鍋爐發(fā)電系統(tǒng)中DCS技術(shù)的應(yīng)用

梁 棟

（安徽華電蕪湖發(fā)電有限公司，安徽 蕪湖，241000）

0 引 言

DCS技術(shù)作為現(xiàn)代發(fā)電企業(yè)中不可缺少的主要技術(shù)方式，以其操作的安全性、可靠性以及節(jié)能性成為眾多電力企業(yè)在鍋爐發(fā)電系統(tǒng)中的主要運(yùn)用技術(shù)。該技術(shù)合理運(yùn)用了計(jì)算機(jī)技術(shù)、通信技術(shù)以及很多現(xiàn)代化先進(jìn)技術(shù)，體現(xiàn)出了時(shí)代的氣息，成為現(xiàn)代鍋爐發(fā)電系統(tǒng)中主要運(yùn)用技術(shù)。因此，本文以DCS技術(shù)在鍋爐發(fā)電系統(tǒng)中的應(yīng)用為主要研究對(duì)象，對(duì)其進(jìn)行深刻的研究分析，總結(jié)該技術(shù)的相關(guān)特點(diǎn)及運(yùn)用方法。

1 DCS技術(shù)的概述及組成

1.1 DCS技術(shù)

DCS技術(shù)是將計(jì)算機(jī)技術(shù)、控制技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)以及CRT顯示技術(shù)融為一體的高新技術(shù)產(chǎn)品[1]。這些高科技技術(shù)的融合，使得鍋爐發(fā)電操作系統(tǒng)的控制能力增強(qiáng)，簡化了以往繁瑣的操作過程，提高了操作系統(tǒng)的可靠性及其各方面性能，便于企業(yè)的工業(yè)裝置生產(chǎn)控制和經(jīng)營管理工作。在注重技術(shù)化和簡單化操作的時(shí)代，DCS技術(shù)更加受到電力、化工以及冶金等自動(dòng)化行業(yè)的青睞，逐漸普及于各個(gè)操作系統(tǒng)行業(yè)。

在現(xiàn)代的發(fā)電企業(yè)中，DCS控制系統(tǒng)在其中的作用已不言而喻，成為其中不可缺少的一部分。在電氣系統(tǒng)中，DCS系統(tǒng)能夠精確地控制鍋爐等有關(guān)發(fā)電的裝置設(shè)備，還能為企業(yè)及時(shí)收集整理發(fā)電機(jī)組和其他設(shè)備在工作中的信息與數(shù)據(jù)，然后通過收集的信息和數(shù)據(jù)作出適合鍋爐發(fā)電的控制命令，控制鍋爐的運(yùn)行[2]。因此，現(xiàn)階段我國大部分電力發(fā)電公司采用DCS控制系統(tǒng)來控制鍋爐發(fā)電等設(shè)備的運(yùn)行。

1.2 鍋爐發(fā)電中DCS操控系統(tǒng)的主要硬件組成

公司使用的鍋爐發(fā)電系統(tǒng)中的主要設(shè)備包括一臺(tái)全燒煤氣的鍋爐和兩臺(tái)汽輪機(jī)發(fā)電機(jī)組。循環(huán)水和軟化水控制是其中的輔助系統(tǒng)，所有的控制都可以在控制室里面完成布置和操控，主要操控是通過儀表自控系統(tǒng)來進(jìn)行集散控制，也就是DCS系統(tǒng)。在鍋爐發(fā)電系統(tǒng)中運(yùn)用DCS系統(tǒng)能夠綜合收集和處理所有的信息，并根據(jù)實(shí)際情況作出分析判斷，達(dá)到安全的控制，這是DCS操作系統(tǒng)全能綜合型集成化的特點(diǎn)。通過鍋爐發(fā)電系統(tǒng)的硬件組成可以看出，DCS系統(tǒng)可以在鍋爐發(fā)電系統(tǒng)中收集大量的信息數(shù)據(jù)，并且能控制鍋爐及汽輪機(jī)輔助機(jī)器的啟動(dòng)順序，與鍋爐啟動(dòng)和熄火保護(hù)裝置等融為一體，成為鍋爐發(fā)電系統(tǒng)中的重要一環(huán)，對(duì)鍋爐發(fā)電及企業(yè)其他自動(dòng)化操作系統(tǒng)有著較大的影響[3]。

1.3 DCS系統(tǒng)中調(diào)節(jié)功能在鍋爐發(fā)電的作用

鍋爐發(fā)電中會(huì)出現(xiàn)很多狀況，需要運(yùn)用DCS系統(tǒng)中的通信站收集鍋爐膛燃燒的相關(guān)情況以及鍋爐汽包水位等多種狀況的信息與數(shù)據(jù)，合理運(yùn)用操作站時(shí)刻全面監(jiān)控鍋爐的運(yùn)行狀況，做好相應(yīng)的統(tǒng)計(jì)工作，并針對(duì)各種信息情況做好集中處理工作。在此過程中，操作員站需要根據(jù)相關(guān)的信息提示，根據(jù)實(shí)際情況顯示與切換畫面，或按照操作員站發(fā)布的命令，掌控鍋爐發(fā)電系統(tǒng)運(yùn)行的狀況，然后進(jìn)行調(diào)整和控制，從而達(dá)到人工操作系統(tǒng)的目的，體現(xiàn)出DCS系統(tǒng)的優(yōu)勢，向人們很好地展現(xiàn)出DCS操作系統(tǒng)的操作化。

