火電廠DCS 熱控自動化安裝調(diào)試分析

衛(wèi)夢超 江蘇華電吳江熱電有限公司

火電廠模擬機對人員培訓(xùn)、故障模擬、組態(tài)驗證等具有重要作用，是提升火電廠運行人員能力水平的重要工具。許多專家學(xué)者對火電廠模擬機進行研究設(shè)計：張明明設(shè)計某電廠1000MW 超超臨界機組的模擬機系統(tǒng)，重點介紹鍋爐系統(tǒng)、汽輪機系統(tǒng)、電氣系統(tǒng)的建模方法；黃旭明介紹基于LN2000系統(tǒng)的虛擬DCS 開發(fā)過程，闡述Level1 各種仿真技術(shù)的區(qū)別與聯(lián)系；張金山介紹半實物仿真技術(shù)、過程系統(tǒng)建?；痉椒ㄒ约鞍雽嵨锓抡嬷蟹植际娇刂葡到y(tǒng)性能測試方法；高叔開等介紹激勵式仿真機的設(shè)計方法，并以INFI-90DCS 系統(tǒng)為例，介紹激勵式DCS與仿真模型實時交換數(shù)據(jù)的方法。

一、DCS 的理論概述

DCS 英文全稱為Distributed Control System，中文名稱叫集散控制系統(tǒng)，DCS 是一個以微處理器為基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)的控制系統(tǒng)。DCS 在實際運用中具備分散的控制功能和集中的現(xiàn)實操作，其本身的設(shè)計結(jié)構(gòu)具備多層級合作自治的結(jié)構(gòu)形式，也因為該系統(tǒng)的設(shè)計理念和設(shè)計原理，其也被稱之為分散控制系統(tǒng)或者分布式計算機控制系統(tǒng)。該系統(tǒng)在諸多領(lǐng)域都發(fā)揮著重要的作用，例如電力行業(yè)、冶金行業(yè)、石油化工行業(yè)等，都可以看到該系統(tǒng)的身影。

二、電廠熱控自動化現(xiàn)狀

當(dāng)前，火電廠熱控自動化領(lǐng)域中，其主廠房控制系統(tǒng)常常采用的是DCS，輔助車間采用的是PCL。其主要原因在于，DCS 系統(tǒng)早期價格較高，而輔助車間在實際工作過程中，是可以出現(xiàn)中斷的，因此，輔助車間對相應(yīng)的系統(tǒng)可靠性與穩(wěn)定性的要求不高，同時，在輔助車間所采用的系統(tǒng)對相應(yīng)的模擬量控制相關(guān)要求也比較少，為有效控制成本，所以通常在輔助車間中所采的大多是PCL 系統(tǒng)。在火電廠熱動自動化中，主廠房中的發(fā)電機與鍋爐對控制系統(tǒng)的可靠性與穩(wěn)定性有著較高的要求，同時，還要求系統(tǒng)信號中要有著一定比例的模擬量，更加注重系統(tǒng)的性能，因此，在系統(tǒng)應(yīng)用中更多的使用價格較高的DCS。表示模糊控制的鍋爐壓力領(lǐng)域中，AP 論域能夠充分表示兩個運行周期中鍋爐壓力變化情況。相應(yīng)的周期在經(jīng)過自動調(diào)整后，相關(guān)負荷會在出現(xiàn)大幅度變化時，相應(yīng)的控制響應(yīng)速度會有一個很大幅度的提升。需要注意的是，鍋爐的實際情況以及所采用的煤炭資源質(zhì)地都會在一定程度上影響到調(diào)節(jié)的效果。從隸屬度曲線所邊線出來的交錯重疊情況看，可以了解到，在參數(shù)變化領(lǐng)域中，模糊控制算法有著很強的適應(yīng)性，這一點能夠從鍋爐的實際運行中看出。

