大中型火電廠DCS電氣控制系統(tǒng)改造及應(yīng)用

李紅偉

（東方電氣集團(tuán)東方鍋爐股份有限公司，成都611731）

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(jí)和過程控制級(jí)構(gòu)成的多級(jí)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(chǎng)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(guó)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

圖1 火電廠DCS 控制系統(tǒng)圖

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(cè)量信號(hào)和控制信號(hào)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(tái)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(duì)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(chǎng)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?，?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(cè)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(cè)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(chǎng)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(hào)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(hào)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(jí)的系統(tǒng)分析，這就需要使用微機(jī)測(cè)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(hào)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(hào)線故障問題。因此，為了提高DCS 控制系統(tǒng)輸入信號(hào)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。