DCS系統(tǒng)設(shè)計(jì)及在電廠熱工控制系統(tǒng)的應(yīng)用

郝偉

摘 要：DCS系統(tǒng)集多種先進(jìn)技術(shù)于一身，不僅包括多級(jí)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)，而且還以通訊系統(tǒng)作為連接的紐帶，同時(shí)還利用顯示和控制技術(shù)來形成過程控制級(jí)和過程監(jiān)控級(jí)，作為集散控制系統(tǒng)，其在當(dāng)前電廠中得以廣泛的應(yīng)用。文中從電廠熱工控制DCS系統(tǒng)設(shè)計(jì)入手，對(duì)DCS在電廠熱工控制系統(tǒng)中的優(yōu)勢(shì)進(jìn)行了分析，并進(jìn)一步對(duì)DCS在電廠熱工控制系統(tǒng)中的維護(hù)與管理進(jìn)行了具體的闡述。

關(guān)鍵詞：DCS；電廠；熱工控制系統(tǒng)；維護(hù)與管理

1 電廠熱工控制DCS系統(tǒng)設(shè)計(jì)

在進(jìn)行電廠熱工控制DCS系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)，其中網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)是極中極為關(guān)鍵的部分，直接關(guān)系到DCS系統(tǒng)的安全性、實(shí)效性、擴(kuò)充性和可靠性，但在進(jìn)行DCS系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)，其功能性也是十分關(guān)鍵的部分，需要進(jìn)行全面的考慮。

1.1 數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)

DCS系統(tǒng)中的數(shù)據(jù)采集也可以稱為計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)，通主要是將機(jī)組運(yùn)行過程中的相關(guān)參數(shù)信息在線檢測(cè)并處理后，并以畫面的形式傳送給操作人員，而且還具有自動(dòng)報(bào)警、打印制表等功能，同時(shí)對(duì)于準(zhǔn)確性操作具有極為重要的作用。

1.2 模擬量控制系統(tǒng)

對(duì)于電廠熱工控制DCS系統(tǒng)而言，其模擬量控制系統(tǒng)的作用在于將汽輪發(fā)電機(jī)組鍋爐、汽機(jī)作為整體，予以控制，具體可分成機(jī)側(cè)、爐側(cè)模擬量兩個(gè)控制系統(tǒng)。對(duì)于爐側(cè)MCS系統(tǒng)而言，其中主要包括機(jī)爐協(xié)調(diào)控制和汽溫調(diào)節(jié)系統(tǒng)，同時(shí)包括送風(fēng)和引風(fēng)調(diào)節(jié)系統(tǒng)、儲(chǔ)水箱水位控制系統(tǒng)以及蒸汽溫控系統(tǒng)等；對(duì)于機(jī)側(cè)MCS系統(tǒng)而言，除鍋爐給水全程控制、除氧器水位調(diào)節(jié)作為串級(jí)凋節(jié)，其他調(diào)節(jié)皆為單回路調(diào)節(jié)系統(tǒng)。

1.3 順序控制系統(tǒng)

電廠熱工控制DCS系統(tǒng)中的順序控制系統(tǒng)，通常被稱作程序控制系統(tǒng)，即把機(jī)組部分操作程序根據(jù)熱力系統(tǒng)分為若干個(gè)不同的子系統(tǒng)，嚴(yán)格按照規(guī)定順序，對(duì)各裝置的實(shí)際運(yùn)行狀況、邏輯關(guān)系等進(jìn)行判斷，并以此為基礎(chǔ)發(fā)出具體的操作指令，啟動(dòng)機(jī)組各設(shè)備。順序控制系統(tǒng)的主要任務(wù)在于廠房主機(jī)、輔機(jī)監(jiān)控，對(duì)參數(shù)進(jìn)行監(jiān)視，對(duì)聯(lián)鎖進(jìn)行保護(hù)。實(shí)踐中可以看到，雖然SCS系統(tǒng)內(nèi)容相對(duì)比較龐雜，但其控制邏輯卻比較簡單，而且聯(lián)鎖保護(hù)邏輯設(shè)計(jì)是其核心，因此必須結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)情況進(jìn)行具體設(shè)計(jì)。

1.4 數(shù)字電液調(diào)節(jié)系統(tǒng)

電廠熱工控制DCS系統(tǒng)中的數(shù)字電液調(diào)節(jié)系統(tǒng)，是整個(gè)電廠熱控汽輪發(fā)電機(jī)組的組成部分，主要是為了對(duì)汽輪機(jī)轉(zhuǎn)速和功率進(jìn)行調(diào)節(jié)，對(duì)汽輪機(jī)前壓力進(jìn)行控制，并且還可以有效實(shí)現(xiàn)機(jī)組啟?；蛘吖收蠒r(shí)的保護(hù)與控制。

