熱工控制DCS系統設計與運用

任江波

摘 要：為了適應電廠熱工自動化發展的要求，DCS 系統被廣泛運用于熱工控制領域。DCS系統為實現自動化帶來了有力的硬件和軟件平臺，其設計的功能也更加全面。對熱工控制DCS系統的設計和運用進行分析、探討。

關鍵詞：熱工控制；DCS；設計；運用

中圖分類號：TM621.6 文獻標識碼：A 文章編號：2095-6835（2014）11-0060-02

隨著科學技術在各行各業中的廣泛應用，熱工控制DCS系統也被廣泛應用。作為一個優化系統，熱工控制DCS系統對電廠機組的正常運行有重要的作用，對電廠和能源的發展有積極的意義，極大地提高了工作效率，提升了工作質量和安全，降低了成本，真正實現了熱工控制系統的自動化和智能化，為經濟發展作出了重要貢獻。

1 熱工控制DCS系統的設計與構成

熱工控制DCS系統可以被叫作集散控制系統，它區別于傳統的集中型控制，是新型的控制系統。它是在傳統計算機控制系統的基礎上，結合微型計算機局域網技術，將局域網作為紐帶，針對傳統控制在使用中的缺陷和優勢所孕育出來的，也被稱為4C技術。與傳統型系統相比，其更加安全、高效。該系統主要由計算機、通訊器、顯示器和控制器構成，有過程控制級和過程監控級。按照功能設計，熱工控制DCS 系統主要包括數據采集系統（DAS）、模擬量控制系統（MCS）、順序控制系統（SCS）、數字電液調節系統（DEH）和鍋爐爐膛安全監控系統（FSSS）。在我國，熱工控制都是自動化控制。DCS系統是我國自主編制的，相較于國外成熟的系統來說，這樣自主開發的系統在熱工控制方面有時還存在一些不足。發達國家對DCS的研制要早于我國，所以，其比較完善，我國部分機組目前還是依賴于進口。雖然如此，DCS系統在我國已經得到了比較廣泛的使用。

DAS即數據采集系統，又被稱為計算機監控系統。它的基本功能是在線檢測整個機組的生產過程并產生參數，把這一過程經過相關的運算處理，然后用 CRT 的畫面形式把結果和過程提供給工作人員。在這個過程中，系統可以實現自動報警并將制表打印出來，對相關的性能指標進行計算，這些功能對提高操作的準確性有所幫助。

MCS即模擬量控制系統。它可以把鍋爐和汽機合成一個整體，進行整體性控制，其主要任務是控制生產過程中的水、風等系統的主要變量，并調節汽輪發電機組的負荷狀況。這個控制系統可以分為爐側模擬量控制系統和機側模擬量控制系統。在爐側MCS系統中，機爐協調控制系統、蒸汽溫度控制系統、溫度調節系統、引風調節系統、儲水箱水位控制系統、啟動分離器是重要的調節系統。在機側 MCS 系統中，鍋爐給水系統全程調節和除氧器水位調節系統是串級調節系統，除了這兩者之外，所有的調節系統都是單回路調節系統，其中包括了水位調節系統、除氧器壓力、閉式水箱水位調節系統和凝汽器水位調節系統。

SCS即順序控制系統，也可以將其稱作程序控制。它能夠將機組部分按照熱力系統區分為幾個局部性質的子系統。根據規定好的順序、原則，對各設備的運行狀態進行邏輯性判斷，然后發出操作命令，讓機組各個部分按照一定的順序啟動，最終完成順序控制的要求。SCS系統主要負責的是廠房內的主機和輔機，自動進行主機或輔機的開機或停止，并對這些操作的參數進行監視和聯鎖保護。因為在SCS 系統中有分層設計指令的優先級順序，所以，在爐側方面，控制順序的范圍包括送風機和引風機、爐膛吹灰系統等；在機側中，順序控制系統包括汽機潤滑油系統、內冷水系統和膠球清洗系統等。相對來說，SCS 系統的內容比較龐雜，但是控制邏輯相對簡單。然而，當聯鎖保護邏輯成為其重要內容時，就需要與現場設備的實際情況相結合才能完成設計任務，系統設計的合理性既能夠影響輔機的安全，在很大程度上也關系著主設備的安全性和可靠性。

