DCS在电厂热工控制系统中的应用研究 李少威

DCS在电厂热工控制系统中的应用研究李少威

发表时间：2018-06-15T09:58:09.017Z 来源：《电力设备》2018年第3期作者：李少威

[导读] 摘要：目前在电厂机组中DCS系统得以广泛的应用，而且随着技术的发展也不断的完善，其前景越来越好，而且300MW机组上已全面采用了DCS系统，通过DCS系统的应用，有效的确保了电厂的安全生产，同时也使电厂的经济效益得以更好的实现，DCS系统以其超过于其他控制系统的优势展现出无限的生机。

（河南省众慧电力工程咨询有限责任公司 450000）

摘要：目前在电厂机组中DCS系统得以广泛的应用，而且随着技术的发展也不断的完善，其前景越来越好，而且300MW机组上已全面采用了DCS系统，通过DCS系统的应用，有效的确保了电厂的安全生产，同时也使电厂的经济效益得以更好的实现，DCS系统以其超过于其他控制系统的优势展现出无限的生机。

关键词：DCS；电厂；热工控制系统；维护与管理

1 DCS系统分析

DCS系统的实质是一种集散性的控制系统，与传统系统结构相比，DCS系统是一种较为新型的控制系统，它以计算机控制系统为基础，能不断的改善系统内部的软件工作环境，也能有序控制锅炉、发电机组、系统和用电装置，并对相关数据发送控制指令，实现了对汽机、锅炉、电气系统的协调控制。

从结构上来看，DCS系统主要由操作员站、工程师站、现场控制站、系统网络四个部分构成，如图1所示，且相互之间的功能、性质等存在一定的差异。

图1 DCS系统结构图

在上述4个部分的操作过程中，主要以基于微型计算机的局域网为纽带，在该局域网中，各种有关电厂生产的资料可以顺利的传递、交流，并且不会受到外界的干扰；在信息传递过程中，相关人员可按照要求对数据内容进行交流与控制。因此可以认为，DCS是一个安全性高、时效性好的控制系统，不仅能实时控制电厂生产的操作过程，也能监控控制过程，寻找其中存在的风险项目，为提高电厂整体系统操作水平奠定基础。

而从当前DCS系统的运行来看，该系统虽然具有先进性，但依然存在扩展性差的问题，并且在系统结构上的兼容性还有待加强。同时有些学者认为，由于数据通信速率与控制的实时性之间存在密切关系。数据通信网络在数据传输率与数据准确性间存在矛盾，在高速通信下解决数据准确性是目前大型及超大型电厂DCS系统亟需解决的问题。从上述研究内容可以发现，虽然DCS系统具有先进行，但依然存在诸多问题，需要相关单位的重视。

2电厂热工控制DCS系统设计

在进行电厂热工控制DCS系统设计时，其中网络设计是极为关键的部分，直接关系到DCS系统的安全性、实效性、扩充性和可靠性，且在进行DCS系统设计时，其功能性也是十分关键的部分，需要进行全面的考虑。

2.1数据采集系统

DCS系统中的数据采集也可以称为计算机监控系统，主要是将机组运行过程中的相关参数信息在线检测并处理后，并以画面的形式传送给操作人员，而且还具有自动报警、打印制表等功能，同时对于准确性操作具有极为重要的作用。

2.2模拟量控制系统

对于电厂热工控制DCS系统而言，其模拟量控制系统的作用在于将汽轮发电机组锅炉、汽机作为整体，予以控制，具体可分成机侧、炉侧模拟量两个控制系统。对于炉侧MCS系统而言，其中主要包括机炉协调控制和汽温调节系统，同时包括送风和引风调节系统、储水箱水位控制系统以及蒸汽温控系统等；对于机侧MCS系统而言，除锅炉给水全程控制、除氧器水位调节作为串级凋节，其他调节皆为单回路调节系统。

2.3顺序控制系统

电厂热工控制DCS系统中的顺序控制系统，通常被称作程序控制系统，即把机组部分操作程序根据热力系统分为若干个不同的子系统，严格按照规定顺序，对各装置的实际运行状况、逻辑关系等进行判断，并以此为基础发出具体的操作指令，启动机组各设备。顺序控制系统的主要任务在于厂房主机、辅机监控，对参数进行监视，对联锁进行保护。实践中可以看到，虽然SCS系统内容相对比较庞杂，但其控制逻辑却比较简单，而且联锁保护逻辑设计是其核心，因此必须结合现场情况进行具体设计。

