電廠集散控制系統(tǒng)應(yīng)用分析

張 輝孫 巖

(1.沈陽伊萊瑞克電力設(shè)計(jì)研究院有限公司，遼寧 沈陽110020；

2.遼寧賽沃斯節(jié)能技術(shù)有限公司，遼寧 沈陽110013)

0 引言

近年來,DCS在電力生產(chǎn)中得到了廣泛的應(yīng)用,尤其300MW及以上容量機(jī)組的熱工控制已全面采用DCS控制系統(tǒng),逐步形成了數(shù)據(jù)采集DAS、模擬量控制MCS、順序控制SCS、燃燒器管理BMS四大系統(tǒng),在汽機(jī)、鍋爐等熱力設(shè)備的順序控制、數(shù)據(jù)采集以及爐膛安全監(jiān)控等方面取得了成功的經(jīng)驗(yàn),提高了電廠自動化水平和機(jī)組運(yùn)行的安全性、經(jīng)濟(jì)性。

1 電廠自動控制及其系統(tǒng)

汽包水位自動調(diào)節(jié)系統(tǒng)一般采用典型的三沖量系統(tǒng)或串級系統(tǒng),在大型單元機(jī)組中一般設(shè)計(jì)有全程調(diào)節(jié),因此有單沖量,三沖量之間的切換邏輯,一般依據(jù)負(fù)荷來切換。采用啟動電泵和汽泵的系統(tǒng)之間的切換,也依據(jù)負(fù)荷來切換。大型機(jī)組的水位控制一般直接控制電泵或汽泵的轉(zhuǎn)速,給水調(diào)門全開以節(jié)約能源。

燃燒調(diào)節(jié)系統(tǒng)中的送風(fēng)系統(tǒng)通常采用風(fēng)煤比加氧量校正,爐膛負(fù)壓系統(tǒng)與送風(fēng)系統(tǒng)之間采用動態(tài)聯(lián)系,通常設(shè)計(jì)有加負(fù)荷時(shí)先加風(fēng)再加煤減負(fù)荷時(shí)先減煤后減風(fēng)邏輯以及過燃燒邏輯。主汽壓力調(diào)節(jié)系統(tǒng)通常為串級調(diào)節(jié)系統(tǒng)。

另外,由于機(jī)組的自動化水平的不斷提高,對機(jī)組的運(yùn)行參數(shù)的測量也提出了更高的要求,控制用的參數(shù)測量與監(jiān)視用的參數(shù)測量一般都要求有各自的測量元件,控制用的測量參數(shù)還需要經(jīng)過數(shù)據(jù)保險(xiǎn)的有關(guān)邏輯以提高控制系統(tǒng)的可靠性。

開環(huán)控制包括了聯(lián)鎖保護(hù)、順序控制、選線控制等控制內(nèi)容。火電廠單元機(jī)組中主輔機(jī)設(shè)備都有聯(lián)鎖保護(hù),如停機(jī)停爐的大聯(lián)鎖,一些重要輔機(jī)的保護(hù)跳閘,備用泵的自啟動,成組設(shè)備的順序啟停等。這些聯(lián)鎖保護(hù)現(xiàn)在一般都能投入運(yùn)行而且必須投入運(yùn)行。順控方面一般的泵或風(fēng)機(jī)的子組啟?？刂埔捕寄芡度脒\(yùn)行,但鍋爐風(fēng)煙系統(tǒng)大順控這樣的成組控制因?yàn)闋可娴脑O(shè)備比較多而很少有經(jīng)常投運(yùn)的。

2 電廠DCS功能分析

目前大機(jī)組的儀控系統(tǒng)大多選用DCS系統(tǒng)。

DCS系統(tǒng)在火電廠發(fā)電機(jī)組控制中的應(yīng)用已有多年的歷史了,而且正在越來越多地得到應(yīng)用。DCS系統(tǒng)是相對于計(jì)算機(jī)集中控制系統(tǒng)而言的計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng),它是在對計(jì)算機(jī)局域網(wǎng)的研究基礎(chǔ)上發(fā)展起來的,是過程控制專家們借用計(jì)算機(jī)局域網(wǎng)研究成果,把局域網(wǎng)變成一個(gè)實(shí)時(shí)性,可靠性要求很高的網(wǎng)絡(luò)型控制系統(tǒng),運(yùn)用于過程控制領(lǐng)域。這樣的控制系統(tǒng)給我們帶來以下一些好處：

（1）故障分散是推出DCS系統(tǒng)的最大理由,DCS系統(tǒng)就是要解決集中控制系統(tǒng)致命的弱點(diǎn)—故障集中。故障分散的理由是DCS系統(tǒng)采用了大量的微處理器,各個(gè)微處理器承擔(dān)一個(gè)范圍較小的控制任務(wù),某個(gè)微處理器故障不會影響整個(gè)系統(tǒng)的正常工作。