DEH即數字電液調節系統，它是汽輪發電機組中重要的組成部分，能夠控制汽輪機的轉速、功率，并且能夠控制汽輪機的壓力，在機組啟停過程中和發生故障時，能夠進行有效的控制和保護。

FSSS即鍋爐爐膛安全監控系統，是燃燒器管理系統。它能夠在鍋爐工作中和各種運行方式下，不間斷地監視燃燒系統所產生參數和狀態，并不斷地進行判斷和運算，在必要的時候發出動作指令。它能夠結合各種順序控制，配合聯鎖裝置的設計情況，按照特定順序操作燃燒系統的設備，預測可能發生的事故，把事故扼制在搖籃中，從而更好地保護鍋爐的安全。

2 熱工控制DCS系統的運用要點

熱工控制DCS系統的兼容性很好。當前電廠熱工控制的機組比較龐大、數量比較多、比較復雜時，熱工控制需要有很好的技術水平才能完成這一工作。由于DCS系統的兼容性很好，能夠比較好地控制多個對象，提高自動化運行的效率。同時，DCS系統能夠很好地保障機組的運行安全，系統中的顯示功能將通過大屏幕把機組運行的狀況呈現給操作人員，優化人機操作，使操作變得簡單、方便。相對簡單的操作和可視的運行狀況減少了事故發生的概率，降低了生產成本。熱工控制DCS系統的主要功能是采集信息并處理、模擬量控制、順序控制和鍋爐爐膛安全檢測。DCS系統具有的能動作用加快了機組安裝、調試的進程。在運行時，DCS系統的主要作用就是讓機組安全、經濟的運行。

熱工控制DCS系統有遠程控制輸入和輸出裝置，能夠進行遠程輸入或輸出操作，這一點也漸漸地被工程人員所重視。這種自動系統主要分為三部分：①智能前端。也可以將智能前端看作是現場總線部分，它能夠將A/D 互相轉換進行PID 控制，并且支持熱電阻的轉變等。②現場通訊總線。通訊總線的表現方式是數字串行，它能夠支持多種多樣的運行方式。③通訊適配器。通訊適配器主要負責的是對整個信息區域進行控制和協調，并使主控系統的信息可以互相交換。熱工控制 DCS系統具有的遠程控制輸出、輸入功能，能夠有效提高企業操作控制的安全系數。

DCS系統能夠對電廠熱工控制系統進行日常維護和控制管理，涉及的主要部分有設備、設施的維護、控制，內部軟件的檢測和監控。對于輸出、輸入部分，DCS系統可以通過系統檢測進行檢驗、維護。如果發生故障的話，一般情況下會更換模塊，由操作人員人工對系統內部構造進行檢測，測查是由什么原因導致的故障。如果工程人員的專業技能達不到一定水平，就難以查出原因。為了減少由人為不當操作造成的機組故障，企業需要對技術人員進行專業操作培訓，以減少故障發生的概率。工作人員要定期備份和保存內部應用軟件的信息，詳細記錄信息的變化。工作人員也要及時保存數據庫內的信息和信息的變化，防止數據丟失帶來的損失。要分門別類地對軟件進行檢驗，詳細、認真地檢查軟件的級別、權限、功能，同時，要做好軟件的更新、控制和完善管理等工作。在此過程中，要保證系統軟件的運行安全，一旦發生故障，工作人員要馬上進行維護，排查故障，確保其可以繼續安全工作，必要時還可以立刻采取有效措施，例如機組停止運行，排查并解除系統故障。

3 結束語

隨著科技的發展，DCS控制系統在各行各業中得到了廣泛的運用，為各領域提供了更高水平的信息控制系統。熱工控制DCS系統的兼容性很強，在保證機組安全運行的同時，還可以對外部設施和內部系統進行了很好的維護和管理。由此可見，DCS控制系統在我國電廠熱工控制中的應用越來越廣泛。

參考文獻

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〔編輯：白潔〕