电厂热工控制DCS系统设计与运用探讨

【摘 要】随着自动化技术的快速发展，当前国内电厂热工自动化控制为电力事业的发展提供了重要的基础和保障。电厂热工控制主要是基于DCS系统的热工优化控制平台，以DCS结构、基本功能为支撑，可有效实现电厂热工优化控制。本文将对DCS系统设计要点进行分析，并在此基础上就其应用性，谈一下自己的观点和认识，以供参考。

【关键词】电厂；热工控制；DCS系统；设计；运用；研究

所谓DCS系统，即集散控制系统，较之于传统模式下控制系统而言，它是一种新型的控制系统，基于对传统计算机控制系统应用优势与不足的研究，形成的4C技术。DCS系统主要有计算机、显示以及通信和控制四个模块组成，是基于现代微型计算机局域网的一种安全、高效控制系统。较之于传统的集中控制系统，DCS系统可谓有过之而无不及。

1、电厂热工控制DCS系统设计

对于电厂热工控制DCS系统而言，网络设计是关键，其对整个DCS系统的安全可靠性、实效性以及扩充性等，具有至关重要的作用。同时，还要全面考虑电厂热工控制DCS系统的功能性设计，即DAS（数据采集系统）、MCS（模拟量控制系统）、SCS（顺序控制系统）以及DEH（数字电液调节系统）和FSSS （锅炉炉膛安全监控系统），具体分析如下：

1.1数据采集系统

对于电厂热工控制DCS系统而言，数据采集系统通常又称作计算机监控系统，其作用在对机组实际生产过程中的相关参数信息在线检测，经处理运算后，以CRT画面的形式，将其传送给操作人员。

对于数据采集系统而言，其可以根据实际情况，进行自动报警、打印制表以及计算性能指标等，同时也可以有效提高具体操作的准确性。

1.2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，比如除氧器压力、凝汽器水位调节系统以及水位调节系统和溺式水箱水位调节系统。对于模拟量控制系统而言，其价值在于对生产中用到的水、风以及燃料等变量，进行闭环自动调节，同时还要控制整个单元机组负荷。

1.3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。因该系统指令优先级分层设计，所以炉侧顺序控制内容应当包括引风机、送风机以及炉膛吹灰系统；对于机侧顺序控制系统而言，其主要有汽机油、定冷水以及胶球清洗等系统。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。

1.4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。

1.5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BMS，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与热控质量。

2、DCS系统在电厂热工控制中的运用

对于DCS系统而言，其采用的主要控制模式为局部控制独立工作站，各站点间的数据信息传递，主要依赖局部网络通信；DCS在电厂热控中的运用，大幅度提高了电厂发电机组热控数据信息采集、处理、过程与逻辑控制以及设备运行监视、报警和联锁和保护效率，成为国内电厂热控系统的重要方式。

2.1 DCS系统兼容性强

对于电厂热工控制系统而言，其火电机组控制对象非常的庞大和繁杂，这些因素都对电厂热工控制自动化系统有较高的要求，而DCS控制系统正好弥补了这一空缺。DCS系统本身具有较强的兼容性，可实现对多种对象的自动化控制，同时也可提高自动化运行效率，大大提高了电厂热控机组的自动化控制水平。

2.2 DCS系统的应用，可确保电厂机组的安全运行

对于DCS控制系统而言，其在保障电厂机组安全运行方面的应用效果非常的显著，它可通过显示技术自身的优势，利用大屏幕将相关的数据信息显示出来，并且将人机操作过程变得更加的简单化、智能化和自动化。DCS系统的应用，有效的减轻了传统模式下的操控人员工作压力，同时也降低了运行成本，不仅保障了电厂机组的安全运行，而且还有效的减少了各种安全事故的发生。

2.3 DCS系统与辅助系统

实践中可以看到，DCS系统在大型电厂机组热控领域的应用效果非常的显著，同时辅助系统与DCS系统连接在一起，还可实现集中控制，比如除灰、除渣以及运煤和化学水集中处理等操作。在该种情况下，直接将主机DCS系统与辅助系统有效的连接在一起，采取较为集中的技术方案；同时，还可以在其相对集中以后，使之与MIS以及主机DCS有机的联系起来，从而实现减员增效之目的，并且有效提高技术管理水平。

2.4 DCS远程控制

对于DCS系统而言，其远程控制设备的作用在系统程序设计过程中日渐凸显，其输入、输出设备可自动运行。首先是智能前端。所谓智能前端，即现场总线部分，其可实现A/D之间的互相转换、电热组转变以及PID控制；其次是现场通讯总线。具体的表现方式为数字串行，其可支持多元化的运行模式。最后是通讯适配器。该设备主要是对整个信息区域进行协调和控制，并且将各主控系统间的数据信息有效的交换。就当前国内电厂热控系统中应用的DCS远程控制输入和输出现状来看，其投入应用对DCS系统操作控制安全系数的提高，非常重要。如下图所示，给煤主控指令单输入、多输出之间的切换。

当系统自动运行时，M/A操作器具有跟踪功能，确保输出一直跟踪自动调节器输出；当从自动切换至手动时，调节执行机构处于切换前状态。手动状态下，自动调节器输出始终跟踪M/A操作器输出，切换瞬间，调节器可从手动输出值调节输出。实现跟踪功能的实质是一个控制系统的算法模块，只要系统有需要，就要正确传递跟踪信息。

结语：近年来，随着国内电厂热工控制系统建设事业的快速发展，DCS控制系统以其自身的优势，不仅在电厂热控中得到了有效的应用，而且在各行各业中也得到了广泛的运用，不仅可以实现热控目的，而且还可以有效降低生产成本，应用前景非常的广泛。本文主要就电厂热工控制系统中的DCS系统设计要点进行了具体分析，尤其是其功能环节所包含的子系统，这是DCS控制系统得以应用的关键，随着在实践中的不断创新与改进，DCS控制系统将会更好的为电厂热工控制服务。

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