淺析DCS系統(tǒng)在火電廠電氣專業(yè)的應(yīng)用

王現(xiàn)會

(山東電力建設(shè)第一工程公司,山東濟南 250131)

淺析DCS系統(tǒng)在火電廠電氣專業(yè)的應(yīng)用

王現(xiàn)會

(山東電力建設(shè)第一工程公司,山東濟南 250131)

隨著社會的迅速發(fā)展和科技的不斷進步,集散控制系統(tǒng)(Distributed Control System,簡稱DCS)已經(jīng)在各類火電廠中得到普遍的應(yīng)用,到目前為止,應(yīng)用效果非常好,但是由于各種主客觀因素的影響,一些火電廠使用的電氣控制系統(tǒng)仍然是獨立的控制模式或者電力控制系統(tǒng),沒有充分的應(yīng)用DCS系統(tǒng),這就在一定程度上影響著火電廠各個系統(tǒng)之間的配合協(xié)調(diào)性,甚至?xí){到火電廠的經(jīng)濟效益。本文主要探討了使用DCS系統(tǒng)的必要性以及使用過程中的注意事項。

火電廠 DCS系統(tǒng) 電氣專業(yè) 注意事項 必要性

1 引言

火電廠是一種集電力系統(tǒng)、機電系統(tǒng)于一體的綜合控制系統(tǒng)，可以在一定程度提升發(fā)電機組運行的安全性、經(jīng)濟性以及節(jié)能性，并且近年來受到電子技術(shù)和信息技術(shù)的影響，火電廠的自動化技術(shù)得到迅速的發(fā)展。但是如果希望完全實現(xiàn)火電廠每個系統(tǒng)都能集散控制運行，就必須對現(xiàn)有的電氣控制系統(tǒng)進行技術(shù)改造或者升級，借助于先進的科學(xué)技術(shù)，使其可以融入DCS控制系統(tǒng)中。

2 DCS控制系統(tǒng)的配置以及控制方式

2.1 DCS控制系統(tǒng)的配置

DCS控制系統(tǒng)各個網(wǎng)絡(luò)節(jié)點的分布，完全遵循各個節(jié)點之間“點對點通訊相對獨立”的原則。DCS控制系統(tǒng)在結(jié)構(gòu)上選擇了雙網(wǎng)冗余結(jié)構(gòu)，形成的冗余容錯網(wǎng)，通過解決傳輸設(shè)備發(fā)生故障導(dǎo)致的網(wǎng)絡(luò)連接錯誤問題，在一定程度上提高網(wǎng)絡(luò)的可靠性。DCS控制系統(tǒng)使用的傳輸介質(zhì)是光纖，所以可以很好的提高通訊電纜的抗電磁干擾性，使遠(yuǎn)程控制器之間的互相通訊成為可能。另一方面，系統(tǒng)通過在同一個交換機上連接冗余分散處理單元(Distributed Processing Unit，簡稱DPU)，來實現(xiàn)點對點的數(shù)據(jù)拷貝和跟蹤，冗余分散處理單元在交換機上就可以直接轉(zhuǎn)發(fā)，從而在一定程度上減輕了主干網(wǎng)的網(wǎng)絡(luò)負(fù)荷。所以，火電廠的電氣系統(tǒng)引入DCS控制系統(tǒng)之后，就會具有以下特點:

(1)實現(xiàn)信息的集中，雖然分散控制系統(tǒng)是由不同廠家制造的設(shè)備所組成，不利于信息集中的實現(xiàn)，但是如果處理的好，也可以很好的解決通訊問題，實現(xiàn)信息集中；

(2)充分發(fā)揮專門控制裝置的優(yōu)勢，實現(xiàn)電氣系統(tǒng)的總體使用經(jīng)濟、構(gòu)成合理等特點，充分發(fā)揮控制裝置的可靠性；

(3)電氣控制系統(tǒng)的界面非常清晰，從而有利于實現(xiàn)傳統(tǒng)專業(yè)化系統(tǒng)的檢修、維護以及調(diào)試等功能[1]。

2.2 DCS控制系統(tǒng)的控制方式

DCS控制系統(tǒng)實現(xiàn)電氣控制的基本原則是:

(1)功能方面，確保電氣控制系統(tǒng)獨立、安全的運行，萬一發(fā)生意外，脫離了DCS控制系統(tǒng)，也可以無需借助于外部的幫助，而實現(xiàn)電氣控制系統(tǒng)的安全運行；

