DCS在大型火力發電廠的應用

張俊鶴

【摘要】 隨著社會的不斷進步，國民經濟的日益增長，國家對電力的需求也在不斷的加大。同時電力工業作為國民經濟的基礎，也取得了很大的發展，而隨著科學技術的發展，分散控制系統（DCS）已經成為大型火電廠自動化控制技術改進的首選。故在本次研究中，我們對DCS系統在火力發電廠中的應用進行了研究，從而使自動控制系統能夠更加良好運行，并提高火力發電廠機組運行的安全性及經濟性。

關鍵詞：DCS系統 火力發電廠 應用

中圖分類號：G62 文獻標識碼：A 文章編號：1672-3791（2015）02（b）-0000-00

DCS系統是指通過某種通信網絡連接分布在工業現場附近的操作員站及工程師站，從而達到對現場生產設備的集中操作管理及分散控制。控制系統的最主要作用為保證機組安全經濟運行，同時還擔負著機組主輔機的回路控制、參數控制、順序控制、聯鎖保護、參數顯示、性能計算、異常報警、趨勢和報表輸出等功能。衡量電廠企業現代化及生產技術的先進與否的重要指標為電廠熱工自動化水平。由此可以看出選用分散控制系統（DCS）己成為火電廠熱控改造最主要的方向。

1 分散控制系統的特點

分散控制的基本思想為“管理集中，控制分散”，整個控制系統的任務及目標會分配給各個子系統，而分配方式是之前預訂好的，而各個子系統之間進行信息交換。但控制室會將分散控制系統的全部信息集中，從而更加有利于操作人員的集中管理及監視操作。筆者將分散控制系統的特點概括為以下幾點：1）使危險性分散，并實現分散控制；2）采用圖像顯示，監視操作集中，更加有利于科學管理及人機聯系的完善；3）擴展控制范圍，系統組態和修改參數可在線進行；4）采用分塊控制及數據通信，從而使現場配線減少；5）應用冗余結構及自診斷技術，從而使控制系統可靠性提高；6）使用語言為面向控制，操作使用更加簡單方便。7）分散控制系統組態靈活，功能齊全、相對與模擬儀表控制系統，操作性和安全性更好。

2 分散控制系統在我國的應用及發展

70 年代末到80 年代初，分散控制系統在我國僅有少數幾家化工企業使用，且剛從國外引進。1984 年以后，分散控制系統的應用面面積在逐漸擴大。設備的主要來源為國外進口，我國缺乏分散控制系統設計、安裝、調試、運行等管理經驗。同時，我國開始開發自己的分散控制系統，開發方式一般采用合資經營、合資生產等多種方式。80年代后期，我國研制并推出“893-IDCN 分布式智能數據測控網絡”，系統工程兵學院測控技術研究所開發。此系統具有高可靠性，高精度、高性能和高抗干擾性。90年代后，我國自主研發DCS廠家逐漸增多，其中以上海新華、浙江中控，北京和利時等公司生產的國產DCS產品，逐漸走進了人們的視野，且也更符合國人的使用習慣。

3 采用DCS控制系統的必要性和經濟性

3.1 必要性

晶體管電路構成的DDZ -II、III 組合單元儀表為火電廠最常規的自動化儀表。煤耗高、熱耗高及故障停機的次數多，儀表準確性差，自動投入率低（一般在60 %左右），保護動作正確率低，運行人員多，長期處于緊張狀態且負擔重為這類機組的突出問題。而為了使電廠競爭能力提高，必須減人增效，節能降耗。同時隨著火電廠監督能力及污染控制的提高，自動化系統可提高燃燒效率，降低有害氣體，并且可實時監測，從而使鍋爐污染物排放量的檢測更加準確、可靠。同時自動化系統可為“診斷性檢修”提供準確、可靠的運行狀態及數據，保證機組按運行狀態進行檢修。由此可以看出，采用DCS控制系統是現代化電廠的必然要求。

3.2 經濟性

DCS控制系統對各種工況的自適應能力加強，參數更加穩定，從而保持汽溫，汽壓及含氧量符合標準，燃燒效率也會大大提高，降低了煤耗的同時實現了真正的集控，值班員人數也會大大減少。除此之外，DCS系統可自動報警，工人可根據報警提示及操作指導進行操作，分析事故原因，從而防止事故擴大化，減少停機時間及機組的啟動費用，增加發電量，使值班員的勞動強度降低，減少了熱控人員的維修工作量。

4 DCS 系統的不足與現場總線

分散控制、集中監控是DCS系統的核心思想。但是目前在發電廠中，DCS系統的功能分散已經基本實現，但物理分散卻未實現。原因一方面是為了方便管理維護，一方面是因為DCS 硬件本身適應環境的能力較弱，故大部分用戶更愿意接受DCS 控制系統的集中布置方案。但由于測控站仍然是集中的，現場信號的傳輸，檢測與控制的信號仍然為4-2OmA 的模擬信號，此信號易受干擾，精度低，為了避免這些問題，一般采用現場總線。現場總線是指適用于工業現場環境的通訊系統與數字處理。其目的為應用數字多路復用通信技術使現場裝置與計算機間進行有效的通信，使現場布線減少，遠程操作變送器。現場總線是聯接現場智能裝置與計算機相互進行信息交換的通信總線，可采用雙絞線、同軸電纜或光纖，目前多采用雙絞線或屏蔽雙絞線。盡管現場總線優點很多，但因為現場總線的適應能力還有待驗證，故目前現場總線及其產品僅用于一般的簡單回路，進一步推廣應在取得運用經驗后。

6 結論

本文通過對分散控制系統的結構特點及發展應用趨勢的分析，得出如下結論： 1）分散控制系統可應用于中小型電站鍋爐的火電廠監控系統，系統具有良好的可擴充性及在線組態功能，并使電廠生產過程的管理集中、控制分散得以實現。由于此系統將檢測、管理任務集中，故對生產過程進行綜合管理、監督和調度更加有利。同時可減少大量的控制室的儀表，節約投資，故系統更加適合無法采用大規模自動化系統的老廠改造工程。2）DCS 系統在實際應用過程中也還存在許多不足，但筆者認為隨著科學技術的發展及工程技術人員的不斷努力，DCS系統也將得到更進一步的完善和發展。

參考文獻

1王常力 羅安 《集散型控制系統選型應用》清華大學出版社2001

2 繆童，DSC在大型火力發電廠的應用[D]2010

3 楊輝勇，電氣控制系統在大型火力發電廠中的實現模式[J]企業技術開發，2014