括局域网（LAN）和广域网（WAN）的设计和配置，以支持各个设备之间的高效通信。选择合适的交换机、路由器、防火墙等设备，并进行合理的布置和配置，确保网络的稳定和可靠性。

（二）数据采集与处理

根据焚烧过程中需要监测的参数，如温度、压力、流量等，选择适宜的传感器设备。传感器应具备高精度、快速响应、稳定可靠的特点，并能适应焚烧场景中的高温、腐蚀等环境条件。合理布置传感器，确保其能够准确采集焚烧过程的各项参数。建立完善的数据采集系统，负责实时采集传感器设备所采集到的数据。可以采用现场总线技术或无线传输技术，将传感器数据传输到数据采集设备上，合理配置数据采集设备的通信接口和数据存储能力，以实现数据的高效传输和存储。针对生活垃圾焚烧电厂的特点和需求，研究开发相应的数据处理与分析算法。包括数据滤波、数据校正、数据压缩等算法，以提高数据质量和减少存储空间，还可以应用机器学习和人工智能技术，通过对大量历史数据的分析，实现故障预测、性能优化等功能。设计合理的数据库结构和管理系统，用于存储和管理采集到的数据。可以采用关系型数据库或时序数据库，根据实际需求选择合适的存储方案。配置良好的数据管理系统，包括数据备份、数据恢复等功能，以确保数据的安全和可靠性。通过数据可视化技术，将采集到的数据以图表、曲线等形式进行展示，方便操作员对焚烧过程的实时状态进行监控，可以定制化生成报表，记录和分析历史数据，为运行管理层提供决策支持。

四、结语

本文研究了生活垃圾焚烧电厂的电气综合自动化系统设计，包括需求分析、控制策略设计等，并通过实验验证了该系统的效果。本研究解决了传统手动控制方式存在的问题，提高了生活垃圾焚烧电厂的运行效率和质量，为可持续发展提供了支持，本文也指出了研究中存在的问题和改进方向，为今后的研究提供了参考。

参考文献

[1] 王立中.浅谈生活垃圾焚烧电厂电气综合自动化系统[J].信息周刊, 2019, 000(004):1-1.

[2] 施增广.关于生活垃圾焚烧电厂电气综合自动化系统分析[J].低碳地产, 2019, 2(12).