電廠熱工控制DCS系統(tǒng)設(shè)計(jì)與運(yùn)用維護(hù)的探析

王娟娟

【摘要】DCS系統(tǒng)即集散控制系統(tǒng)，是基于對傳統(tǒng)計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)應(yīng)用優(yōu)勢與不足的研究，形成的4C技術(shù)。DCS系統(tǒng)主要有計(jì)算機(jī)、顯示以及通信和控制四個(gè)模塊組成，是基于現(xiàn)代微型計(jì)算機(jī)局域網(wǎng)的一種安全、高效控制系統(tǒng)。本文將對DCS系統(tǒng)設(shè)計(jì)要點(diǎn)及其應(yīng)用維護(hù)進(jìn)行了探討分析，以供相關(guān)從業(yè)人員借鑒參考。

【關(guān)鍵詞】電廠熱工控制；DCS系統(tǒng)；設(shè)計(jì)要點(diǎn)；運(yùn)用；維護(hù)

一、電廠熱工控制DCS系統(tǒng)的設(shè)計(jì)要點(diǎn)

電廠熱工控制DCS系統(tǒng)中的網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)對整個(gè)DCS系統(tǒng)的安全可靠性、實(shí)效性以及擴(kuò)充性等，具有至關(guān)重要的作用。同時(shí)還要全面考慮電廠熱工控制DCS系統(tǒng)的功能性設(shè)計(jì)，即DAS（數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)）、MCS（模擬量控制系統(tǒng)）、SCS（順序控制系統(tǒng)）以及DEH（數(shù)字電液調(diào)節(jié)系統(tǒng)）和FSSS （鍋爐爐膛安全監(jiān)控系統(tǒng)），具體分析如下：

1、數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)。對于電廠熱工控制DCS系統(tǒng)而言，數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)通常又稱作計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)，其作用在對機(jī)組實(shí)際生產(chǎn)過程中的相關(guān)參數(shù)信息在線檢測，經(jīng)處理運(yùn)算后，以CRT畫面的形式，將其傳送給操作人員。對于數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)而言，其可以根據(jù)實(shí)際情況，進(jìn)行自動(dòng)報(bào)警、打印制表以及計(jì)算性能指標(biāo)等，同時(shí)也可以有效提高具體操作的準(zhǔn)確性。

2、模擬量控制系統(tǒng)。對于電廠熱工控制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)作為串級凋節(jié)，其他調(diào)節(jié)皆為單回路調(diào)節(jié)系統(tǒng)，比如除氧器壓力、凝汽器水位調(diào)節(jié)系統(tǒng)以及水位調(diào)節(jié)系統(tǒng)和溺式水箱水位調(diào)節(jié)系統(tǒng)。對于模擬量控制系統(tǒng)而言，其價(jià)值在于對生產(chǎn)中用到的水、風(fēng)以及燃料等變量，進(jìn)行閉環(huán)自動(dòng)調(diào)節(jié)，同時(shí)還要控制整個(gè)單元機(jī)組負(fù)荷。

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，對參數(shù)進(jìn)行監(jiān)視，對聯(lián)鎖進(jìn)行保護(hù)。因該系統(tǒng)指令優(yōu)先級分層設(shè)計(jì)，所以爐側(cè)順序控制內(nèi)容應(yīng)當(dāng)包括引風(fēng)機(jī)、送風(fēng)機(jī)以及爐膛吹灰系統(tǒng)；對于機(jī)側(cè)順序控制系統(tǒng)而言，其主要有汽機(jī)潤滑油、定冷水以及膠球清洗等系統(tǒng)。實(shí)踐中可以看到，雖然SCS系統(tǒng)內(nèi)容相對比較龐雜，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)場情況進(jìn)行具體設(shè)計(jì)。

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，主要是為了對汽輪機(jī)轉(zhuǎn)速和功率進(jìn)行調(diào)節(jié)，對汽輪機(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。

二、DCS系統(tǒng)在電廠熱工控制中的運(yùn)用

DCS系統(tǒng)而言采用的主要控制模式為局部控制獨(dú)立工作站，各站點(diǎn)間的數(shù)據(jù)信息傳遞，主要依賴局部網(wǎng)絡(luò)通信；DCS在電廠熱控中的運(yùn)用，大幅度提高了電廠發(fā)電機(jī)組熱控?cái)?shù)據(jù)信息采集、處理、過程與邏輯控制以及設(shè)備運(yùn)行監(jiān)視、報(bào)警和聯(lián)鎖和保護(hù)效率。

1、DCS系統(tǒng)兼容性強(qiáng)。電廠機(jī)組熱工控制系統(tǒng)，由于其控制對象具有繁雜及龐大性的特點(diǎn)，因此利用DCS控制系統(tǒng)，由于其具有較強(qiáng)的兼容性，可以對多種對象進(jìn)行自動(dòng)化控制，而且自動(dòng)化運(yùn)行效率及熱控機(jī)組的自動(dòng)化控制水平都會(huì)有較大程度的提升，能夠更好的滿足當(dāng)前電廠熱工控制自動(dòng)化系統(tǒng)的要求。

