DCS在火力發(fā)電廠脫硫系統(tǒng)中的應(yīng)用研討

趙二明

摘要：DCS系統(tǒng)，也被稱為集散控制系統(tǒng)或分散控制系統(tǒng)，它是以通信網(wǎng)絡(luò)為紐帶，主要由過程控制級和過程監(jiān)控級所組成的多級計算機(jī)控制系統(tǒng)構(gòu)成。目前，在我國的自動化領(lǐng)域中，這種集散控制系統(tǒng)已經(jīng)得到了較為普遍的應(yīng)用。

關(guān)鍵詞：DCS系統(tǒng);火力發(fā)電廠;脫硫系統(tǒng);應(yīng)用

引言

分散控制系統(tǒng)，在穩(wěn)定性、可靠性及便捷性等方面明顯優(yōu)于傳統(tǒng)的控制系統(tǒng)，并且隨著科技的不斷進(jìn)步，DCS技術(shù)也獲得了長足發(fā)展，成本呈逐年降低的趨勢，進(jìn)一步擴(kuò)大了其市場占有率。截至目前，DCS脫硫控制系統(tǒng)在火力發(fā)電廠中的應(yīng)用已十分普遍，實踐證明，兩者的結(jié)合對于提升系統(tǒng)的穩(wěn)定性及控制污染氣體的排放大有益處，取得了良好的經(jīng)濟(jì)效益和社會效益。

一、DCS系統(tǒng)的特點

首先，DCS系統(tǒng)將整體的系統(tǒng)控制功能進(jìn)行分散，采用容錯設(shè)計，通過各種計算機(jī)的合作來實現(xiàn)整體的控制功能，并且保證其中任何一臺計算機(jī)出現(xiàn)故障也不會影響其他計算機(jī)的正常運(yùn)行。由于控制功能的分散，每臺計算機(jī)所承擔(dān)的功能任務(wù)也比較單一，因此，在計算機(jī)的安排上，可以根據(jù)每臺計算機(jī)所承擔(dān)的任務(wù)內(nèi)容對計算機(jī)進(jìn)行相應(yīng)的處理，使其具有相應(yīng)的、特定的任務(wù)處理形式，從而提高DCS系統(tǒng)整體的可靠性。其次，DCS系統(tǒng)所采用的通信方式是通過局域網(wǎng)來完成信息的交流，因此一旦需要在系統(tǒng)中臨時加入或卸載某臺計算機(jī)所承載的功能，可以在網(wǎng)絡(luò)中直接操作，并不會影響到其他計算機(jī)的運(yùn)行職能。因此，DCS系統(tǒng)還具備了一定的開放性。第三，在控制系統(tǒng)的構(gòu)成上，可以根據(jù)不同的流程對象，將組態(tài)軟件進(jìn)行組合，形成適用的軟硬件組態(tài)。這也說明了DCS系統(tǒng)具有一定的靈活性。第四，由于DCS系統(tǒng)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(jī)所承擔(dān)的，并且這種計算機(jī)的維護(hù)十分簡單方便，因此使DCS系統(tǒng)具有易于維護(hù)的特點，在其中一個出現(xiàn)故障情況進(jìn)行維修時，也不會妨礙整個控制系統(tǒng)的正常運(yùn)轉(zhuǎn)。第五，DCS系統(tǒng)在行使控制職能的過程中，通過各種計算機(jī)之間由通信網(wǎng)絡(luò)完成數(shù)據(jù)傳輸、將其所搜集的信息做到資源共享，再由各個計算機(jī)之間進(jìn)行協(xié)調(diào)合作，使DCS系統(tǒng)的整體功能和優(yōu)化處理得以實現(xiàn)。

二、主流脫硫控制系統(tǒng)對比

（一）PLC控制系統(tǒng)

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

（二）DCS控制系統(tǒng)

控制功能的分散和現(xiàn)實操作的集中式分散控制系統(tǒng)的基本含義。DCS最初是為了對控制系統(tǒng)中的回路進(jìn)行計算而產(chǎn)生的，然而隨著生產(chǎn)復(fù)雜化的提高，傳統(tǒng)儀表控制無法適應(yīng)社會經(jīng)濟(jì)發(fā)展的需求，此時DCS得到了進(jìn)一步的發(fā)展以模擬反饋量為主，模擬開關(guān)量和開關(guān)量順序控制為輔的新型DCS產(chǎn)品出現(xiàn)，模擬量控制作為DCS技術(shù)的核心也是其在自動化控制系統(tǒng)競爭中的主要優(yōu)勢所在。我國的DCS自主研發(fā)目前已經(jīng)進(jìn)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(jī)集成生產(chǎn)控制發(fā)展。

（三）其他控制系統(tǒng)

隨著工業(yè)生產(chǎn)的不斷發(fā)展，除了DCS和PLC兩大主流控制系統(tǒng)之外，近年來開始涌現(xiàn)了一些新興的系統(tǒng)控制技術(shù)，比如FCS即現(xiàn)場總線控制系統(tǒng)等。FCS即現(xiàn)場總線控制系統(tǒng)與傳統(tǒng)控制系統(tǒng)相比存在諸多優(yōu)勢，包括應(yīng)用成本更低，維護(hù)更為便捷，信息集成能力和可靠性更高等，其系統(tǒng)運(yùn)行的基礎(chǔ)是現(xiàn)場智能化，核心技術(shù)是總線標(biāo)準(zhǔn)，兼具DCS和PLC兩大主流控制系統(tǒng)的優(yōu)點，沒有信號電纜的束縛，其區(qū)別其他傳統(tǒng)控制系統(tǒng)的最大優(yōu)勢是系統(tǒng)的開放性。

