大中型火電廠DCS電氣控制系統(tǒng)改造及應(yīng)用

李紅偉

【摘 要】在現(xiàn)代化社會(huì)的發(fā)展中，計(jì)算機(jī)控制技術(shù)已被推廣并應(yīng)用到社會(huì)各個(gè)行業(yè)的發(fā)展中，其在電廠控制系統(tǒng)中的應(yīng)用，在很大程度上提升了控制的質(zhì)量和效率，特別是DCS在火力發(fā)電廠電氣系統(tǒng)中的應(yīng)用，實(shí)現(xiàn)了電廠控制系統(tǒng)的自動(dòng)化，提升了火電廠電氣控制的整體水平?；诖?，論文闡述了火電廠DCS控制系統(tǒng)的特點(diǎn)，介紹了DCS自動(dòng)控制系統(tǒng)的功能，分析了DCS在大中型火電廠電氣控制應(yīng)用中的問題，總結(jié)了應(yīng)用DCS的大中型火電廠電氣控制系統(tǒng)的優(yōu)化。

【Abstract】In the development of modern society， computer control technology has been promoted and applied to the development of various industries in the society. Its application in power plant control systems has greatly improved the quality and efficiency of control， especially DCS. The application in the electrical system of the thermal power plant realizes the automation of the power plant control system and improves the overall level of electrical control of the thermal power plant. Based on this， the article expounds the characteristics of DCS control system of thermal power plant， introduces the function of DCS automatic control system， analyzes the problems of DCS in the electrical control application of large and medium thermal power plants， and summarizes the electrical control system optimization of DCS large and medium thermal power plants.

【關(guān)鍵詞】DCS；大中型火電廠；電氣控制系統(tǒng)

【Keywords】 DCS； large and medium-sized thermal power plants； electrical control system

【中圖分類號】TK223.7 【文獻(xiàn)標(biāo)志碼】B 【文章編號】1673-1069（2019）02-0195-02

1 引言

DCS控制系統(tǒng)是在微處理器的基礎(chǔ)上，由過程監(jiān)控級和過程控制級構(gòu)成的多級計(jì)算機(jī)系統(tǒng)，這種系統(tǒng)通過應(yīng)用通信網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行控制、采集、監(jiān)視和操作的過程控制站、計(jì)算機(jī)站和數(shù)據(jù)采集站，及時(shí)地進(jìn)行現(xiàn)場的數(shù)據(jù)采集，滿足了鍋爐燃燒狀況良好的要求，節(jié)省了大量的能源。

2 火電廠DCS控制系統(tǒng)的特點(diǎn)

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

2.1開放性

在DCS系統(tǒng)設(shè)計(jì)過程中，技術(shù)人員需要使用標(biāo)準(zhǔn)化、模塊化、開放化的模式，應(yīng)用通訊局域網(wǎng)的方式，及時(shí)地接收和發(fā)送各項(xiàng)數(shù)據(jù)和信息，在遇到需要擴(kuò)充、變更系統(tǒng)功能的情況下，可以增加計(jì)算機(jī)的數(shù)量，并和系統(tǒng)通訊網(wǎng)絡(luò)連接起來，這樣就不會(huì)影響計(jì)算機(jī)的正常運(yùn)行。

2.2 靈活性

組態(tài)軟件是根據(jù)流程的差異性進(jìn)行生產(chǎn)的，這就要求相關(guān)人員充分了解測量信號和控制信號的關(guān)系，合理地選擇計(jì)算規(guī)律，應(yīng)用合理的控制規(guī)律完成計(jì)算，并形成合理的控制系統(tǒng)。

2.3 可靠性

DCS系統(tǒng)功能會(huì)被分散到各個(gè)計(jì)算機(jī)中，這就需要應(yīng)用容錯(cuò)設(shè)計(jì)的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，這種結(jié)構(gòu)指的是在某臺計(jì)算機(jī)故障的情況下，不會(huì)影響其他計(jì)算機(jī)，除此之外，計(jì)算機(jī)功能比較單一，這就需要選擇有針對性功能應(yīng)用制定的軟件或結(jié)構(gòu)，為計(jì)算機(jī)的可靠性提供保障。