1.5 鍋爐爐膛安全監(jiān)控系統(tǒng)

電廠熱工控制DCS系統(tǒng)中的鍋爐爐膛安全監(jiān)控系統(tǒng)，即燃燒器管理系統(tǒng)，簡稱BMS，其可在鍋爐正常運(yùn)作、啟停模式下，密切、持續(xù)的對(duì)大量燃燒系統(tǒng)參數(shù)值、及設(shè)備狀態(tài)進(jìn)行監(jiān)視，通過邏輯運(yùn)算和判斷，結(jié)合順序控制以及連鎖設(shè)備設(shè)計(jì)，從而確保燃燒系統(tǒng)設(shè)備能夠嚴(yán)格按照預(yù)定的邏輯順序操作、處理事故，最終確保電廠鍋爐安全運(yùn)行與熱控質(zhì)量。

2 DCS在電廠熱工控制系統(tǒng)中的優(yōu)勢(shì)

在當(dāng)前電廠生產(chǎn)過程中，DCS作為熱控系統(tǒng)的重要形式，其不僅可以實(shí)現(xiàn)對(duì)數(shù)據(jù)的采集和處理，而且還可以對(duì)生產(chǎn)過程進(jìn)行邏輯控制、監(jiān)視和報(bào)警等功能，實(shí)現(xiàn)對(duì)設(shè)備進(jìn)行聯(lián)鎖和保護(hù)，提高員工的操作水平，在電廠熱工控制系統(tǒng)中具有較強(qiáng)的優(yōu)勢(shì)。

2.1 兼容性強(qiáng)

由于當(dāng)前電廠機(jī)組需要控制的對(duì)象較多，而且被控對(duì)象不僅具有較大的延遲性、非線性，而且還會(huì)受到較多的干擾，需要對(duì)較多的參數(shù)進(jìn)行控制，而且被控對(duì)象之間還會(huì)相互影響，這無形中就使自動(dòng)控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)難度增加。DCS系統(tǒng)屬于集控系統(tǒng)，其可以進(jìn)行復(fù)雜和高級(jí)的控制運(yùn)算，具有較好的兼容性，在電廠熱工控制系統(tǒng)中具有其他系統(tǒng)無法比擬的優(yōu)勢(shì)。

2.2 監(jiān)控模式全程化

在電廠中應(yīng)用DCS系統(tǒng)，有交的確保了電廠運(yùn)行的安全性，而且DCS系統(tǒng)應(yīng)用后，可以不再需要利用后備監(jiān)控設(shè)備，而且隨著技術(shù)的水平的提升，CRT監(jiān)控技術(shù)應(yīng)實(shí)現(xiàn)對(duì)電廠機(jī)組的全面監(jiān)控。DCS系統(tǒng)具有良好的人機(jī)界面，通過大屏幕進(jìn)行顯示，有效的提高了自動(dòng)化系統(tǒng)的水平，減少了監(jiān)控人員，降低了成本，而且安全運(yùn)行水平也得以較大程度的提升，對(duì)于電廠預(yù)期經(jīng)濟(jì)效益的實(shí)現(xiàn)具有極為重要的意義。

2.3 輔機(jī)DCS控制得以實(shí)現(xiàn)

目前隨著DCS技術(shù)水平的提升，其已經(jīng)可以在大機(jī)組上進(jìn)行應(yīng)用，這就使輔助系統(tǒng)DCS控制能夠得以更好的實(shí)現(xiàn)。對(duì)于輔助系統(tǒng)可以采用不同的技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)與DCS控制系統(tǒng)的連接，可以通過輔機(jī)直接與DCS相連，也可以將輔助系統(tǒng)集中后，然后與MIS和主機(jī)DCS進(jìn)行連接。當(dāng)輔助系統(tǒng)與DCS系統(tǒng)有效連接起來后，不僅可以減員增效，而且還可以有效的提高技術(shù)和管理水平。

2.4 遠(yuǎn)程智能I/O

當(dāng)前，許多DCS生產(chǎn)廠家設(shè)計(jì)開發(fā)了遠(yuǎn)程智能I/O裝置。這種裝置是一種獨(dú)立的系統(tǒng)，由智能前端、現(xiàn)場(chǎng)通訊總線和計(jì)算機(jī)適配器三部分組成。智能前端是一種測(cè)控裝置，按放于生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)，主要的功能是完成A/D、D/A轉(zhuǎn)換、去抖、濾波、熱電偶、PID控制和熱電阻的測(cè)量與變換等，通過很多應(yīng)用實(shí)踐，遠(yuǎn)程智能I/O不僅可以提高DCS系統(tǒng)的安全可靠性，還具備了現(xiàn)場(chǎng)總線的很多優(yōu)點(diǎn)。

