關于電廠熱工控制系統(tǒng)中DCS的應用研究

劉波

摘 要：隨著我國國民經(jīng)濟以及科學技術的不斷發(fā)展，越來越多的高科技信息技術被廣泛地應用在各個行業(yè)當中。而作為一種高科技，DCS也已經(jīng)被廣泛地應用在電廠熱工控制系統(tǒng)當中，此系統(tǒng)不僅關系到電廠機組的運行與調(diào)試，同時還關系到電廠的效益與發(fā)展，因此，必須要加強DCS在電廠電工控制系統(tǒng)中的應用。該文主要介紹了DCS與我國電廠熱工控制的發(fā)展狀況，分析了DCS在電廠熱工控制系統(tǒng)中的應用優(yōu)勢以及管理與維護對策，希望能夠促進DCS在電廠熱工控制系統(tǒng)中合理運用，從而保證電廠的安全運行，促進電廠以及我國經(jīng)濟的可持續(xù)發(fā)展。

關鍵詞：電廠 熱工控制系統(tǒng) DCS 應用

中圖分類號：TM6 文獻標識碼：A 文章編號：1672-3791（2014）10（b）-0005-02

隨著科學技術的不斷發(fā)展，越來越多的高科技信息技術被廣泛的應用在各個行業(yè)與各領域當中，電廠也不例外。目前，我國電廠已經(jīng)在熱工控制系統(tǒng)當中廣泛地應用DCS，此系統(tǒng)不但可以有效提高電廠機組的運行安全，大大提升運行效率，使得熱工控制系統(tǒng)逐漸向自動化以及智能化轉變，而且還能夠有效地節(jié)約生產(chǎn)成本，提高企業(yè)的社會效益及經(jīng)濟效益，從而為火電廠的生存與發(fā)展發(fā)揮重要作用，進而促進我國經(jīng)濟的發(fā)展。

1 DCS與電廠熱工控制系統(tǒng)

1.1 DCS

DCS稱為集散控制系統(tǒng)，其與傳統(tǒng)集中控制系統(tǒng)不同，屬于一種新型的控制系統(tǒng)。DCS是在傳統(tǒng)計算機控制系統(tǒng)的基礎上經(jīng)過改良與完善發(fā)展而來的。DCS又稱為4C技術，其中主要包括計算機控制、通訊與顯示等等。DCS是以微型計算機的局域網(wǎng)為紐帶，把其轉變?yōu)橐粋€非常安全的高標準控制系統(tǒng)，系統(tǒng)當中主要包括過程控制以及過程監(jiān)控[1]。在功能上，DCS主要采用的是分層遞階控制方式，這樣就可以實現(xiàn)與上級計算機或者網(wǎng)絡系統(tǒng)的通訊。在模式上，DCS主要是采用局部控制獨立運行的工作者，并在局部網(wǎng)絡通訊的作用下，實現(xiàn)各個工作站彼此間的信息傳遞。

1.2 我國電廠熱工控制現(xiàn)狀

基于自動調(diào)節(jié)系統(tǒng)角度進行分析，目前我國電廠電工控制情況主要表現(xiàn)在以下兩個方面。第一，我國自行編制DCS系統(tǒng)程序。盡管DCS系統(tǒng)程序是由我國負責自動控制系統(tǒng)程序編制的專業(yè)人士進行編制，然而在系統(tǒng)調(diào)試以及編程環(huán)節(jié)，工作人員的技術水平還不能夠達到相應的精細程度，這樣就導致整個系統(tǒng)在運作方面會存在一些缺陷。第二，機組控制軟件主要從國外進口。因為國外的自動控制系統(tǒng)開發(fā)的時間較早，發(fā)展也比較成熟，因此其設計參數(shù)比較合理，機組以及儀表等在運行方面具有更高的可靠性。基于軟件質(zhì)量與功能考慮，我國電廠在選用DCS控制系統(tǒng)的機組等相關軟件的時候，都是從國外進口。

1.3 我國的DCS與電廠熱工控制系統(tǒng)