2、DCS系統(tǒng)的應(yīng)用，可確保電廠機(jī)組的安全運(yùn)行。在DCS在熱工控制系統(tǒng)中進(jìn)行應(yīng)用過程中，有效的確保了電廠機(jī)組運(yùn)行的安全性。DCS系統(tǒng)大屏幕顯示技術(shù)可以將機(jī)組運(yùn)行的數(shù)據(jù)信息有效的顯示出來，人機(jī)操作界面更加人性化，人機(jī)操作的過程中更加簡單，具有較強(qiáng)的智能化和自動(dòng)化特點(diǎn)，不僅有效的降低了操控人員的工作強(qiáng)度，而且還能夠降低運(yùn)行成本，確保電廠機(jī)組運(yùn)行的安全，對各種安全事故的發(fā)生起到了有效的防范作用。

3、DCS系統(tǒng)與輔助系統(tǒng)。在當(dāng)前一些大型電廠中，DCS系統(tǒng)與輔助系統(tǒng)有效的連接在一起，確保了集中控制的實(shí)現(xiàn)。同時(shí)主機(jī)DCS系統(tǒng)有效的實(shí)現(xiàn)與輔助系統(tǒng)的連接，同時(shí)還可以將MIS與主機(jī)DCS系統(tǒng)有效的連接在一起，這樣有效的提高了機(jī)組運(yùn)行的效率，有利于電廠減員增效目標(biāo)的實(shí)現(xiàn)，同時(shí)對于電廠技術(shù)管理的提升也起到了極其重要的意義。

4、DCS遠(yuǎn)程控制。首先是智能前端。所謂智能前端，即現(xiàn)場總線部分，其可實(shí)現(xiàn)A/D之間的互相轉(zhuǎn)換、電熱組轉(zhuǎn)變以及PID控制；其次是現(xiàn)場通訊總線。具體的表現(xiàn)方式為數(shù)字串行，其可支持多元化的運(yùn)行模式。最后是通訊適配器。該設(shè)備主要是對整個(gè)信息區(qū)域進(jìn)行協(xié)調(diào)和控制，并且將各主控系統(tǒng)間的數(shù)據(jù)信息有效的交換。

三、DCS在電廠熱工控制系統(tǒng)中的管理與維護(hù)

1、硬件管理與維護(hù)。（1）輸入輸出模塊的故障都是由系統(tǒng)診斷與修復(fù)的，一旦發(fā)現(xiàn)故障，一般的處理方式即為更換模塊。由于一般技術(shù)人員對儀表制作的核心技術(shù)不夠了解，同時(shí)其自身具備的理論知識也不夠扎實(shí)，這樣就造成其無法有效地發(fā)現(xiàn)以及判斷由于內(nèi)部元件老化等原因造成的熱工控制模塊故障。而在大部分狀況下，輸入輸出模塊的故障往往是出現(xiàn)在運(yùn)行以及調(diào)試階段，一般的工作人員很難完成對模塊的更換操作，理論上都是需要由生產(chǎn)廠家對模塊進(jìn)行維修。（2）在現(xiàn)場設(shè)備故障的修復(fù)與診斷方面，一旦發(fā)現(xiàn)某設(shè)備或組件出現(xiàn)異常，工作人員必須馬上排查故障，找出故障誘因，并及時(shí)地進(jìn)行有效處理。工程技術(shù)人員要根據(jù)所接收到的故障報(bào)告，在做好安全保障措施的前提下開展技術(shù)維修工作。

2、 軟件管理與維護(hù)。（1）及時(shí)對應(yīng)用軟件進(jìn)行備份，嚴(yán)格記錄應(yīng)用軟件所有的變化情況，并做到記錄的規(guī)范性。（2）需要對軟件的功能進(jìn)行嚴(yán)格測試，特別是每個(gè)級別的權(quán)限在測試過程中更為嚴(yán)格的進(jìn)行檢測。（3）在對軟件進(jìn)行規(guī)范化管理，對于軟件及時(shí)進(jìn)行更新和修改。（4）對于處于維修或者是運(yùn)行階段的設(shè)備，則需要采取切實(shí)可行的措施做好保護(hù)和隔離工作。（5）對于操作站運(yùn)行過程中存在的故障，則需要在確保操作員正常監(jiān)測和操作站正常運(yùn)行的基礎(chǔ)上進(jìn)行故障排除和維修操作，對于無法排除的故障，則需要根據(jù)設(shè)備運(yùn)行的狀態(tài)，采取切實(shí)可行的方法來對故障進(jìn)行排查。（6）對于操作員站無法正常運(yùn)行時(shí)，則需要采取停電或是電路控制器調(diào)節(jié)等措施來確保運(yùn)行的停止。（7）為了確保軟件運(yùn)行的穩(wěn)定性，則需要對軟件及設(shè)備監(jiān)管制度進(jìn)行完善，采取切實(shí)可行的措施來對中央處理器和設(shè)備電源燈等故障進(jìn)行處理，確保故障處理的及時(shí)性和快速性。

結(jié)束語

隨著自動(dòng)化技術(shù)的快速發(fā)展，當(dāng)前國內(nèi)電廠熱工自動(dòng)化控制為電力事業(yè)的發(fā)展提供了重要的基礎(chǔ)和保障。電廠熱工控制主要是基于DCS系統(tǒng)的熱工優(yōu)化控制平臺(tái)，以DCS結(jié)構(gòu)、基本功能為支撐，可有效實(shí)現(xiàn)電廠熱工優(yōu)化控制。

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