3 DCS在電廠熱工控制系統(tǒng)中的維護(hù)與管理

3.1 硬件維護(hù)與管理

當(dāng)出現(xiàn)輸入/輸出模塊故障時(shí)，通常情況下系統(tǒng)診斷完成，然后將故障模塊進(jìn)行更換即可。但當(dāng)模塊出現(xiàn)故障時(shí)，對(duì)于一些對(duì)專業(yè)理論和實(shí)踐都較為缺乏的技術(shù)人員來講，其很難判斷出熱控制控制故障，這與技術(shù)人員對(duì)儀表制造技術(shù)缺乏掌握也具有一定的關(guān)系。當(dāng)輸入/輸出模塊出現(xiàn)故障時(shí)，通常都會(huì)發(fā)生在調(diào)試或是運(yùn)行階段，而且在維護(hù)上也需要由生產(chǎn)廠家來進(jìn)行操作，對(duì)于模塊的更換一般技術(shù)人員是無法做到的。當(dāng)設(shè)備運(yùn)行過程中發(fā)生故障時(shí)，在現(xiàn)場(chǎng)會(huì)出現(xiàn)異常反應(yīng)或是報(bào)警的情況，在這種情況下，通常也會(huì)發(fā)現(xiàn)個(gè)別組件或是設(shè)備不能正常工作，這時(shí)現(xiàn)場(chǎng)的技術(shù)人員則需要及時(shí)對(duì)故障的原因進(jìn)行判斷和處理。對(duì)于不能處理的則需要通常工程技術(shù)人員，由工作人員將現(xiàn)場(chǎng)的故障信息提供給工程技術(shù)人員，在安全保護(hù)措施都到位的情況下進(jìn)行維修。當(dāng)操作員站出現(xiàn)死機(jī)故障時(shí)，通常情況下都有著復(fù)雜的原因，但也不能忽視人為操作的影響，這種故障發(fā)生時(shí)，通常情況下通過對(duì)控制邏輯進(jìn)行修改，更新下載軟件，然后再次對(duì)設(shè)備進(jìn)行啟動(dòng)，則故障即可解決。

3.2 軟件的維護(hù)與管理

要及時(shí)備份應(yīng)用軟件，記錄所有的變化；及時(shí)保存修改的數(shù)據(jù)庫，同時(shí)也要做好備份；檢測(cè)與測(cè)試軟件時(shí)，要檢測(cè)每個(gè)級(jí)別的權(quán)限，對(duì)軟件功能進(jìn)行測(cè)試；要對(duì)軟件的管理、更新、修改做好規(guī)范；要有良好的系統(tǒng)病毒保護(hù)防范軟件；在設(shè)備運(yùn)行階段或進(jìn)行維護(hù)時(shí)，要有嚴(yán)格的保護(hù)和隔離措施；當(dāng)有的操作站在運(yùn)行時(shí)有故障發(fā)生，要在保證可用的操作員站能夠繼續(xù)運(yùn)行并能夠完成監(jiān)測(cè)工作的前提下，進(jìn)行故障排除，假如有故障沒有辦法排除，要依據(jù)設(shè)備運(yùn)行的狀態(tài)進(jìn)行故障排查和排除；強(qiáng)化設(shè)備和軟的監(jiān)督檢查制度，要保證工作人員能夠做出迅速反應(yīng)并采取相應(yīng)的維護(hù)與維修對(duì)策。

4 結(jié)束語

目前在電廠機(jī)組中DCS系統(tǒng)得以廣泛的應(yīng)用，而且隨著技術(shù)的發(fā)展也不斷的完善，其前景越來越好，而且300MW機(jī)組上已全面采用了DCS系統(tǒng)，通過DCS系統(tǒng)的應(yīng)用，有效的確保了電廠的安全生產(chǎn)，同時(shí)也使電廠的經(jīng)濟(jì)效益得以更好的實(shí)現(xiàn)，DCS系統(tǒng)以其超過于其他控制系統(tǒng)的優(yōu)勢(shì)展現(xiàn)出無限的生機(jī)。

參考文獻(xiàn)

[1]朱春鳳，吳楊輝，張猛.DCS在電廠熱工控制方面的應(yīng)用[J].商情，2011（47）.

[2]陳瑞軍.DCS在電廠中的應(yīng)用及發(fā)展方向探討[J].內(nèi)蒙古電力技術(shù)，2007（6）.

[3]曹汝鵬.淺談DCS在電廠應(yīng)用的提高[J].內(nèi)蒙古石油化工，2010（1）.