目前，我國大部分的火電廠都已經(jīng)采用的現(xiàn)在是自動控制系統(tǒng)，此系統(tǒng)也比較適用于機組的熱工自動化。其主要是負責實時地監(jiān)控鍋爐爐膛的安全運行情況，集中有效地處理各類信息，同時還能夠科學有效地控制模擬量與順序。此系統(tǒng)不但可以有效提高機組運行效率，同時還能夠對熱工控制系統(tǒng)給予合理地調(diào)節(jié)與保護，從而提高其運行的穩(wěn)定性與安全性[2]。然而，目前我國在DCS設計上還存在若干問題，因此，國內(nèi)的專業(yè)設計人員在設計系統(tǒng)的時候，要不斷地研究與嘗試，不斷地擴展其功能，從而使得DCS能夠更好地應用于電廠熱工控制系統(tǒng)當中。

2 DCS在電廠熱工控制系統(tǒng)中的應用優(yōu)勢

在電廠熱工控制系統(tǒng)中應用DCS具有很多優(yōu)勢，這主要體現(xiàn)在以下幾個方面。

2.1 兼容性強

在通常狀況下，大型火電機組需要控制很多個對象，而且被控對象具有較多的干擾源與控制參數(shù)，同時還具有非線性、延遲大以及彼此影響的特點，這就在一定程度上加大了電廠自動控制系統(tǒng)的設計難度。在應用DCS控制系統(tǒng)以后，電廠可以有效地完成比較復雜以及高級的控制算法，例如神經(jīng)元控制、自適應控制以及非線性控制等等，這樣就大大提高了電廠機組的自動控制能力以及水平。

2.2 遠程智能I/O

到目前為止，很多DCS控制系統(tǒng)的生產(chǎn)廠家都已經(jīng)開發(fā)出遠程智能I/O裝置，此裝置主要包括三部分，分別是智能前端、計算機適配器以及現(xiàn)場通訊總線。其中，智能前端是屬于一種測控裝置，其主要在生產(chǎn)現(xiàn)場進行安裝，其不僅能夠合理地變換及準確地測量電熱組，同時還能夠有效完成AD、DA的轉換操作。作為一種獨立系統(tǒng)，智能前端相當于現(xiàn)場的總線產(chǎn)；通訊適配器主要是對整個網(wǎng)絡進行協(xié)調(diào)統(tǒng)一以及綜合管理，其能夠實現(xiàn)與主控系統(tǒng)間的信息轉換[3]；現(xiàn)場通訊總線選用的是全數(shù)字串行通訊方式，其支持主體與廣播式、點對點以及點對多點的工作方式，與目前廣泛使用的現(xiàn)場總線產(chǎn)品基本一致。經(jīng)過大量實踐證明，遠程智能I/O不但可以有效提高系統(tǒng)的安全性，同時還兼具很多現(xiàn)場總線的優(yōu)勢。

2.3 實現(xiàn)輔機DCS控制

目前，我國電廠以及具備在大機組上合理應用DCS技術的基本條件。在輔助系統(tǒng)方面，對于除灰、處理化學水以及除渣等操作的集中控制，就能夠采用不同的技術方案，最為直接有效的一種方法即為將輔機系統(tǒng)和主機DCS連接起來，從而采用較為集中的方案；除此以外，另外一種方法即為使其相對集中以后，再將其與主機DCS及M1S連接起來。這樣不僅可以降低人工成本，提高效率，而且還能夠有效提高技術水平以及管理質(zhì)量。

2.4 實現(xiàn)監(jiān)控模式全程化

通過多年的實踐證明，DCS可以有效促進電廠運行的安全性以及可靠性。在目前的工程設計當中，大部分的后備監(jiān)控設備都已被取消，僅僅有幾個可以緊急停機的開關被保留下來。在不久以后，電廠將會采用火電機組的全CRT監(jiān)控技術；除此以外，DCS還采用大屏幕顯示技術，這樣就有效優(yōu)化了人機界面，大大降低監(jiān)控人員數(shù)量，降低成本，使得電廠的經(jīng)濟效益大大提高，同時還有效保證了電廠運行的安全性。

