DCS在火力發電廠脫硫系統中的應用研討

趙二明

摘要：DCS系統，也被稱為集散控制系統或分散控制系統，它是以通信網絡為紐帶，主要由過程控制級和過程監控級所組成的多級計算機控制系統構成。目前，在我國的自動化領域中，這種集散控制系統已經得到了較為普遍的應用。

關鍵詞：DCS系統;火力發電廠;脫硫系統;應用

引言

分散控制系統，在穩定性、可靠性及便捷性等方面明顯優于傳統的控制系統，并且隨著科技的不斷進步，DCS技術也獲得了長足發展，成本呈逐年降低的趨勢，進一步擴大了其市場占有率。截至目前，DCS脫硫控制系統在火力發電廠中的應用已十分普遍，實踐證明，兩者的結合對于提升系統的穩定性及控制污染氣體的排放大有益處，取得了良好的經濟效益和社會效益。

一、DCS系統的特點

首先，DCS系統將整體的系統控制功能進行分散，采用容錯設計，通過各種計算機的合作來實現整體的控制功能，并且保證其中任何一臺計算機出現故障也不會影響其他計算機的正常運行。由于控制功能的分散，每臺計算機所承擔的功能任務也比較單一，因此，在計算機的安排上，可以根據每臺計算機所承擔的任務內容對計算機進行相應的處理，使其具有相應的、特定的任務處理形式，從而提高DCS系統整體的可靠性。其次，DCS系統所采用的通信方式是通過局域網來完成信息的交流，因此一旦需要在系統中臨時加入或卸載某臺計算機所承載的功能，可以在網絡中直接操作，并不會影響到其他計算機的運行職能。因此，DCS系統還具備了一定的開放性。第三，在控制系統的構成上，可以根據不同的流程對象，將組態軟件進行組合，形成適用的軟硬件組態。這也說明了DCS系統具有一定的靈活性。第四，由于DCS系統中，所分散的控制功能都是由一些功能單一的小型或微型計算機所承擔的，并且這種計算機的維護十分簡單方便，因此使DCS系統具有易于維護的特點，在其中一個出現故障情況進行維修時，也不會妨礙整個控制系統的正常運轉。第五，DCS系統在行使控制職能的過程中，通過各種計算機之間由通信網絡完成數據傳輸、將其所搜集的信息做到資源共享，再由各個計算機之間進行協調合作，使DCS系統的整體功能和優化處理得以實現。

二、主流脫硫控制系統對比

（一）PLC控制系統

即可編程控制器控制系統，近些年來PLC技術發展迅速，憑借其強大的數字邏輯運算能力和程序存儲控制能力可以對多種類型的生產過程進行自動化的控制，也正是因為如此其應用范圍十分廣泛。為了適應市場的需求和工業的發展，PLC的處理速度必須要加快，因而未來的數據存儲容量將更大，此外為了提高其適應性，超大型或者超小型的PLC也將出現。目前PLC的可靠性還有待加強，編程語言也較為單一，對不同控制系統的適應性還存在進步的空間，這些問題的解決也將是PLC重要的發展趨勢。

（二）DCS控制系統

控制功能的分散和現實操作的集中式分散控制系統的基本含義。DCS最初是為了對控制系統中的回路進行計算而產生的，然而隨著生產復雜化的提高，傳統儀表控制無法適應社會經濟發展的需求，此時DCS得到了進一步的發展以模擬反饋量為主，模擬開關量和開關量順序控制為輔的新型DCS產品出現，模擬量控制作為DCS技術的核心也是其在自動化控制系統競爭中的主要優勢所在。我國的DCS自主研發目前已經進入管控一體化的新階段，且朝著開放化、智能化、綜合化的計算機集成生產控制發展。

（三）其他控制系統

隨著工業生產的不斷發展，除了DCS和PLC兩大主流控制系統之外，近年來開始涌現了一些新興的系統控制技術，比如FCS即現場總線控制系統等。FCS即現場總線控制系統與傳統控制系統相比存在諸多優勢，包括應用成本更低，維護更為便捷，信息集成能力和可靠性更高等，其系統運行的基礎是現場智能化，核心技術是總線標準，兼具DCS和PLC兩大主流控制系統的優點，沒有信號電纜的束縛，其區別其他傳統控制系統的最大優勢是系統的開放性。

