大中型火電廠DCS電氣控制系統(tǒng)改造及應用探究

朱紹群

摘 要 現(xiàn)今，信息技術和計算機技術被廣泛應用在社會的各個領域。而在大中型火電廠控制系統(tǒng)中主要以DCS系統(tǒng)為主，該系統(tǒng)能夠顯著提高電廠控制系統(tǒng)的自動化程度，以改善控制質量和控制效率，推動火電廠電氣控制的管理水平。本文從DCS電氣控制系統(tǒng)的功能特點出發(fā)，指出DCS控制系統(tǒng)在大中型火電廠應用過程中所存在的問題，并提出相應的優(yōu)化策略。

關鍵詞 火電廠;DCS電氣控制系統(tǒng);改造;應用

近年來，DCS控制系統(tǒng)廣泛應用在大中型火電廠的電氣控制系統(tǒng)中。該系統(tǒng)是在微處理器的基礎上，利用多級計算機系統(tǒng)和通信網絡來實現(xiàn)采集、控制、監(jiān)視和操作功能，以便能夠及時獲取現(xiàn)場的實際運行數(shù)據(jù)，進而調整鍋爐燃燒狀態(tài)，使其始終保持燃燒充分的良好狀態(tài)，滿足節(jié)能環(huán)保的要求[1]。

1火電廠DCS控制系統(tǒng)的特點

火電廠DCS控制系統(tǒng)主要由控制網絡層、子系統(tǒng)和現(xiàn)場設備層三部分組成。其中，各個系統(tǒng)中均是采用標準化、模塊化和開放化的模式，并通過通信局域網來實現(xiàn)數(shù)據(jù)信息的接收和發(fā)送。這種開放化和模塊化的模式有利于應對新增系統(tǒng)或者系統(tǒng)變更的情況，只需要在原系統(tǒng)的基礎上增加相應數(shù)量的計算機，并連接到通信網絡中，即可實現(xiàn)新增功能，而不影響原有系統(tǒng)的運行[2]。同時，DCS控制中的組態(tài)軟件可以根據(jù)流程的差異性進行調整，工作人員只需要在掌握測量信號和控制信號關系的基礎上進行合理的調整即可改變控制系統(tǒng)的功能。DCS系統(tǒng)結構中都采用一定的容錯設計，因此在系統(tǒng)運轉過程中，一旦某臺計算機出現(xiàn)故障問題也不會影響其他計算機的正常工作。同時，計算機技術提供了順序控制、連續(xù)控制、批量處理等多種算法，并可以有效融合，靈活組成，確?？刂乒δ艿娜嫱暾?/p>

2DCS自動控制系統(tǒng)的主要功能

2.1 調節(jié)爐膛負壓

鍋爐燃燒自動控制系統(tǒng)的重要參數(shù)就是爐膛負壓。通常情況下，爐膛負壓自動控制是通過調節(jié)引風機入口風門開度而實現(xiàn)的，其負壓值一般需要控制在-20至-100Pa的范圍內，使其保持微負壓的工作狀態(tài)。引風機入口風門的開度直接關系著引風量的大小，而引風控制的前饋量是送風量。兩者之間基本呈正比例關系，即送風OP增加，引風OP也增加;送風OP降低時，引風OP也需要在適當?shù)臅r間范圍內被減少[3]。

2.2 控制鍋爐送風

鍋爐燃料在燃燒過程中，鍋爐需要適當?shù)乃惋L以保障鍋爐正常的燃燒，并通過控制送風量來提高鍋爐燃燒的經濟性能。然后對一些常用參數(shù)做出調節(jié)，同時結合送風機擋板開度的調節(jié)，使得送風量處于合理的控制范圍，最大程度上提高燃料的燃燒性能。

3DCS對大中型火電廠電氣控制系統(tǒng)的改造及應用

3.1 提高DCS控制系統(tǒng)中輸入信號的穩(wěn)定性和可靠性

DCS控制系統(tǒng)輸入信號的穩(wěn)定可靠才能有效保障控制系統(tǒng)的精確性。一方面，需要保障控制系統(tǒng)中電氣設備和零部件的可靠性，減少因零部件自身故障問題造成的信號傳輸故障，另一方面，主界面的功能模塊需要不斷更新設計，優(yōu)化控制系統(tǒng)的性能，使控制系統(tǒng)對于喜好的獲取更加高效精準。