2.4数字电液调节系统

电厂热工控制DCS系统中的数字电液调节系统，是整个电厂热控汽轮发电机组的组成部分，主要是为了对汽轮机转速和功率进行调节，对汽轮机前压力进行控制，并且还可以有效实现机组启停或者故障时的保护与控制。

2.5锅炉炉膛安全监控系统

电厂热工控制DCS系统中的锅炉炉膛安全监控系统，即燃烧器管理系统，简称FSSS，其可在锅炉正常运作、启停模式下，密切、持续的对大量燃烧系统参数值、及设备状态进行监视，通过逻辑运算和判断，结合顺序控制以及连锁设备设计，从而确保燃烧系统设备能够严格按照预定的逻辑顺序操作、处理事故，最终确保电厂锅炉安全运行。

3 DCS在电厂热工控制系统中的管理与维护

3.1硬件管理与维护

（1）在通常状况下，输入输出模块的故障都是由系统诊断与修复的，一旦发现故障，一般的处理方式即为更换模块。由于一般技术人员对仪表制作的核心技术不够了解，同时其自身具备的理论知识也不够扎实，这样就造成其无法有效地发现以及判断由于内部元件老化等原因造成的热工控制模块故障。而在大部分状况下，输入输出模块的故障往往是出现在运行以及调试阶段，一般的工作人员很难完成对模块的更换操作，理论上都是需要由生产厂家对模块进行维修。

（2）在现场设备故障的修复与诊断方面，一旦发现某设备或组件出现异常，工作人员必须马上排查故障，找出故障诱因，并及时地进行有效处理。工程技术人员要根据所接收到的故障报告，在做好安全保障措施的前提下开展技术维修工作。

（3）造成操作员站死机现象的原因有很多，例如硬盘以及冷却风扇等出现故障。除此以外，人为操作也会造成操作员站死机，一旦出现这种状况，就需要修改控制逻辑，并且要更新下载软件，最后再对设备进行启动操作。因此，为了防止由于人为操作而造成操作员站死机现象的发生，电厂要加强人员培训，从而使人员掌握更多科学有效的操作技巧。

3.2软件管理与维护

（1）对于应用软件要进行及时地备份，并对所有变化进行严格、规范的记录；

（2）在软件的测试过程中，不仅要严格测试软件的功能，同时还要对每个级别的权限进行严密的检测；

（3）要规范地管理、修改以及更新软件；

（4）在设备的维修或者运行阶段，要采取严格有效的隔离以及保护措施；

（5）一旦发现操作站出现运行故障，必须在确保可用的操作员站能正常监测以及运行的前提下，实施对故障的排除与维修操作，一旦发现故障无法排除，那么就必须根据设备运行的状态，实施故障排查；

（6）如果所有的操作员站都无法正常运行，那么就要采取停电或者是电路控制器调节等停止运行措施；

（7）要建立健全软件与设备监管制度，特别是对于中央处理器以及设备电源灯等故障，要制定合理的处理对策，从而使得工作人员发现故障以后，可以迅速地采取有效的处理与维修措施。

结语

随着现代社会生产的不断加快，电厂的整体规模不断扩大，导致电场控制机系统的复杂程度、技术水平越来越高，在这种背景下，需要进一步优化DCS系统结构，提高系统运行性能，为更大系统的安全运行提供强大的技术支撑。

参考文献：

[1]朱春凤，吴杨辉，张猛.DCS在电厂热工控制方面的应用[J].商情，2011（47）．

[2]陈瑞军.DCS在电厂中的应用及发展方向探讨[J].内蒙古电力技术，2007（6）．

[3]曹汝鹏.浅谈DCS在电厂应用的提高[J].内蒙古石油化工，2010（1）．

[4]张春生.DCS控制系统在电厂化学水处理过程中的应用和研究[D].保定：华北电力大学，2011.

[5]李建锁.DCS控制系统在小型火电中的设计应用[J].核工程研究与设计，2010，1（5）：47-48.

作者简介：

李少威（1988.02.01-），性别：男，籍贯：河南省鄢陵县；民族：汉族；学历：大学本科；职务：助理工程师；职称：设计师；研究方向：火电厂热工设计