(2)充分發(fā)揮原有的專用微機數(shù)字化裝置的優(yōu)點，實現(xiàn)電氣控制系統(tǒng)的核心作用。

DCS控制系統(tǒng)在控制方式上，因為控制邏輯關(guān)系非常簡單，所以通過可編程邏輯控制器(Programmable Logic Controller，簡稱PLC)的幫助提高數(shù)據(jù)通訊的性價比。由于目前DCS控制系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)的功能中，多數(shù)廠家的DCS控制系統(tǒng)都具備與這種控制方式功能相對應(yīng)的程序，雖然在經(jīng)濟方面比較實惠，但是降低了可靠性，所以，可以通過人為設(shè)置運算速度、使用冗余方式配置控制系統(tǒng)來解決這個問題。在新型的工程中，一些還沒有完工的DCS控制系統(tǒng)，借助于自帶的編輯器或者使用PLC面板來控制鍵盤都可以對控制對象實現(xiàn)臨時操作。如:啟動機組前，要綜合、統(tǒng)一的檢查包括電氣系統(tǒng)在內(nèi)的機組的啟動條件，如果汽輪機的轉(zhuǎn)速和額定轉(zhuǎn)速不相上下時，就要及時啟動勵磁系統(tǒng)，在負(fù)荷一定的情況下，運行人員可以進行必要的干預(yù)，來切換用電，停機的情況下，由汽輪機的停機主控回路向控制系統(tǒng)發(fā)出停機指令，關(guān)閉電氣系統(tǒng)[2]。

3 火電廠電氣專業(yè)使用DCS控制系統(tǒng)的必要性

近年來，電力系統(tǒng)得到進一步的完善，電氣二次專業(yè)也形成一種完善的技術(shù)模式和管理模式，目前，國家和有關(guān)部門也在大力推廣火電廠電氣專業(yè)的自動化技術(shù)，相關(guān)人員都積累了十分豐富的關(guān)于電氣專業(yè)管理的經(jīng)驗。電力專業(yè)水平得到大幅度的提升，主要依賴于網(wǎng)絡(luò)技術(shù)和計算機技術(shù)的迅速發(fā)展，但是從管理層面和設(shè)計層面來說，火電廠的電氣專業(yè)始終都是一種相對獨立的系統(tǒng)，這也使得火電廠的電氣專業(yè)在網(wǎng)絡(luò)技術(shù)和計算機技術(shù)的應(yīng)用中出現(xiàn)了一定程度的滯后性。為了適應(yīng)社會發(fā)展的速度和時代的潮流，提高火電廠電氣專業(yè)的發(fā)展水平很有必要，國內(nèi)外很多學(xué)者、專家都做了很多探索和嘗試，為火電廠電氣專業(yè)充分應(yīng)用DCS控制系統(tǒng)奠定了很好的基礎(chǔ)。

DCS控制系統(tǒng)具有非常好的可靠性，不僅可以規(guī)避大量操作終端的應(yīng)用程序，還可以避免硬接線、按鈕等引發(fā)的故障，并且，DCS控制系統(tǒng)具有非常縝密的內(nèi)部邏輯，通過應(yīng)用新型控制系統(tǒng)，替換原有的固態(tài)邏輯和繼電器模式，提升整個電氣系統(tǒng)運行的可靠性和安全性，大大降低錯誤操作的發(fā)生率。

此外，DCS控制系統(tǒng)還可以實現(xiàn)電氣監(jiān)控和電氣運作的一體化運行模式，統(tǒng)一控制整個機組，提升集散控制運行的能力。從這些方面可以看出，在火電廠電氣專業(yè)中應(yīng)用DCS控制系統(tǒng)可以大幅度提升整個火電廠運行的自動化和綜合化水平[3]。

4 火電廠電氣專業(yè)應(yīng)用DCS控制系統(tǒng)的注意事項

4.1 系統(tǒng)的調(diào)試

火電廠電氣專業(yè)應(yīng)用DCS控制系統(tǒng)將會增加熱控系統(tǒng)和電氣系統(tǒng)的配合作用，新控制系統(tǒng)的技術(shù)重點、組織方法和調(diào)試措施等都和原有的系統(tǒng)有很大的差異。和電氣系統(tǒng)相比，熱控系統(tǒng)具有非常明確的分工，內(nèi)部調(diào)試的工作都由機務(wù)人員和熱控人員共同配合完成。火電廠電氣專業(yè)應(yīng)用DCS控制系統(tǒng)之后，一些電氣人員并不了解DCS控制系統(tǒng)的特性，所以必須要選擇一種科學(xué)、合理的方式來加強電氣控制人員、機務(wù)人員以及熱控人員之間的配合。通常情況下，電氣控制應(yīng)由專業(yè)的電氣人員負(fù)責(zé)，而電氣信息的調(diào)試和處理則由專業(yè)的工程師來負(fù)責(zé)[4]。