1.4 操作站配置高

操作站運(yùn)用了相關(guān)的網(wǎng)絡(luò)信息技術(shù)和現(xiàn)代計(jì)算機(jī)等先進(jìn)技術(shù)。其中最主要的是工業(yè)PC機(jī)，有了這個(gè)高科技的存在，便可以在局域型的控制系統(tǒng)中完成廣泛的監(jiān)視工作及相關(guān)操作，控制鍋爐發(fā)電的運(yùn)行，而且還可以進(jìn)行組態(tài)的編程工作，完成進(jìn)一步的操控。除此之外，工業(yè)PC機(jī)中安裝了高級(jí)的CPU芯片，可以滿足系統(tǒng)的快速操作，讓操作系統(tǒng)流暢。配備的大容量硬盤，可以達(dá)到80 GB，能儲(chǔ)存大量數(shù)據(jù)，并且內(nèi)存也達(dá)到了256 MB，極大地提升了控制系統(tǒng)中主機(jī)的配置，使整個(gè)操作系統(tǒng)更加流暢。

1.5 DCS系統(tǒng)中主控單元FM801的組成與功能

主控單元中的FM801的配置主要運(yùn)用了Pentium級(jí)別的冗余工控機(jī)[4]。運(yùn)用這種強(qiáng)力的硬件能提高發(fā)電系統(tǒng)中系統(tǒng)對(duì)信息和數(shù)據(jù)的處理能力和速度，還可以提升網(wǎng)絡(luò)的通信能力。鍋爐發(fā)電系統(tǒng)中全部的信息和數(shù)據(jù)都由主控單元進(jìn)行處理分析。因此為了節(jié)約成本，可在現(xiàn)實(shí)的鍋爐發(fā)電站中只配備一個(gè)現(xiàn)場控制站，來幫助鍋爐發(fā)電系統(tǒng)完成操作。操作過程中冗余主控單元數(shù)量需要達(dá)到兩個(gè)，才能保證正常工作。主控單元FM801主要由機(jī)器外殼、電源模塊以及處理信息運(yùn)行必要的CPU等相關(guān)部分組成。另外都會(huì)有前面板，主要用來顯示系統(tǒng)運(yùn)行中的各種狀態(tài)。也就是說，工人在操作鍋爐發(fā)電系統(tǒng)的過程中可以通過觀察面板上指示燈的狀態(tài)，根據(jù)相應(yīng)情況做出正確的操作，保證鍋爐發(fā)電系統(tǒng)的正常安全進(jìn)行。

1.6 鍋爐DCS發(fā)電系統(tǒng)中的組態(tài)軟件

工程師通過操作站臺(tái)可以運(yùn)行鍋爐發(fā)電系統(tǒng)中的DCS系統(tǒng)組態(tài)軟件。在整個(gè)組態(tài)軟件的運(yùn)用中，最常用的是服務(wù)器算法軟件和控制器算法軟件等[5]。其中，服務(wù)器算法軟件主要用來計(jì)算服務(wù)器的負(fù)荷率組態(tài)，便于觀察服務(wù)器的狀態(tài)，此外還可以計(jì)算通信過程，是一種新的算法組態(tài)。控制器算法的應(yīng)用更加廣泛，不論是硬件的配置，還是數(shù)據(jù)庫定義及不同的算法語言都可以進(jìn)行相關(guān)操作控制方案的編寫，并且可以根據(jù)多種需要選擇多種控制組態(tài)。

2 DCS在鍋爐發(fā)電系統(tǒng)中的操作流程及注意事項(xiàng)

2.1 操作流程

鍋爐發(fā)電系統(tǒng)中的DCS操作系統(tǒng)由上述的主要硬件和軟件組成，通過不同的軟硬件組合形成一套完整的功能性系統(tǒng)。鍋爐發(fā)電系統(tǒng)中的各個(gè)功能都在控制面板上，操作員站和工程師站這兩大操作平臺(tái)，通過前期的安裝與系統(tǒng)中的各個(gè)網(wǎng)絡(luò)相互連接，不僅能監(jiān)控操作系統(tǒng)的狀況，還能控制鍋爐發(fā)電系統(tǒng)的功能，成為了鍋爐發(fā)電系統(tǒng)中主要的編輯系統(tǒng)方式。現(xiàn)代鍋爐發(fā)電系統(tǒng)只需根據(jù)對(duì)應(yīng)的步驟，按照系統(tǒng)要求依次進(jìn)行，便可以順利操作DCS系統(tǒng)，達(dá)到操作目的。

2.2 注意事項(xiàng)