（2）縮小控制室尺寸或控制表盤的長度。

（3）大量縮減控制系統(tǒng)所需的電纜。

（4）大量減少控制系統(tǒng)所需的備品備件種類及數(shù)量。

（5）減少工藝生產(chǎn)的運(yùn)行對儀表控制設(shè)備廠商的依賴,減少儀控人員培訓(xùn)所需的費(fèi)用。

學(xué)者們對京劇的探究主要集中在京劇的歷史進(jìn)程、表演特征、流派、主要演員、聲腔、劇種等，對京劇現(xiàn)狀和未來發(fā)展的解讀相對較多。涉及京劇在民間的研討較少，主要也是從宏觀的角度，分析京劇藝術(shù)與民間的情結(jié)。目前，學(xué)界未關(guān)注到江蘇徐州民間京劇的發(fā)展。

（6）提供了控制系統(tǒng)構(gòu)成的靈活性,具有組態(tài)便利和可擴(kuò)展性。

（7）實(shí)現(xiàn)過程實(shí)時(shí)參數(shù)和歷史數(shù)據(jù)的管理,提供性能計(jì)算,設(shè)備壽命計(jì)算等功能。這是傳統(tǒng)的儀表控制系統(tǒng)所望塵莫及的。

DCS系統(tǒng)是否確實(shí)給我們帶來了這些好處呢?

以一些在火電廠單元機(jī)組控制系統(tǒng)中應(yīng)用的DCS系統(tǒng)來考察,綜合分析如下：

（1）關(guān)于故障分散。大多數(shù)DCS生產(chǎn)廠商現(xiàn)階段所提供的系統(tǒng)在實(shí)際應(yīng)用中并非象我們想象的那么故障分散。由DCS系統(tǒng)控制的火電廠單元發(fā)電機(jī)組,因?yàn)镈CS系統(tǒng)的某些故障而被迫停運(yùn)的事情時(shí)有發(fā)生。這與傳統(tǒng)的儀表控制系統(tǒng)相比后者似乎要優(yōu)于前者。所以DCS系統(tǒng)的構(gòu)成越接近傳統(tǒng)的儀表控制系統(tǒng),即微處理器或多功能控制器所承擔(dān)的控制任務(wù)從地域上越分散,越能做到故障分散。

（2）關(guān)于控制室的尺寸和表盤長度。這一點(diǎn)所有的DCS系統(tǒng)都能做到大大縮小。不過與傳統(tǒng)的儀表控制系統(tǒng)相比,電子室的尺寸和設(shè)備相對增加了。

（3）關(guān)于節(jié)約電纜。由于DCS系統(tǒng)所采用的設(shè)備器件在現(xiàn)階段來說仍然是比較嬌貴,需要防塵和空調(diào),REMOTEI/O還不能大量使用,因此,DCS系統(tǒng)的主要設(shè)備都需要安置在條件比較好的電子室,大量的現(xiàn)場信號仍然需用電纜接到電子室。與傳統(tǒng)的儀表控制系統(tǒng)相比,電纜有所縮減,但效益有限。

（4）關(guān)于減少備品備件的種類和數(shù)量。備品備件的種類和數(shù)量有所減少,并且需要與之打交道的儀表控制設(shè)備制造廠商也有所減少。

（5）關(guān)于減少機(jī)組運(yùn)行對儀表控制設(shè)備制造廠商的依賴。由于DCS系統(tǒng)在應(yīng)用技術(shù)方面還不能盡如人意,因此,在機(jī)組運(yùn)行時(shí),尤其在機(jī)組試行期間,DCS生產(chǎn)廠家的專家服務(wù)似乎成了必不可少。使得培訓(xùn)所需花費(fèi)也有所增加。

（6）關(guān)于控制系統(tǒng)構(gòu)成的靈活性,組態(tài)的便捷性和系統(tǒng)的可擴(kuò)展性。大多數(shù)DCS系統(tǒng)的組態(tài)也是比較方便的。不過多數(shù)系統(tǒng)在在線組態(tài)功能方面尚有許多工作可做,好多系統(tǒng)為離線組態(tài),在工程師站編程,然后編譯,再下載。有些系統(tǒng)這一過程比較費(fèi)時(shí),在調(diào)試期間這一問題尤其突出。

（7）關(guān)于DCS系統(tǒng)提供的一些獨(dú)特的控制功能。由于DCS系統(tǒng)可提供歷史數(shù)據(jù)和實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)的管理,性能計(jì)算等功能,把過程控制推向一個(gè)新的更高層次的領(lǐng)域。

3 小結(jié)

綜上所述,DCS系統(tǒng)解決了現(xiàn)代化大生產(chǎn)中過程控制傳統(tǒng)的儀表控制系統(tǒng)難以勝任的問題,而相對計(jì)算機(jī)集中控制來說故障還是分散的,在許多方面有其獨(dú)特的優(yōu)點(diǎn),是傳統(tǒng)的儀表控制系統(tǒng)和計(jì)算機(jī)集中控制系統(tǒng)所無法比擬的。