三、DCS在煙氣脫硫系統(tǒng)中的實際應(yīng)用

（一）DCS總體控制方案

一套完整的火電廠脫硫控制系統(tǒng)一般來說主要包括DCS、就地控制裝置和輔助自控設(shè)備三部分。其中DCS主要負(fù)責(zé)的是對煙氣脫硫過程的監(jiān)視和控制，其中工程師站、控制器以及冗余信息數(shù)據(jù)處理裝置等是常見的DCS最為主要的構(gòu)成部分。和利時DCS是火電廠脫硫應(yīng)用十分廣泛的DCS產(chǎn)品，它具備了分散控制系統(tǒng)高效率和高穩(wěn)定性的特點，過程I/O數(shù)據(jù)層、過程數(shù)據(jù)管理層、過程控制數(shù)據(jù)層和企業(yè)數(shù)據(jù)管理層是該系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)構(gòu)成的四大層次。DCS在火電廠脫硫應(yīng)用中除了需要對脫硫系統(tǒng)本身進(jìn)行控制外，還承擔(dān)漿液制備系統(tǒng)的公用控制職責(zé)，因而DCS一般需要配備兩對CPU以保證工作效率及穩(wěn)定，DCS的應(yīng)用實現(xiàn)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(tǒng)對脫硫裝置進(jìn)行啟動或者關(guān)閉，還可以對脫硫過程進(jìn)行監(jiān)視以及時發(fā)現(xiàn)故障。

（二）數(shù)據(jù)采集和處理系統(tǒng)（DAS）

DAS對于DCS系統(tǒng)而言作用至關(guān)重要，它是DCS系統(tǒng)不可或缺的重要組成部分，其功能包括信息數(shù)據(jù)的輸入輸出、信息檢索、設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)監(jiān)控及記錄、設(shè)備故障報警、信息變量圖形化顯示、數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化、信息數(shù)據(jù)打印輸出等，主要負(fù)責(zé)采集和處理脫硫設(shè)備以及材料的各項信息數(shù)據(jù)?；痣姀S在開展煙氣脫硫工作時，所有環(huán)節(jié)及設(shè)備的相關(guān)數(shù)據(jù)都需要DAS進(jìn)行及時的采集，然后利用自身系統(tǒng)的能力將采集到的數(shù)據(jù)信息進(jìn)行必要的分析和處理，將其轉(zhuǎn)化為常用的數(shù)據(jù)類型，并傳到控制系統(tǒng)的界面上，如此相關(guān)工作人員才能依據(jù)數(shù)據(jù)信息有的放矢的采取應(yīng)對方案，實現(xiàn)監(jiān)視脫硫設(shè)備及脫硫過程的良性意義，對于保證火電廠脫硫運(yùn)行意義重大。

（三）順序控制系統(tǒng)（SCS）

SCS可以對脫硫相關(guān)設(shè)備的按照既定的順序和相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行啟動、關(guān)閉、暫停等基本操作，該系統(tǒng)可以對設(shè)備的狀態(tài)進(jìn)行采集，并與流程中設(shè)備應(yīng)當(dāng)處在的狀態(tài)進(jìn)行對比，實現(xiàn)邏輯判斷后自動對相應(yīng)的設(shè)備發(fā)出對應(yīng)的指令，設(shè)備在接到指令后完成相關(guān)的動作?，F(xiàn)代自動化控制系統(tǒng)力求降低人們的勞動強(qiáng)度，提高工業(yè)生產(chǎn)的智能性和安全性，SCS作為分散控制系統(tǒng)的關(guān)鍵組成之一通過對設(shè)備的自動順序控制除了節(jié)省了人力成本之外，還可以有效避免在對設(shè)備的直接操控中由于人為原因造成的操作失誤或者是設(shè)備故障現(xiàn)象的出現(xiàn)。除霧器順序控制和漿液循環(huán)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(tǒng)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(xiàn)，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?qū)Ω鲗映F器進(jìn)行清洗，至于每次清洗所間隔的時間可以根據(jù)系統(tǒng)狀態(tài)和人員設(shè)置進(jìn)行適當(dāng)?shù)恼{(diào)整。除霧器順控沖洗裝置的設(shè)計可以對燃料煙氣中所含的石膏進(jìn)行及時的處理，避免石膏阻塞裝備造成故障。漿液循環(huán)泵停止順控系統(tǒng)主要是為了防止循環(huán)泵關(guān)閉后殘留漿液處理不及時，造成的漿液板結(jié)影響后續(xù)漿液循環(huán)泵正常啟用。

結(jié)束語

降低火力發(fā)電廠有害物質(zhì)的排出量，提高其環(huán)保性是我國電力行業(yè)發(fā)展的必由之路，也是我國經(jīng)濟(jì)發(fā)展方式轉(zhuǎn)型升級的具體要求?；鹆Πl(fā)電廠需要根據(jù)自身的實際情況，加快脫硫系統(tǒng)的改造升級，積極選用DCS作為脫硫的控制系統(tǒng)，提高電廠煙氣脫硫效率以及脫硫系統(tǒng)本身的穩(wěn)定性和安全性，促進(jìn)火力發(fā)電廠的健康發(fā)展，用實際行動踐行可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略。

參考文獻(xiàn)

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