DCS操作系統(tǒng)不是簡單安裝硬件與軟件便可以工作，而是需要工程師通過在站點(diǎn)編程，讓系統(tǒng)中具有相應(yīng)的程序才能滿足鍋爐發(fā)電系統(tǒng)的需求。因此，在使用DCS系統(tǒng)時(shí)，操作人員需要按照步驟和操作要求嚴(yán)格進(jìn)行，才能保證鍋爐發(fā)電的正常運(yùn)行，避免因操作失誤而導(dǎo)致的系統(tǒng)錯(cuò)亂。除此之外，操作人員還要時(shí)刻觀察鍋爐等系統(tǒng)的情況，一旦發(fā)生狀況應(yīng)及時(shí)處理，避免產(chǎn)生不必要的后果。雖然現(xiàn)代的操作系統(tǒng)都是智能化系統(tǒng)，且有相應(yīng)的保護(hù)裝置，操作失誤不會(huì)造成什么嚴(yán)重影響，但是過多的失誤勢必會(huì)損害機(jī)器。如果操作時(shí)間較長且頻繁加上操作人員不在意，那么將可能會(huì)引起較大事故。所以一定要告誡操作人員需要正確操作，從而避免發(fā)生不必要的事故。

3 DCS系統(tǒng)在鍋爐發(fā)電系統(tǒng)的優(yōu)勢與不足

3.1 優(yōu) 勢

DCS控制系統(tǒng)又稱為分布式計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)，在生產(chǎn)過程中充分利用了計(jì)算機(jī)技術(shù)對(duì)電力等行業(yè)進(jìn)行監(jiān)測和控制等操作[1]。由于采用了多種高科技技術(shù)，DCS系統(tǒng)不是簡單的一種儀表控制的系統(tǒng)，也不是相對(duì)全部集中控制的操作系統(tǒng)，而是通過改造結(jié)合發(fā)展成為一個(gè)相對(duì)綜合的系統(tǒng)，使其有了很強(qiáng)的通用性。此外，DCS系統(tǒng)的組態(tài)也相對(duì)靈活，可以根據(jù)需要搭配完成控制，使得DCS控制的功能變多。計(jì)算機(jī)等硬件設(shè)施配置的不斷提高，使得操作過程中的處理速度較快，顯示操作的界面相對(duì)集中，人和機(jī)器能做到較好地配合，方便了安裝，提升了安全性能和自動(dòng)化操作水平，方便了企業(yè)的管理，降低了電力企業(yè)的能源消耗，提高了原材料的利用率，減少了員工的工作步驟，提高了工作的效率，為企業(yè)和社會(huì)提供了較大的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。

3.2 不 足

DCS系統(tǒng)在鍋爐發(fā)電系統(tǒng)中作為主要的操控系統(tǒng)時(shí)，當(dāng)工作人員發(fā)現(xiàn)系統(tǒng)出現(xiàn)問題且需要進(jìn)行改動(dòng)時(shí)，工程師無法完全做到在線上進(jìn)行調(diào)整和修改。系統(tǒng)內(nèi)部安裝有增量及全局編譯功能可以進(jìn)行修改和調(diào)整，但是這個(gè)編譯功能相對(duì)局限，只能修改部分問題，有些問題修改時(shí)，必須運(yùn)用全局編譯[6]。例如，更換硬件配置及設(shè)定相應(yīng)的目標(biāo)配置和任務(wù)配置時(shí)，只能通過全局編譯進(jìn)行修復(fù)，這樣不僅要停止全部的電機(jī)，還要關(guān)閉所有的調(diào)節(jié)閥門，使整個(gè)發(fā)電鍋爐處于停工狀態(tài)，然后在進(jìn)行相關(guān)的修改與調(diào)整。這樣不僅耽誤時(shí)間，還給電氣企業(yè)和人們的生活帶來了一定的影響。可見，DCS系統(tǒng)不能完全做到在線修改，是其最大的不足。

4 結(jié) 論

隨著現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的飛速發(fā)展，智能化和自動(dòng)化逐漸走進(jìn)了人們的生活，給人們的工作帶來了極大的方便。DCS操作系統(tǒng)作為現(xiàn)代大部分企業(yè)經(jīng)常運(yùn)用的操作系統(tǒng)，以操作簡便和處理快速的優(yōu)勢成為鍋爐發(fā)電系統(tǒng)中常用的系統(tǒng)。運(yùn)用DCS操控系統(tǒng)的鍋爐發(fā)電系統(tǒng)相較以前，其穩(wěn)定性、安全性、可靠性以及節(jié)能性都有了很大提升，不僅方便了企業(yè)員工的工作，還間接地提升了企業(yè)的效益，降低了發(fā)生安全事故的概率。將DCS系統(tǒng)完美地融入到電企等需要電腦自動(dòng)化操作的行業(yè)中，這些行業(yè)的快速發(fā)展和不斷完善也將會(huì)不斷推動(dòng)DCS系統(tǒng)的發(fā)展，推動(dòng)社會(huì)的發(fā)展，方便人們的工作。只有保證不斷完善和促進(jìn)DCS系統(tǒng)的發(fā)展，才能保證人們的電力需求。