三、DCS在煙氣脫硫系統中的實際應用

（一）DCS總體控制方案

一套完整的火電廠脫硫控制系統一般來說主要包括DCS、就地控制裝置和輔助自控設備三部分。其中DCS主要負責的是對煙氣脫硫過程的監視和控制，其中工程師站、控制器以及冗余信息數據處理裝置等是常見的DCS最為主要的構成部分。和利時DCS是火電廠脫硫應用十分廣泛的DCS產品，它具備了分散控制系統高效率和高穩定性的特點，過程I/O數據層、過程數據管理層、過程控制數據層和企業數據管理層是該系統網絡構成的四大層次。DCS在火電廠脫硫應用中除了需要對脫硫系統本身進行控制外，還承擔漿液制備系統的公用控制職責，因而DCS一般需要配備兩對CPU以保證工作效率及穩定，DCS的應用實現了實際脫硫的無人化操作，工作人員可以在控制室直接通過DCS系統對脫硫裝置進行啟動或者關閉，還可以對脫硫過程進行監視以及時發現故障。

（二）數據采集和處理系統（DAS）

DAS對于DCS系統而言作用至關重要，它是DCS系統不可或缺的重要組成部分，其功能包括信息數據的輸入輸出、信息檢索、設備運行狀態監控及記錄、設備故障報警、信息變量圖形化顯示、數據轉化、信息數據打印輸出等，主要負責采集和處理脫硫設備以及材料的各項信息數據。火電廠在開展煙氣脫硫工作時，所有環節及設備的相關數據都需要DAS進行及時的采集，然后利用自身系統的能力將采集到的數據信息進行必要的分析和處理，將其轉化為常用的數據類型，并傳到控制系統的界面上，如此相關工作人員才能依據數據信息有的放矢的采取應對方案，實現監視脫硫設備及脫硫過程的良性意義，對于保證火電廠脫硫運行意義重大。

（三）順序控制系統（SCS）

SCS可以對脫硫相關設備的按照既定的順序和相關標準進行啟動、關閉、暫停等基本操作，該系統可以對設備的狀態進行采集，并與流程中設備應當處在的狀態進行對比，實現邏輯判斷后自動對相應的設備發出對應的指令，設備在接到指令后完成相關的動作。現代自動化控制系統力求降低人們的勞動強度，提高工業生產的智能性和安全性，SCS作為分散控制系統的關鍵組成之一通過對設備的自動順序控制除了節省了人力成本之外，還可以有效避免在對設備的直接操控中由于人為原因造成的操作失誤或者是設備故障現象的出現。除霧器順序控制和漿液循環泵停止順序控制是火電廠脫硫中比較常見的SCS。

火電廠所采用的除霧器順序控制系統由上中下三層平板式的除霧器組成，這樣保證了除霧器的清潔，同時也確保了順序控制的實現，一般來說每層保證8個左右的除霧器沖洗門較為合理，并按照先上后下最后中間的順序對各層除霧器進行清洗，至于每次清洗所間隔的時間可以根據系統狀態和人員設置進行適當的調整。除霧器順控沖洗裝置的設計可以對燃料煙氣中所含的石膏進行及時的處理，避免石膏阻塞裝備造成故障。漿液循環泵停止順控系統主要是為了防止循環泵關閉后殘留漿液處理不及時，造成的漿液板結影響后續漿液循環泵正常啟用。

結束語

降低火力發電廠有害物質的排出量，提高其環保性是我國電力行業發展的必由之路，也是我國經濟發展方式轉型升級的具體要求。火力發電廠需要根據自身的實際情況，加快脫硫系統的改造升級，積極選用DCS作為脫硫的控制系統，提高電廠煙氣脫硫效率以及脫硫系統本身的穩定性和安全性，促進火力發電廠的健康發展，用實際行動踐行可持續發展戰略。

參考文獻

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