大中型火電廠DCS電氣控制系統(tǒng)改造及應(yīng)用探究

朱紹群

摘 要 現(xiàn)今，信息技術(shù)和計(jì)算機(jī)技術(shù)被廣泛應(yīng)用在社會(huì)的各個(gè)領(lǐng)域。而在大中型火電廠控制系統(tǒng)中主要以DCS系統(tǒng)為主，該系統(tǒng)能夠顯著提高電廠控制系統(tǒng)的自動(dòng)化程度，以改善控制質(zhì)量和控制效率，推動(dòng)火電廠電氣控制的管理水平。本文從DCS電氣控制系統(tǒng)的功能特點(diǎn)出發(fā)，指出DCS控制系統(tǒng)在大中型火電廠應(yīng)用過程中所存在的問題，并提出相應(yīng)的優(yōu)化策略。

關(guān)鍵詞 火電廠;DCS電氣控制系統(tǒng);改造;應(yīng)用

近年來，DCS控制系統(tǒng)廣泛應(yīng)用在大中型火電廠的電氣控制系統(tǒng)中。該系統(tǒng)是在微處理器的基礎(chǔ)上，利用多級(jí)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)和通信網(wǎng)絡(luò)來實(shí)現(xiàn)采集、控制、監(jiān)視和操作功能，以便能夠及時(shí)獲取現(xiàn)場(chǎng)的實(shí)際運(yùn)行數(shù)據(jù)，進(jìn)而調(diào)整鍋爐燃燒狀態(tài)，使其始終保持燃燒充分的良好狀態(tài)，滿足節(jié)能環(huán)保的要求[1]。

1火電廠DCS控制系統(tǒng)的特點(diǎn)

火電廠DCS控制系統(tǒng)主要由控制網(wǎng)絡(luò)層、子系統(tǒng)和現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備層三部分組成。其中，各個(gè)系統(tǒng)中均是采用標(biāo)準(zhǔn)化、模塊化和開放化的模式，并通過通信局域網(wǎng)來實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)信息的接收和發(fā)送。這種開放化和模塊化的模式有利于應(yīng)對(duì)新增系統(tǒng)或者系統(tǒng)變更的情況，只需要在原系統(tǒng)的基礎(chǔ)上增加相應(yīng)數(shù)量的計(jì)算機(jī)，并連接到通信網(wǎng)絡(luò)中，即可實(shí)現(xiàn)新增功能，而不影響原有系統(tǒng)的運(yùn)行[2]。同時(shí)，DCS控制中的組態(tài)軟件可以根據(jù)流程的差異性進(jìn)行調(diào)整，工作人員只需要在掌握測(cè)量信號(hào)和控制信號(hào)關(guān)系的基礎(chǔ)上進(jìn)行合理的調(diào)整即可改變控制系統(tǒng)的功能。DCS系統(tǒng)結(jié)構(gòu)中都采用一定的容錯(cuò)設(shè)計(jì)，因此在系統(tǒng)運(yùn)轉(zhuǎn)過程中，一旦某臺(tái)計(jì)算機(jī)出現(xiàn)故障問題也不會(huì)影響其他計(jì)算機(jī)的正常工作。同時(shí)，計(jì)算機(jī)技術(shù)提供了順序控制、連續(xù)控制、批量處理等多種算法，并可以有效融合，靈活組成，確保控制功能的全面完整。

2DCS自動(dòng)控制系統(tǒng)的主要功能

2.1 調(diào)節(jié)爐膛負(fù)壓

鍋爐燃燒自動(dòng)控制系統(tǒng)的重要參數(shù)就是爐膛負(fù)壓。通常情況下，爐膛負(fù)壓自動(dòng)控制是通過調(diào)節(jié)引風(fēng)機(jī)入口風(fēng)門開度而實(shí)現(xiàn)的，其負(fù)壓值一般需要控制在-20至-100Pa的范圍內(nèi)，使其保持微負(fù)壓的工作狀態(tài)。引風(fēng)機(jī)入口風(fēng)門的開度直接關(guān)系著引風(fēng)量的大小，而引風(fēng)控制的前饋量是送風(fēng)量。兩者之間基本呈正比例關(guān)系，即送風(fēng)OP增加，引風(fēng)OP也增加;送風(fēng)OP降低時(shí)，引風(fēng)OP也需要在適當(dāng)?shù)臅r(shí)間范圍內(nèi)被減少[3]。

2.2 控制鍋爐送風(fēng)

鍋爐燃料在燃燒過程中，鍋爐需要適當(dāng)?shù)乃惋L(fēng)以保障鍋爐正常的燃燒，并通過控制送風(fēng)量來提高鍋爐燃燒的經(jīng)濟(jì)性能。然后對(duì)一些常用參數(shù)做出調(diào)節(jié)，同時(shí)結(jié)合送風(fēng)機(jī)擋板開度的調(diào)節(jié)，使得送風(fēng)量處于合理的控制范圍，最大程度上提高燃料的燃燒性能。

3DCS對(duì)大中型火電廠電氣控制系統(tǒng)的改造及應(yīng)用

3.1 提高DCS控制系統(tǒng)中輸入信號(hào)的穩(wěn)定性和可靠性

DCS控制系統(tǒng)輸入信號(hào)的穩(wěn)定可靠才能有效保障控制系統(tǒng)的精確性。一方面，需要保障控制系統(tǒng)中電氣設(shè)備和零部件的可靠性，減少因零部件自身故障問題造成的信號(hào)傳輸故障，另一方面，主界面的功能模塊需要不斷更新設(shè)計(jì)，優(yōu)化控制系統(tǒng)的性能，使控制系統(tǒng)對(duì)于喜好的獲取更加高效精準(zhǔn)。

