分布式控制系统(DCS)1-概述-1.

我国大陆煤炭分布和来源通道
沿海某地气温和降水分布曲线
负荷多变
煤价多变
调度日负荷曲线
2、DCS火电厂应用
DCS基本控制范围主要包括：DAS、 MCS、SCS、FSSS等，以及DEH/MEH、 ECS（发电机控制系统）、ETS（汽轮
机紧急跳闸系统）等。
硬件配置和稳定性

软件组态
2、DCS火电厂应用
曹生现
2016年10月10日
课程主要内容及要求
主要内容：
• • • • • • 1．DCS概述、发展中主要系统结构特征 2．DCS功能及典型结构 3. DCS通信网络 4．PCU结构及功能 5. DCS人机接口、ＳＩＳ和ＭＩＳ系统 6 现场总线技术
课程要求：
• 课堂纪律 • 笔记、作业 • 考试及成绩
仪表检测面广-机、炉、电、水、煤、烟 仪表使用量大-2×350WM： AI-1105 AO-150 3704
II-1407 IO-1042 -2×600WM： AI-1455 AO-137 II-3047 IO-1166
5805
仪表种类增多-温度、压力、液位、流量、
震动、偏心、转速、水参数、 煤参数、烟参数等
1、火电厂概述
2、火电厂模拟量控制（MCS） MCS 的策略是把锅炉 - 汽轮发电机 组作为一个整体进行控制，通过控制回 路，协调锅炉与汽轮机组的工作状态， 以适应负荷变化的需要。根据这种策略， 设计、组态的机组模拟量控制系统常被 称为机组协调控制系统(CCS)。
MCS主要包括：1）锅炉控制子系统（给水自动调节
3、发展趋势
5）特殊参数检测技术-煤、烟、余
热利用、效率等
6）新技术应用-检测、通信、系统 优化等
目
1
火电厂概述 DCS火电厂应用 发展趋势
录
2
3
1、火电厂概述
1、火电厂概述
1、火电厂概述
1、火电厂概述
1、火电厂概述
1、火电厂概述
火电厂的主要生产过程
• 在我国及世界范围内，火电厂主要以燃 煤电厂为主，以采用煤粉炉的燃煤凝汽 式电厂为例，介绍其生产过程。 • 火电厂的工作过程主要是以燃烧系统、 烟风系统和汽水系统这三条线展开的。 以图示说明。
循环冷却水水质智能在线监控系统
目
1
火电厂概述 DCS火电厂应用 发展趋势
录
2
3
3、发展趋势
（1）数字化电厂
（2）火电厂将进入信息网络化时代
3、发展趋势
3、发展趋势
1）现场总线技术的DCS 2）面向测-控-管一体化设计方向发展
3）重视软件开发，精心组态-投入大量人
力和财力开发高级应用软件，编制小型应用软件以及用组态 工具精心实现先进控制技术和信息智能化，例如，预估控制 技术、模糊控制、神经网络技术、自适应控制等先进控制策 略；智能报警、异常和故障检测、原因判断、生成智能画面，
应的操作步骤。火力发电厂中典型的顺控系统有燃煤输送 系统、化学水处理系统、锅炉吹灰系统、锅炉定期排污系 统等。
1、火电厂概述
4．自动保护
在早期的火力发电厂，锅炉灭火、“放炮”、炉膛爆炸是比较常见
的恶性事故。在系统的机、炉、电三大件中，锅炉是比较在锅炉复杂 环节，为防止起停过程、低负荷燃烧不稳定等工况发生恶性事故，均
设置锅炉炉膛安全监控系统。
主要是：炉膛安全监视系统(FSSS)，主要功能是
炉膛点火前的吹扫 燃油投入许可及控制 煤粉投入许可及控制 持续运行监视 特殊工况监控 主燃料跳闸 跳闸后炉膛吹扫
高压旁路阀
低压旁路阀
1、火电厂概述
火电厂控制现状分析
火电厂控制以DCS为主控系统
CPS+智能控制
超越
现场总线+SIS
并肩
DCS系统应用
追赶
2、DCS火电厂应用
目前火电厂运行面临的问题：“四变”
煤质多变
35℃ 30℃ 25℃ 300mm 250mm 200mm 150mm 100mm 50mm
降水量
气候多变
最低温
最高温
20℃
15℃ 10℃ 5℃
0mm 十二月 一月二月三月 四月五月 六月 七月八月九月 十月十一月
等等
3、发展趋势
4）推广应用先进控制和管理软件
A、实现对集分布参数、非线性、多变量耦合为一体的 超/超超临界机组、流化床锅炉等复杂对象的自动控制， B、提高机组运行管理水平，降低运行和维护费用，有 效提高机组可用率和经济性， C、普遍采用基于模型预测的MPC（模型预测控制）控制 策略或DMC（动态矩阵控制）算法， D、也可采用模糊控制、神经元网络控制、 智能专家理 论等人工智能算法。
1、火电厂概述
存在问题
高能耗-节能、降耗（煤、检测准确性、优化）
高污染-烟、灰、污水（脱硫、脱硝、除尘、
水质检测）
高投入-设备、维护（仪表质量、国产化）
目
1
火电厂概述
DCS火电厂应用
录
2
3
发展趋势
2、DCS火电厂应用
现代火电厂控制发展的三个阶段
03 智能化
02 数字化 01 自动化
系统、燃烧自动调节系统、过热器和再热器蒸汽温度调节系 统；2）汽轮机控制子系统（汽轮机功率及频率调节功 能；汽机自启停系统（TAS）；旁路自动控制系统（BPC）； 汽轮机超速保护；汽动给水泵的控制系统等）
离 心 调 速 器
1、火电厂概述
外部负荷要求指令（就地、ADS、调频） 协 调 控 制 级 基 础 控 制 级 单 元 机 组
1、火电厂概述
1、火电厂概述
燃烧系统生产流程
1、火电厂概述
汽水系统生产流程
1、火电厂概述
火电厂热工自动化范围
• • • • • 1．自动检测（仪器仪表） 2．自动调节（过程控制） 3. 程序控制 （顺序控制） 4．自动保护 5. 综合自动化技术
1、火电厂概述
1、火电厂需要连续进行检测的信号有： 温度、压力、流量、液位、电流、电压、转速、 频率、 振动、位置、火焰、成份、汽水品质等。
（目标负荷指令）
负荷指令处理部分ห้องสมุดไป่ตู้
汽压给定值p0 主汽压pT 实际负荷指令N0
机炉主控制器
输出电功率NE
汽机主控指令
锅炉主控指令
锅炉控制子系统
燃 料 空 气 给 水
汽轮机控制子系统
调 门
锅炉
汽机
单元机组协调控制系统(CCS)简图
1、火电厂概述
3. 程序控制 （顺序控制SCS ）
为保证安全和经济，工艺上要求系统按一定的顺序执行相