烟气脱硝工程DCS控制系统应用

摘 要：MACS系统时和利时公司多年的开发、工程经验而设计的DCS控制系统，该系统采用世界上先进的现场总线技（ProfiBus-DP总线）介绍了该系统在杭州江东富丽达3×75th+4×130th CFB锅炉烟气脱硝工程项目脱硝系统的自动控制技术的构成、网络结构、硬件及软件构成、系统功能以及实际应用效果

关键词：脱硝技术 控制系统 硬件 可靠性

中图分类号：TM621.9 文献标识码：A 文章编号：1674-098X（2013）05（c）-0130-02

分散控制系统（Distributed Control System）英文缩写为DCS，有时也称分布式控制系统，其实质是计算机技术对生产过程进行集中监视、操作、管理和分散控制的一种新型控制技术。它是由计算机技术、信号处理技术、测量控制技术、通信网络技术、人机接口技术相互发展渗透而产生的，即不同于分散的仪表控制系统，又不同于集中式计算机控制系统，它是吸收了两者的优点，在它们的基础上又发展起来的一门系统工程技术，具有很强的生命力和显著的优越性。

分散控制系统是计算机技术和自动化技术发展的结果。机组容量不断增长、参数不断提高，为DCS应用创造了广阔；随着DCS系统的广泛使用，为机组安全经济运行提供了有力保障。

进入20世纪90年代，由于微处理器及其超大规模集成电路（VLSI）技术的发展，DCS发展很快，加上计算机技术、容错技术和人机接口技术的发展，窗口技术、交互图形等的出现，以及标准化的数据通信链路、通信网络技术的发展和人工智能、知识工程方法的发展及信息管理系统的发展，特别是开放式结构和集成技术的发展深刻地影响着90年代以后的DCS的发展。90年代以后DCS向综合化、开放化发展，即90年代生产过程自动化要求各种装置（计算机、DCS、单回路调节器、PLC等）之间的通信能力加强，以方便地构成大系统；并且在大型DCS进一步完善和提高的同时，发展小型DCS，也就是说随着PLC计算机与DCS和其他控制回路之间接口的迅速发展，将连续控制回路、逻辑功能和批量控制功能汇入在统一的高性能系统中，从而将PLC与DCS融合在一起，满足了协调的需要，同时也为了适应离散类和批量工业自动化的要求。今后的DCS发展方向将进一步采用人工智能技术，特别是知识库系统（KBS）和专家系统（ES）。

DCS具有通用性强、系统组态灵活、控制功能完善、数据处理方便、显示操作集中、人机界面友好、安装简单规范化、调试方便、运行安全可靠的特点，在国内外火电机组中得到广泛的应用。

1 应用实例

1.1 系统构成

杭州江东富丽达3×75th+4×130th CFB锅炉烟气脱硝工程循环硫化床锅炉脱硝工程控制系统，本工程采用和利时DCS系统控制，DCS系统分别进入业主方4台130T/H湿法脱硫系统主控及3台75T/H干法脱硫系统主控，两个主控之间采用高速光纤连网，硬件分别采用FM系列模块与SM系列模块。

杭州和利时系统工程股份有限公司生产的MACS分散控制系统。用以完成DAS（数据采集系统）、MCS（模拟量控制系统）、SCS（顺序控制系统）系统设有现场控制站2台、操作员站2台、工程师站2台（分别与脱硫系统共用）、历史数据站1台、通讯站1台。脱硝系统，用到了连锁投切，单回路PID调节，电动门、电磁阀、泵连锁控制。等控制方式。是典型的项目，系统投运后的杭州江东富丽达发电厂自动化水平将有一个整体的提高。连锁投切，PID调节，电动门，电磁阀，泵连锁控制。

1.2 硬件、软件配置

如表1，2，3，4所示。

2 网络配置结构

（1）网络构成：MACS系统有上下两个网络层次组成，监控网络（SNET）和控制（CNET），上层网络主要用于工程师站、操作员站和现场控制站的通讯连接；下层控制网络在各个现场控制站内，主要用于主控单元与IO模块的通信连接。