2.4 控制功能齊全

計(jì)算機(jī)算法比較豐富，其將順序控制、連續(xù)控制、批量處理進(jìn)行了有效融合，為前饋、反饋和自適應(yīng)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(qiáng)的靈活性，其組成部分是專用的計(jì)算機(jī)站、工程師站、操作站、服務(wù)器和計(jì)算機(jī)。最下層過程的組成部分是分散式的采集站、現(xiàn)場控制站等，這就需要應(yīng)用網(wǎng)絡(luò)的方式，將數(shù)據(jù)傳輸?shù)娇刂浦行模瑢?shí)行統(tǒng)一化管理方式，如各個(gè)項(xiàng)目的統(tǒng)計(jì)報(bào)表、優(yōu)化計(jì)算機(jī)、故障診斷等。

3 DCS自動(dòng)控制系統(tǒng)的主要功能

3.1 控制鍋爐汽包水位

為了確保鍋爐運(yùn)行的安全性，相關(guān)技術(shù)人員需要注重汽包水位等參數(shù)，應(yīng)用給水流量、汽包液位、蒸汽流量調(diào)節(jié)主給水閥等方式，實(shí)現(xiàn)鍋爐汽包水位的穩(wěn)定性。一般而言，鍋爐提供的給水調(diào)節(jié)閥主要有主調(diào)節(jié)閥和備用閥，其中，主調(diào)節(jié)閥是DN150，在正常負(fù)荷和高負(fù)荷運(yùn)行中發(fā)揮著重要作用；備用閥是DN100，在低負(fù)荷的應(yīng)用過程中作用比較明顯。鍋爐汽包給水控制系統(tǒng)的目標(biāo)是確保汽包水位在規(guī)定的范圍內(nèi)，實(shí)現(xiàn)鍋爐運(yùn)行的穩(wěn)定性，工作原理是在液體汽包液位調(diào)節(jié)輸出后，融合蒸汽流量完成加法運(yùn)算，并將運(yùn)算結(jié)果設(shè)定成給水量定值，并合理地調(diào)節(jié)偏差，輸出后通過執(zhí)行結(jié)構(gòu)調(diào)節(jié)給水閥。在蒸汽負(fù)荷增加的過程中，汽包內(nèi)的壓力會(huì)在一定時(shí)間后恢復(fù)平衡，這時(shí)液位會(huì)在蒸發(fā)量增加的情況下逐漸下降，給水量不斷增加，指導(dǎo)汽包液位恢復(fù)到給定位置[1]。

3.2 調(diào)節(jié)爐膛負(fù)壓

爐膛負(fù)壓是鍋爐燃燒自動(dòng)控制系統(tǒng)的重要參數(shù)之一，爐膛負(fù)壓的測量結(jié)果直接關(guān)系著燃燒控制過程。爐膛負(fù)壓自動(dòng)控制是在調(diào)節(jié)引風(fēng)機(jī)入口風(fēng)門開度的情況下，確保負(fù)壓在-20～-100Pa之間的微負(fù)壓處于穩(wěn)定狀態(tài)，為鍋爐系統(tǒng)運(yùn)行的安全性提供保障。為了控制爐膛負(fù)壓，技術(shù)人員需要改變引風(fēng)量的大小，在鼓風(fēng)量穩(wěn)定的情況下，鼓風(fēng)量可以作為引風(fēng)控制的前饋量，在鼓風(fēng)OP值增加的情況下，引風(fēng)OP值也有所增加，在鼓風(fēng)OP值減少的情況下，需要等待一定的時(shí)間后，減少引風(fēng)OP值。

3.3 控制鍋爐送風(fēng)

鍋爐送風(fēng)自動(dòng)控制的主要目標(biāo)是在鍋爐添加的燃料在爐膛內(nèi)燃燒的過程中，自動(dòng)送入風(fēng)量，為鍋爐燃燒的經(jīng)濟(jì)性提供保障。送風(fēng)自動(dòng)控制系統(tǒng)的參數(shù)有送風(fēng)壓力、煤氣壓力，在調(diào)整送風(fēng)機(jī)擋板開度的過程中，需要自動(dòng)調(diào)節(jié)送風(fēng)壓力和煤氣壓力，進(jìn)而提升燃料的使用率。

3.4 鍋爐過熱蒸汽溫度自動(dòng)調(diào)節(jié)