三、中型火電廠DCS 的基本組成和特點

DCS 是大中型火電廠最常用的自面向功能和對象而實現(xiàn)的“站”為基本單元構(gòu)成控制層，專門設(shè)計的分布式動態(tài)實時數(shù)據(jù)庫用于管理分布在各站的系統(tǒng)運行所需的全部數(shù)據(jù)。系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)可采用星形、環(huán)形或樹形結(jié)構(gòu)，實現(xiàn)物理和邏輯上的完全冗余，達到了多重化冗余；網(wǎng)絡(luò)服務(wù)軟件同網(wǎng)絡(luò)硬件共同實現(xiàn)站與站之間的通信并通過分布式實時數(shù)據(jù)庫實現(xiàn)全局信息共享。隨著機組容量的不端擴大，監(jiān)控點數(shù)的不斷增加，網(wǎng)絡(luò)通信速度也隨之提高。越來越多的DCS 的網(wǎng)絡(luò)層開始采用高速以太網(wǎng)用于數(shù)據(jù)傳輸，為克服以太網(wǎng)通信的“不確定性”和網(wǎng)絡(luò)遲延而造成控制性能的降低，采用了更先進的基于優(yōu)先級的數(shù)據(jù)傳輸策略和基于高速交換機的網(wǎng)絡(luò)設(shè)備，從而可以保證通信和控制的實時性。監(jiān)控層中的各個工作站的劃分以功能相對自治為原則，不同的功能用不同的工作站來實現(xiàn)。

四、DCS 熱控自動化安裝調(diào)試的相應(yīng)措施

（一）火焰檢測器

在火電廠的運行生產(chǎn)中，杜絕火災(zāi)問題出現(xiàn)是其最重要的工作，而其中最關(guān)鍵的因素就是火焰檢測器的質(zhì)量是否符合其相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)。在進行火檢的過程中，由于火焰檢測器信號是根據(jù)具體的情況輸出的，一直處于運動狀態(tài)，這就會在一定程度上影響信號輸出的穩(wěn)定性，進而導(dǎo)致火焰檢測器的檢測結(jié)果出現(xiàn)問題。在進行DCS 熱控自動化安裝調(diào)試時，為了能夠提高檢測器的檢測效果，就需要相關(guān)技術(shù)人員不斷完善其性能，讓其能夠達到熱控自動化安裝調(diào)試的需要。

（二）結(jié)構(gòu)設(shè)計

火力發(fā)電基于DCS 的具體結(jié)構(gòu)和特點，針對其效用發(fā)揮進行了功能的設(shè)計。從實踐應(yīng)用來看，其功能所強調(diào)的內(nèi)容比較多，具體包括了現(xiàn)場的數(shù)據(jù)信息采集、運行狀態(tài)的監(jiān)視與報警、對服務(wù)器的日志管理等?；趯嵺`分析可以發(fā)現(xiàn)，在功能設(shè)計的基礎(chǔ)上，硬件系統(tǒng)表現(xiàn)出了比較突出的優(yōu)勢，即其能夠在惡劣的工況條件下維持穩(wěn)定與可靠。而且硬件系統(tǒng)的維修便捷性比較突出，工藝先進行表現(xiàn)也比較突出。就系統(tǒng)底層的漢化軟件平臺利用來看，其處理功能比較強大，所以利用該平臺，復(fù)雜的組態(tài)控制目標(biāo)可以實現(xiàn)，而且該平臺的使用對高級控制算法也有比較顯著的支持。不僅如此，在系統(tǒng)設(shè)計的時候，因為采用的是具有合適性的榮譽配置，而且強調(diào)了診斷至模件級的自診斷功能，所以系統(tǒng)本身的運行具有高度的可靠性。通過整體的利用分析來看，控制系統(tǒng)在功能和物理上真正分散，DCS 整個系統(tǒng)的可利用率實現(xiàn)了明顯的提升，從總結(jié)的數(shù)據(jù)來看，其可利用率達到了99.9%，這對于系統(tǒng)的火力發(fā)電高效性有突出的現(xiàn)實價值。

五、結(jié)束語

基于DCS 的大中型電廠電氣系統(tǒng)的改造對于發(fā)電企業(yè)的經(jīng)濟運行具有重要的意義。電廠電氣系統(tǒng)納入DCS 后，改造的系統(tǒng)將原獨立運行的測控裝置和自動裝置納入到DCS 體系中，通過DCS 大的網(wǎng)絡(luò)層和監(jiān)控層軟件，實現(xiàn)了將電氣系統(tǒng)包括在內(nèi)的機、爐、電的協(xié)調(diào)控制、故障分析和運行管理，提高了整個發(fā)電廠的自動控制和運行管理水平。