大中型火電廠DCS電氣控制系統改造及應用

李紅偉

（東方電氣集團東方鍋爐股份有限公司，成都611731）

1 引言

DCS 控制系統是在微處理器的基礎上，由過程監控級和過程控制級構成的多級計算機系統，這種系統通過應用通信網絡進行控制、采集、監視和操作的過程控制站、計算機站和數據采集站，及時地進行現場的數據采集，滿足了鍋爐燃燒狀況良好的要求，節省了大量的能源。

2 火電廠DCS 控制系統的特點

目前，我國新建的火電廠普遍都采用了DCS 控制系統，圖1是火電廠DCS 控制系統圖。

2.1 開放性

在DCS 系統設計過程中，技術人員需要使用標準化、模塊化、開放化的模式，應用通訊局域網的方式，及時地接收和發送各項數據和信息，在遇到需要擴充、變更系統功能的情況下，可以增加計算機的數量，并和系統通訊網絡連接起來，這樣就不會影響計算機的正常運行。

2.2 靈活性

圖1 火電廠DCS 控制系統圖

組態軟件是根據流程的差異性進行生產的，這就要求相關人員充分了解測量信號和控制信號的關系，合理地選擇計算規律，應用合理的控制規律完成計算，并形成合理的控制系統。

2.3 可靠性

DCS 系統功能會被分散到各個計算機中，這就需要應用容錯設計的系統結構，這種結構指的是在某臺計算機故障的情況下，不會影響其他計算機，除此之外，計算機功能比較單一，這就需要選擇有針對性功能應用制定的軟件或結構，為計算機的可靠性提供保障。

2.4 控制功能齊全

計算機算法比較豐富，其將順序控制、連續控制、批量處理進行了有效融合，為前饋、反饋和自適應提供了保障，這就可以加入必需的算法。DCS 的組成方法具有較強的靈活性，其組成部分是專用的計算機站、工程師站、操作站、服務器和計算機。最下層過程的組成部分是分散式的采集站、現場控制站等，這就需要應用網絡的方式，將數據傳輸到控制中心，實行統一化管理方式，如各個項目的統計報表、優化計算機、故障診斷等。

3 DCS 自動控制系統的主要功能

3.1 控制鍋爐汽包水位

為了確保鍋爐運行的安全性，相關技術人員需要注重汽包水位等參數，應用給水流量、汽包液位、蒸汽流量調節主給水閥等方式，實現鍋爐汽包水位的穩定性。一般而言，鍋爐提供的給水調節閥主要有主調節閥和備用閥，其中，主調節閥是DN150，在正常負荷和高負荷運行中發揮著重要作用；備用閥是DN100，在低負荷的應用過程中作用比較明顯。鍋爐汽包給水控制系統的目標是確保汽包水位在規定的范圍內，實現鍋爐運行的穩定性，工作原理是在液體汽包液位調節輸出后，融合蒸汽流量完成加法運算，并將運算結果設定成給水量定值，并合理地調節偏差，輸出后通過執行結構調節給水閥。在蒸汽負荷增加的過程中，汽包內的壓力會在一定時間后恢復平衡，這時液位會在蒸發量增加的情況下逐漸下降，給水量不斷增加，指導汽包液位恢復到給定位置[1]。

3.2 調節爐膛負壓

爐膛負壓是鍋爐燃燒自動控制系統的重要參數之一，爐膛負壓的測量結果直接關系著燃燒控制過程。爐膛負壓自動控制是在調節引風機入口風門開度的情況下，確保負壓在-20～-100Pa 之間的微負壓處于穩定狀態，為鍋爐系統運行的安全性提供保障。為了控制爐膛負壓，技術人員需要改變引風量的大小，在鼓風量穩定的情況下，鼓風量可以作為引風控制的前饋量，在鼓風OP 值增加的情況下，引風OP 值也有所增加，在鼓風OP 值減少的情況下，需要等待一定的時間后，減少引風OP 值。

3.3 控制鍋爐送風

鍋爐送風自動控制的主要目標是在鍋爐添加的燃料在爐膛內燃燒的過程中，自動送入風量，為鍋爐燃燒的經濟性提供保障。送風自動控制系統的參數有送風壓力、煤氣壓力，在調整送風機擋板開度的過程中，需要自動調節送風壓力和煤氣壓力，進而提升燃料的使用率。

3.4 鍋爐過熱蒸汽溫度自動調節

鍋爐過熱蒸汽溫度調節的原理是應用自制冷凝水噴水裝置合理地調整蒸汽溫度，根據集汽集箱和減溫器出口蒸汽溫度的測量結果，合理地調節減溫水調節閥的開度、減溫水量的溫度等，確保溫度在430℃到450℃范圍內，在集汽集箱出口蒸汽溫度升高的過程中，則減溫水的水量會自動增加，在汽溫降低時，減溫水量會減少，進而為蒸汽溫度的穩定性提供支持。

4 DCS 在大中型火電廠電氣控制應用中的問題

硬接線和現場總線的連接能夠將DCS 系統融入火電廠電氣控制系統中，使得電氣系統的接入方式有所改變，還會影響電氣控制系統的電壓、功率和電量。同時，CRT 監控能夠實時顯示不同的監視畫面，但各個操作步驟和報警信號都會顯示出來，極易為操作人員造成不必要的干擾。并且，在電氣卡件輸入和輸出改造過程中，受造價成本的影響，原有電纜通道的使用超出了設計標準，無法滿足DCS 電纜控制和信號分析的實際需求，且新增的電纜會使得電氣保護和控制柜的空間變小，無法合理地進行配線和布線工作。除此之外，電氣模擬量會在DCS 系統的應用中，使得自身的特性發生變化，無法進行高級的系統分析，這就需要使用微機測控裝置輸送電流、電壓、功率等電氣量。

5 應用DCS 的大中型火電廠電氣控制系統的優化

5.1 提高DCS 控制系統中輸入信號的可靠性

在大中型火電廠電氣控制過程中，相關技術人員需要確保選用的控制系統設備和零部件的耐用性和可靠性比較強，避免因配件自身的因素引發傳送信號線故障問題。因此，為了提高DCS 控制系統輸入信號的可靠性，相關技術人員需要及時設計并更新主界面的功能模塊，避免出現控制系統故障問題，準確地判斷系統中的信息，為電氣自動控制系統的穩定運行提供保障。

5.2 完善DCS 電氣控制系統的預警系統

為了完善DCS 電氣控制系統中的預警系統，技術人員需要確保相關配置的人性化設計，完善智能、網絡一體化的故障預警系統，有效地監督鍋爐的運行，確保運行的安全性，避免因機械設備故障影響鍋爐系統的正常運行。除此之外，在預防鍋爐系統設備故障的過程中，需要嚴格執行相關管理制度，根據相關機械流程操作，還應該充分考慮鍋爐設備的維修使用情況，收集各項維修數據，分析鍋爐設備的實際使用情況，及時記錄鍋爐設備的規律和原因，以確定維護周期，明確各個管理部門的職責，提高DCS 電氣自動化鍋爐設備的整體效率。

6 結語

綜上所述，在大中型火電廠電氣控制系統運行過程中，相關技術人員需要積極引進DCS 控制系統，充分發揮控制系統的作用，提高總體布局的合理性、經濟性和可靠性，并實行集中控制和分散控制相結合的方式，為控制系統運行的高效性提供保障。