3 DCS在電廠熱工控制系統(tǒng)中的管理與維護

3.1 硬件管理與維護

（1）在通常狀況下，輸入輸出模塊的故障都是由系統(tǒng)診斷與修復的，一旦發(fā)現(xiàn)故障，一般的處理方式即為更換模塊。由于一般技術人員對儀表制作的核心技術不夠了解，同時其自身具備的理論知識也不夠扎實，這樣就造成其無法有效地發(fā)現(xiàn)以及判斷由于內(nèi)部元件老化等原因造成的熱工控制模塊故障。而在大部分狀況下，輸入輸出模塊的故障往往是出現(xiàn)在運行以及調(diào)試階段，一般的工作人員很難完成對模塊的更換操作，理論上都是需要由生產(chǎn)廠家對模塊進行維修。（2）在現(xiàn)場設備故障的修復與診斷方面，一旦發(fā)現(xiàn)某設備或組件出現(xiàn)異常，工作人員必須馬上排查故障，找出故障誘因，并及時地進行有效處理。工程技術人員要根據(jù)所接收到的故障報告，在做好安全保障措施的前提下開展技術維修工作。（3）而造成操作員站死機現(xiàn)象的原因有很多，例如硬盤以及冷卻風扇等出現(xiàn)故障。除此以外，人為操作也會造成操作員站死機，一旦出現(xiàn)這種狀況，就需要修改控制邏輯，并且要更新下載軟件，最后再對設備進行啟動操作。因此，為了防止由于人為操作而造成操作員站死機現(xiàn)象的發(fā)生，電廠要加強人員培訓，從而使人員掌握更多科學有效的操作技巧。

3.2 軟件管理與維護

（1）對于應用軟件要進行及時地備份，并對所有變化進行嚴格、規(guī)范的記錄；（2）在軟件的測試過程中，不僅要嚴格測試軟件的功能，同時還要對每個級別的權限進行嚴密的檢測；（3）要規(guī)范地管理、修改以及更新軟件；（4）在設備的維修或者運行階段，要采取嚴格有效的隔離以及保護措施；（5）一旦發(fā)現(xiàn)操作站出現(xiàn)運行故障，必須在確?？捎玫牟僮鲉T站能正常監(jiān)測以及運行的前提下，實施對故障的排除與維修操作，一旦發(fā)現(xiàn)故障無法排除，那么就必須根據(jù)設備運行的狀態(tài)，實施故障排查；（6）如果所有的操作員站都無法正常運行，那么就要采取停電或者是電路控制器調(diào)節(jié)等停止運行措施[4]；（7）要建立健全軟件與設備監(jiān)管制度，特別是對于中央處理器以及設備電源燈等故障，要制定合理的處理對策，從而使得工作人員發(fā)現(xiàn)故障以后，可以迅速地采取有效的處理與維修措施。

總而言之，自從DCS控制系統(tǒng)誕生以來，其已經(jīng)被廣泛的應用在各個行業(yè)各個領域當中，其為各領域帶來了很多新的、優(yōu)質(zhì)的高科技信息。在電廠的熱工控制系統(tǒng)中應用DCS控制系統(tǒng)，不僅能夠有效保障火電機組的運行安全，而且還可以實現(xiàn)遠程控制，可以有效地管理與維修內(nèi)外部設施與系統(tǒng)，從而大大降低企業(yè)的生產(chǎn)成本，提高企業(yè)的社會效益及經(jīng)濟效益，從而促進電廠在蓬勃發(fā)展，進而帶動我國國民經(jīng)濟的發(fā)展。因此，我國電廠要不斷研究與創(chuàng)新，加強DCS在電廠熱工控制系統(tǒng)中應用，從而促進電廠經(jīng)濟與我國經(jīng)濟的可持續(xù)發(fā)展。

參考文獻

[1] 任江波.熱工控制DCS系統(tǒng)設計與運用[J].科技與創(chuàng)新，2014，11（9）：24-26.

[2] 汪磊.火力發(fā)電DCS自動化技術的應用現(xiàn)狀研究[J].價值工程，2014，19（6）：76-77.

[3] 艾磊.電廠熱工控制DCS系統(tǒng)的設計與研究[J].科技傳播，2012，11（3）：54-57.

[4] 李建鎖.DCS控制系統(tǒng)在小型火電中的設計應用[J].核工程研究與設計，2010，1（5）：47-48.