摘要:DCS系統(tǒng)在火電廠發(fā)電機組控制中的應(yīng)用已有10多年的歷史了,而且正在越來越多地得到應(yīng)用。DCS系統(tǒng)是相對于計算機集中控制系統(tǒng)而言的計算機(或微機)控制系統(tǒng),它是在對計算機局域網(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算機局域網(wǎng)研究成果,把局域網(wǎng)變成一個實時性,可靠性要求很高的網(wǎng)絡(luò)型控制系統(tǒng),運用于過程控制領(lǐng)域。本文就DCS在火電廠的應(yīng)用做了簡單的分析,供大家參考。

　　關(guān)鍵詞:DCS系統(tǒng);火電廠;應(yīng)用分析

　　一、引言

　　近年來,DCS在電力生產(chǎn)中得到了廣泛的應(yīng)用,尤其300 MW及以上容量機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BMS4大系統(tǒng),在汽機、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,提高了電廠自動化水平和機組運行的安全性、經(jīng)濟(jì)性。與之相比,采用一對一硬手操方式的電氣控制已顯落后,電氣控制納入DCS。目前國內(nèi)有許多大型火電廠已實施并積累了很多運行經(jīng)驗。

　　二、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),在大型單元機組中一般設(shè)計有全程調(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)還有電泵與小汽機之間的切換,也依據(jù)負(fù)荷來切換。大型機組的水位控制一般直接控制電泵或小汽機的轉(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)計有加負(fù)荷時先加風(fēng)再加煤減負(fù)荷時先減煤后減風(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)。

　　主汽溫度調(diào)節(jié)系統(tǒng)一般以減溫水調(diào)節(jié)為主,輔以尾部煙道檔板調(diào)節(jié)或噴燃器角度調(diào)節(jié)系統(tǒng)。由于汽溫調(diào)節(jié)對象是一個多容環(huán)節(jié),它的純遲延時間和時間常數(shù)都比較大,在熱工自動調(diào)節(jié)系統(tǒng)中屬于可控性最差的一個調(diào)節(jié)系統(tǒng),因此專家們也特別關(guān)注對這一類系統(tǒng)的研究,許多新的控制策略或控制理論是對這一類系統(tǒng)研究的成果,如史密特時間預(yù)估算法控制,模糊控制,具有觀察器的狀態(tài)變量控制等。

　　機爐負(fù)荷協(xié)調(diào)控制在大型單元機組中都有設(shè)計。通常設(shè)計有這樣一些運行方式:基本方式,鍋爐跟隨方式,汽機跟隨方式和協(xié)調(diào)方式。基本方式是因為鍋爐和汽機的自動調(diào)節(jié)系統(tǒng)或多或少存在一些問題,鍋爐及汽機主控都在手動方式。

　　另外,由于機組的自動化水平的不斷提高,對機組的運行參數(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。火電廠單元機組中主輔機設(shè)備都有聯(lián)鎖保護(hù),如停機停爐的大聯(lián)鎖,一些重要輔機的保護(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)在一般都能投入運行而且必須投入運行。順控方面一般的泵或風(fēng)機的子組啟停控制也都能投入運行,但鍋爐風(fēng)煙系統(tǒng)大順控這樣的成組控制因為牽涉的設(shè)備比較多而很少有經(jīng)常投運的。

　　三、電廠DCS功能分析

　　目前大機組的儀控系統(tǒng)大多選用DCS系統(tǒng)。
　　DCS系統(tǒng)在火電廠發(fā)電機組控制中的應(yīng)用已有10多年的歷史了,而且正在越來越多地得到應(yīng)用。DCS系統(tǒng)是相對于計算機集中控制系統(tǒng)而言的計算機(或微機)控制系統(tǒng),它是在對計算機局域網(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算機局域網(wǎng)研究成果,把局域網(wǎng)變成一個實時性,可靠性要求很高的網(wǎng)絡(luò)型控制系統(tǒng),運用于過程控制領(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—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,各個微處理器承擔(dān)一個范圍較小的(地域上)控制任務(wù),某個微處理器故障不會影響整個系統(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)所需的費用。
　　(6)提供了控制系統(tǒng)構(gòu)成的靈活性,具有組態(tài)便利和可擴展性。
　　(7)實現(xiàn)過程實時參數(shù)和歷史數(shù)據(jù)的管理,提供性能計算,設(shè)備壽命計算等功能。這是傳統(tǒng)的儀表控制系統(tǒng)所望塵莫及的。

　　DCS系統(tǒng)是否確實給我們帶來了這些好處呢?
　　以一些在火電廠單元機組控制系統(tǒng)中應(yīng)用的DCS系統(tǒng)來考察,如在浙江省電力系統(tǒng)發(fā)電廠中應(yīng)用的BAILEY的INFI-90,C&E的MOD-300,以及SIEMENS的TELEPERM-ME/XP 等,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)電機組,因為DCS系統(tǒng)的某些故障而被迫停運的事情時有發(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)于減少機組運行對儀表控制設(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,在機組運行時,尤其在機組試行期間,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)這一過程比較費時,在調(diào)試期間這一問題尤其突出。

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

　　四、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,而相對計算機集中控制來說故障還是分散的,在許多方面有其獨特的優(yōu)點,是傳統(tǒng)的儀表控制系統(tǒng)和計算機集中控制系統(tǒng)所無法比擬的。但是現(xiàn)階段的DCS系統(tǒng)在應(yīng)用中仍然有一些重要的問題需要解決。

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