（2）上层监控网络采用高速以太网联路，使用超五类屏蔽双绞线及光纤将各个通信接点连接到中心交换机上，该网络中有工程师站、操作员站、现场站，采用TCP/IP通信协议，实现了各站之间的数据交换，通过监控网络，工程师站可以把控制算法程序下载到现场控制站的主控单元中，同时工程师站和操作员站可以从主控单元上采集实时数据，用于人机界面数据显示。各个节点用固定分配的IP地址标识，为实现监控网络的冗余，网中各个节点的主机都配有2块以太网卡分别连接到128网段及129网段的交换机上，一般我们将现场控制站里相互冗余的两个主控单元分别成为A机、B机，它们的IP地址设置是通过一个开关。

（3）控制网络控制网络位于现场控制站内部，主控单元和IO模块都连接在profbus-DP。现场总线上，采用屏蔽的双绞线进行连接，具有很强的抗干扰能力。

3 硬件编程与软件组态

MACS系统软件有离线组态软件“工程管理”与在线监控软件“操作员在线”组成。用户在工程管理器的界面上完成对所有离线功能的组态，包括控制站组态、操作员站组态、图形组态（工艺流程图、总貌图、多数汇总图、控制画面、趋势等）、系统组态（系统设置、用户组态、键盘定义、事件组态、配方管理、通信向导、报警设置）及报表编辑等。

在操作员站在线界面中，用户可以监视现场工艺流程的工作情况，查看实时数据，工艺报警和系统报警，还可以对智能仪表进行控制。

4 程序控制策略

氨水输送泵采用变频计量泵，DCS自动根据主汽负荷，NOx的入口浓度，调节氨水输送泵变频器频率改变氨水输送流量，使得NOx浓度达到设计值（100 mg/Nm3，），氨逃逸浓度

在调节氨水输送泵流量的同时，调节稀释水泵流量，使得氨水输送泵流量+稀释水泵流量=喷枪流量×4保持恒定。

若NOX浓度达到设计值，且氨逃逸浓度

若NOX浓度低于设计值，且氨逃逸浓度≥8 mg/Nm3按当前氨水输送泵流量-n×5 L/h（n=1、2、3、4……）递减氨水输送泵流量，每递减一次延迟5分钟，直到NOX浓度

若NOX浓度高于设计值，且氨逃逸浓度

若NOX浓度高于设计值，且氨逃逸浓度≥8 mg/Nm3按当前氨水输送泵流量+n×5 L/h（n=1、2、3、4……）递增氨水输送泵流量，每递增一次延迟5分钟，直到NOX浓度

程序中氨水输送泵流量根据NOX浓度进行闭环PID调节，以保证烟气排放达标，对流量计的流量数据进行累计量计算，提供用户的报表数据，保证每班正常运行。在操作员站对各种液位、泵、电动阀门进行逻辑控制，可以手动及顺序控制互相切换。充分发挥DCS集散型控制系统的特点，实现现场站分散布置计算机集中控制的目的。部分程序参见图1～图2。

5 结语

由笔者主持研发的杭州江东富丽达3×75th+4×130th CFB锅炉烟气脱硝工程循环硫化床锅炉脱硝DCS工程控制系统，于2012年投运，投运后SNCR系统运行良好，设备运转正常，有效保证了脱硝系统的安全、稳定、可靠运行，首个通过了环保局验收，获得环保系统一致好评，脱硝主要技术指标均达到排放要求：脱硝效率60%～80%，NOx排放浓度小于等于100 mg/Nm3（@6%O2），氨逃逸小于等于8 mg/Nm3（@6%O2）。

参考文献

[1] HOLLiAS MACS V5.软件组态手册.FM＼SM系列硬件产品手册.

[2] 胡酝涛.和利时MACS集散型控制系统及其应用[J].中国新技术新产品，2012 （24）.