3.2 完善DCS電氣控制系統(tǒng)的預警系統(tǒng)

DCS電氣控制系統(tǒng)中的預警系統(tǒng)主要是為了實現(xiàn)對鍋爐運行的監(jiān)督，加強安全保障。這樣能夠及時發(fā)現(xiàn)鍋爐設備的故障問題。因此，預警系統(tǒng)設計要具有人性化和智能化的特點，在設計中充分應用當前智能技術、網絡一體化技術等進行完善。與此同時，預警系統(tǒng)的完善需要充分結合鍋爐系統(tǒng)的操作流程和相關設備的維修情況，全面掌握各項維護和保養(yǎng)信息，以準確分析出鍋爐設備的實際運轉情況，使其相互配合，提高DCS電氣自動化鍋爐設備的運行效率和運行質量。

3.3 電氣控制系統(tǒng)納入DCS方式

電氣控制系統(tǒng)中納入DCS方式，主要體現(xiàn)在利用DCS的邏輯組態(tài)功能，對電氣設備及熱控設備實行分散控制的方式來實現(xiàn)設備的控制與監(jiān)控功能。一方面，將DCS的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)連接至現(xiàn)有電氣控制系統(tǒng)中;另一方面，將接收信號轉換成DCS可識別的信號接入到DCS系統(tǒng)中進行數(shù)據(jù)處理并傳輸至控制中心。這樣能夠有效實現(xiàn)電氣控制系統(tǒng)對電氣設備和熱控設備的集中監(jiān)控和控制。

3.4 現(xiàn)場層與控制層的改造及應用

現(xiàn)場層的改造主要是將一次設備按照電壓等級進行劃分，并將現(xiàn)場層的各項開關量信號傳輸至DCS系統(tǒng)，然后再利用現(xiàn)場專用纜線將相應的電氣量信號傳輸至DCS系統(tǒng)?？刂茖拥母脑熘饕菍⒖刂乒褡鳛榭刂茖拥暮诵目刂茊卧?。同時，鑒于大中型發(fā)電廠對電氣控制系統(tǒng)的數(shù)據(jù)采集、分析和運算等方面的要求較高，因此，控制層的二次設備則為主控單元模塊[4]。

3.5 監(jiān)控層與功能層的改造與應用

由于DCS與電氣控制系統(tǒng)在PC機和網絡接口的應用方面相似，則電氣控制系統(tǒng)需要直接考慮面向對象轉變?yōu)榕cDCS邏輯控制要求相一致的梯形圖，同時考慮利用DCS系統(tǒng)直接利用以模擬變量為控制要求的功能模塊。同時，在電氣控制系統(tǒng)中直接引入自動化控制協(xié)定服務器，使得人機界面軟件在監(jiān)控功能方面更加高速、全面。對于功能層的改造，主要表現(xiàn)在利用DPU中的電氣量輸入模塊實現(xiàn)數(shù)據(jù)采集，并利用主控模塊實現(xiàn)對電氣系統(tǒng)零部件的邏輯控制，以實現(xiàn)對現(xiàn)場設備的控制動作。

4結束語

總而言之，DCS電氣控制系統(tǒng)的改造及應用能夠有效改善大中型火電廠的運行效率和監(jiān)控能力，因此，相關工作人員應該加強對DCS系統(tǒng)的研究和應用，更好地推動火電廠高效、安全、穩(wěn)定的發(fā)展。

參考文獻

[1] 李濤.電氣控制系統(tǒng)故障診斷及維修技巧[J].中國設備工程，2020 （10）：170-171.

[2] 李紅偉.大中型火電廠DCS電氣控制系統(tǒng)改造及應用[J].中小企業(yè)管理與科技（下旬刊），2019（2）：195-196.

[3] 李文，梁庚.基于DCS的大中型火電廠電氣控制系統(tǒng)的改造及應用[J].電氣應用，2012，31（1）：63-67，71.

[4] 朱永昶，嚴紅濱.火電廠DCS改造后集控電氣系統(tǒng)控制方式的變化及對策[J].浙江電力，2003（3）：26-28.