4.2 電氣裝置功能的分配

火電廠的電氣專業(yè)和熱工專業(yè)有很大的差異，應(yīng)用DCS控制系統(tǒng)時，必須要考慮這方面的問題。火電廠電氣系統(tǒng)在設(shè)置參數(shù)和控制邏輯的過程中，都會涉及到較多的問題和內(nèi)容，重復(fù)工作比較少，但是需要較長的時間，而熱工控制雖然具有較多的重復(fù)性工作，但是參數(shù)和功能的修改都是由專業(yè)的工程師負(fù)責(zé)對控制站實施代碼的傳輸工作。從這些方面可以看出，火電廠同時具有熱工控制系統(tǒng)和電氣系統(tǒng)，在修改參數(shù)時，就會發(fā)生電氣系統(tǒng)的誤動問題，所以火電廠的電氣專業(yè)應(yīng)用DCS控制系統(tǒng)時，必須要慎重考慮這類問題。如果機組不久前才使用，還要考慮用電的控制和保護問題，提高整個電氣系統(tǒng)運行的經(jīng)濟性和安全性。

4.3 始終控制的配置

火電廠的電氣系統(tǒng)在運行過程中，由于機組的控制裝置是由不同的微處理器和DCS控制系統(tǒng)組成，所以為了提高火電廠的電氣專業(yè)和DCS控制系統(tǒng)的配合性，就必須要考慮到始終控制的配置問題。在具體工作中，由于部分裝置沒有考慮到這個問題，也沒有指定相應(yīng)的、完善的對接方式，就會造成火電廠電氣專業(yè)應(yīng)用DCS控制系統(tǒng)時出現(xiàn)信息紊亂等情況，從而在一定程度上影響火電廠的管理質(zhì)量[5]。

4.4 系統(tǒng)設(shè)備的配合

通常情況下，傳統(tǒng)DCS控制系統(tǒng)的技術(shù)聯(lián)絡(luò)、結(jié)構(gòu)、容量、規(guī)模等都是由熱控專業(yè)來負(fù)責(zé)，在這種類型的工作中，熱控專業(yè)和電氣專業(yè)的配合比較少，也就會使火電廠電氣專業(yè)應(yīng)用DCS控制系統(tǒng)時受到一定程度的控制。要解決這類問題，就必須要選擇一種科學(xué)、合理的方式提高DCS控制系統(tǒng)在電氣專業(yè)中的應(yīng)用率，主要包括以下幾個方面:

(1)變送器的狀態(tài)和清單需要詳細(xì)的設(shè)計，在設(shè)計過程中，由于考慮到火電廠的電氣專業(yè)具有非常強的專業(yè)性，所以，要注意電氣控制功能和邏輯功能在整個DCS控制系統(tǒng)位置中的非分配問題；

(2)設(shè)計過程中，要與DCS控制系統(tǒng)的制造廠家交流、溝通某些技術(shù)性問題，對電氣系統(tǒng)的特性進行深入的分析，特別是DCS控制系統(tǒng)的硬件配置和系統(tǒng)功能[6]。

5 結(jié)語

綜上所述，火電廠電氣專業(yè)應(yīng)用DCS控制系統(tǒng)可以較大的提升火電廠運行的經(jīng)濟性，但是在應(yīng)用過程中，必須要根據(jù)實際情況，選擇科學(xué)合理的方式解決應(yīng)用過程中的各種問題，分析出相關(guān)技術(shù)和安全措施的解決策略，在實踐過程中不斷修正、深化運行過程，確保火電廠發(fā)電機組運行的安全性。

[1]任金彩,王亮.火電廠電氣安裝問題及對策分析[J].科技資訊,2013(35):102-103.

[2]谷林,歐陽昌華,廖力清,李勇.火力發(fā)電廠煙氣脫硫過程控制系統(tǒng)[J].電氣傳動, 2006,36(3):52-53.

[3]陳慧春,龔祥生,敬勇.200 MW火力發(fā)電機組仿真機DCS改造[J].重慶電力高等專科學(xué)校學(xué)報, 2008,13(2):8-9.

[4]段豪.淺議DCS系統(tǒng)在火電廠電氣專業(yè)的實際應(yīng)用[J].河南科技,2013(19):85-86.

[5]鄭明川.淺議DCS系統(tǒng)在火電廠電氣專業(yè)的應(yīng)用[J].湖南水利水電,2011(3):78-79.

[6]劉鵬飛,林萌,侯東,陳智,楊燕華.核電廠DCS系統(tǒng)功能驗證工程模擬機研究[J].核動力工程,2009,30(1):64-65.