3.2 完善DCS電氣控制系統(tǒng)的預(yù)警系統(tǒng)

DCS電氣控制系統(tǒng)中的預(yù)警系統(tǒng)主要是為了實(shí)現(xiàn)對(duì)鍋爐運(yùn)行的監(jiān)督，加強(qiáng)安全保障。這樣能夠及時(shí)發(fā)現(xiàn)鍋爐設(shè)備的故障問題。因此，預(yù)警系統(tǒng)設(shè)計(jì)要具有人性化和智能化的特點(diǎn)，在設(shè)計(jì)中充分應(yīng)用當(dāng)前智能技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)一體化技術(shù)等進(jìn)行完善。與此同時(shí)，預(yù)警系統(tǒng)的完善需要充分結(jié)合鍋爐系統(tǒng)的操作流程和相關(guān)設(shè)備的維修情況，全面掌握各項(xiàng)維護(hù)和保養(yǎng)信息，以準(zhǔn)確分析出鍋爐設(shè)備的實(shí)際運(yùn)轉(zhuǎn)情況，使其相互配合，提高DCS電氣自動(dòng)化鍋爐設(shè)備的運(yùn)行效率和運(yùn)行質(zhì)量。

3.3 電氣控制系統(tǒng)納入DCS方式

電氣控制系統(tǒng)中納入DCS方式，主要體現(xiàn)在利用DCS的邏輯組態(tài)功能，對(duì)電氣設(shè)備及熱控設(shè)備實(shí)行分散控制的方式來實(shí)現(xiàn)設(shè)備的控制與監(jiān)控功能。一方面，將DCS的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)連接至現(xiàn)有電氣控制系統(tǒng)中;另一方面，將接收信號(hào)轉(zhuǎn)換成DCS可識(shí)別的信號(hào)接入到DCS系統(tǒng)中進(jìn)行數(shù)據(jù)處理并傳輸至控制中心。這樣能夠有效實(shí)現(xiàn)電氣控制系統(tǒng)對(duì)電氣設(shè)備和熱控設(shè)備的集中監(jiān)控和控制。

3.4 現(xiàn)場(chǎng)層與控制層的改造及應(yīng)用

現(xiàn)場(chǎng)層的改造主要是將一次設(shè)備按照電壓等級(jí)進(jìn)行劃分，并將現(xiàn)場(chǎng)層的各項(xiàng)開關(guān)量信號(hào)傳輸至DCS系統(tǒng)，然后再利用現(xiàn)場(chǎng)專用纜線將相應(yīng)的電氣量信號(hào)傳輸至DCS系統(tǒng)。控制層的改造主要是將控制柜作為控制層的核心控制單元。同時(shí)，鑒于大中型發(fā)電廠對(duì)電氣控制系統(tǒng)的數(shù)據(jù)采集、分析和運(yùn)算等方面的要求較高，因此，控制層的二次設(shè)備則為主控單元模塊[4]。

3.5 監(jiān)控層與功能層的改造與應(yīng)用

由于DCS與電氣控制系統(tǒng)在PC機(jī)和網(wǎng)絡(luò)接口的應(yīng)用方面相似，則電氣控制系統(tǒng)需要直接考慮面向?qū)ο筠D(zhuǎn)變?yōu)榕cDCS邏輯控制要求相一致的梯形圖，同時(shí)考慮利用DCS系統(tǒng)直接利用以模擬變量為控制要求的功能模塊。同時(shí)，在電氣控制系統(tǒng)中直接引入自動(dòng)化控制協(xié)定服務(wù)器，使得人機(jī)界面軟件在監(jiān)控功能方面更加高速、全面。對(duì)于功能層的改造，主要表現(xiàn)在利用DPU中的電氣量輸入模塊實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)采集，并利用主控模塊實(shí)現(xiàn)對(duì)電氣系統(tǒng)零部件的邏輯控制，以實(shí)現(xiàn)對(duì)現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備的控制動(dòng)作。

4結(jié)束語

總而言之，DCS電氣控制系統(tǒng)的改造及應(yīng)用能夠有效改善大中型火電廠的運(yùn)行效率和監(jiān)控能力，因此，相關(guān)工作人員應(yīng)該加強(qiáng)對(duì)DCS系統(tǒng)的研究和應(yīng)用，更好地推動(dòng)火電廠高效、安全、穩(wěn)定的發(fā)展。

參考文獻(xiàn)

[1] 李濤.電氣控制系統(tǒng)故障診斷及維修技巧[J].中國設(shè)備工程，2020 （10）：170-171.

[2] 李紅偉.大中型火電廠DCS電氣控制系統(tǒng)改造及應(yīng)用[J].中小企業(yè)管理與科技（下旬刊），2019（2）：195-196.

[3] 李文，梁庚.基于DCS的大中型火電廠電氣控制系統(tǒng)的改造及應(yīng)用[J].電氣應(yīng)用，2012，31（1）：63-67，71.

[4] 朱永昶，嚴(yán)紅濱.火電廠DCS改造后集控電氣系統(tǒng)控制方式的變化及對(duì)策[J].浙江電力，2003（3）：26-28.