鍋爐過熱蒸汽溫度調(diào)節(jié)的原理是應(yīng)用自制冷凝水噴水裝置合理地調(diào)整蒸汽溫度，根據(jù)集汽集箱和減溫器出口蒸汽溫度的測量結(jié)果，合理地調(diào)節(jié)減溫水調(diào)節(jié)閥的開度、減溫水量的溫度等，確保溫度在430℃到450℃范圍內(nèi)，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(huì)自動(dòng)增加，在汽溫降低時(shí)，減溫水量會(huì)減少，進(jìn)而為蒸汽溫度的穩(wěn)定性提供支持。

4 DCS在大中型火電廠電氣控制應(yīng)用中的問題

硬接線和現(xiàn)場總線的連接能夠?qū)CS系統(tǒng)融入火電廠電氣控制系統(tǒng)中，使得電氣系統(tǒng)的接入方式有所改變，還會(huì)影響電氣控制系統(tǒng)的電壓、功率和電量。同時(shí)，CRT監(jiān)控能夠?qū)崟r(shí)顯示不同的監(jiān)視畫面，但各個(gè)操作步驟和報(bào)警信號都會(huì)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(jià)成本的影響，原有電纜通道的使用超出了設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)，無法滿足DCS電纜控制和信號分析的實(shí)際需求，且新增的電纜會(huì)使得電氣保護(hù)和控制柜的空間變小，無法合理地進(jìn)行配線和布線工作。除此之外，電氣模擬量會(huì)在DCS系統(tǒng)的應(yīng)用中，使得自身的特性發(fā)生變化，無法進(jìn)行高級的系統(tǒng)分析，這就需要使用微機(jī)測控裝置輸送電流、電壓、功率等電氣量。

5 應(yīng)用DCS的大中型火電廠電氣控制系統(tǒng)的優(yōu)化

5.1 提高DCS控制系統(tǒng)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(guān)技術(shù)人員需要確保選用的控制系統(tǒng)設(shè)備和零部件的耐用性和可靠性比較強(qiáng)，避免因配件自身的因素引發(fā)傳送信號線故障問題。因此，為了提高DCS控制系統(tǒng)輸入信號的可靠性，相關(guān)技術(shù)人員需要及時(shí)設(shè)計(jì)并更新主界面的功能模塊，避免出現(xiàn)控制系統(tǒng)故障問題，準(zhǔn)確地判斷系統(tǒng)中的信息，為電氣自動(dòng)控制系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行提供保障。

5.2 完善DCS電氣控制系統(tǒng)的預(yù)警系統(tǒng)

為了完善DCS電氣控制系統(tǒng)中的預(yù)警系統(tǒng)，技術(shù)人員需要確保相關(guān)配置的人性化設(shè)計(jì)，完善智能、網(wǎng)絡(luò)一體化的故障預(yù)警系統(tǒng)，有效地監(jiān)督鍋爐的運(yùn)行，確保運(yùn)行的安全性，避免因機(jī)械設(shè)備故障影響鍋爐系統(tǒng)的正常運(yùn)行。除此之外，在預(yù)防鍋爐系統(tǒng)設(shè)備故障的過程中，需要嚴(yán)格執(zhí)行相關(guān)管理制度，根據(jù)相關(guān)機(jī)械流程操作，還應(yīng)該充分考慮鍋爐設(shè)備的維修使用情況，收集各項(xiàng)維修數(shù)據(jù)，分析鍋爐設(shè)備的實(shí)際使用情況，及時(shí)記錄鍋爐設(shè)備的規(guī)律和原因，以確定維護(hù)周期，明確各個(gè)管理部門的職責(zé)，提高DCS電氣自動(dòng)化鍋爐設(shè)備的整體效率。

6 結(jié)語

綜上所述，在大中型火電廠電氣控制系統(tǒng)運(yùn)行過程中，相關(guān)技術(shù)人員需要積極引進(jìn)DCS控制系統(tǒng)，充分發(fā)揮控制系統(tǒng)的作用，提高總體布局的合理性、經(jīng)濟(jì)性和可靠性，并實(shí)行集中控制和分散控制相結(jié)合的方式，為控制系統(tǒng)運(yùn)行的高效性提供保障。

【參考文獻(xiàn)】

【1】辛玉欣.DCS系統(tǒng)在火電廠電氣控制方面的應(yīng)用[J].科技資訊，

2017，15（28）：38-39.