基于发电厂的DCS技术应用研究

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　　摘要： 随着计算机与网络技术的快速进步与发展，DCS (分散控制系统)己经在电力企业及新建电力企业的应用中占据了相当大的份额。本文探讨了DCS在热电厂的使用过程的应用状况及发展，并提出了实际使用过程中存在的问题。
　　关键词：DCS、热电厂、应用现状及问题分析
　　Abstract: along with the computer and network technology fast progress and development, DCS (distributed control system) has been in the electric power enterprise and the newly built the electric power enterprise applications occupy a large share. This paper discusses the use of DCS in thermal power plant, the process of development and application conditions, and puts forward the practical use of the existence of the problem.
　　Keywords: DCS, thermal power plant, the present application situation and problem analysis
　　
　　
　　中图分类号：TU271文献标识码：A 文章编号：
　　引言
　　 随着计算机与网络技术的快速进步与发展，计算机及其相关产品在可靠性不断提高的基础上其成本也在相应得持续降低，这就使得计算机的应用范围变得越来越广泛，尤其是在工业控制领域。而DCS作为一种专业的计算机技术，其在自己的领域中也同样占据了相当大的份额，比如在大型电力企业及新建电力企业中。
　　 DCS可以大大提高系统的安全可靠性，关键是其将各个功能分散到不同的高性能工业计算机上去完成，包括数据采集、管理监控、实时控制以及效益的计算分析等功能，而这些功能的发挥是在分散控制、集中管理的思想的指导下进行。
　　一、DCS的特点
　　 与常规监视控制系统相比，DCS具有以下特点:
　　 1、分级递阶控制，实现相互协调功能
　　分级递阶系统的优点是各个分级具有各自的分工范围，相互之间有协调。通常，这种协调是通过上一分级完成的。
　　2、分散控制提高了设备利用率
　　分散的含义不单是分散控制，它还包含了例如人员分散、地域分散、功能分散、危险分散、设备分散及操作分散等。分散的目的是为了使危险分散，提高设备的可利用率。
　　3、开放系统使得产品更换简易化
　　 开放系统是以规范化与实际存在的接口标准为依据而建立的计算机系统、网络系统及相关的通讯系统。开放系统的基本特征有:可移植性、相互操作性、可适宜性以及可用性.它具有开放系统的所有特征，使分散控制系统的应用，选择、产品的更换等变得方便。
　　 4、采取自治和协调性来确保实现其他控制
　　 系统的自治性体现在各组成部分，它们分别完成生产过程的信号处理、数据采集、计算和数据的发送等功能，因此它们是各自为政的自治系统，而协调性体现在通讯系统，它主要是完成数据传输（操作管理装置与分散过程控制装置之间）和数据协调（上一级与下一级之间以及同级间）。
　　
　　二、热电厂中DCS的应用分析
　　 热电厂中，DCS以其广泛的优越性得到了不断地发展和完善，有的厂家还推出了专用于小型机组的DCS。
　　 但是在实际情中存在热电厂情况各异和人们认识不统一的现象，这样也会使得DCS覆盖的功能范围有很大的不同。
　　 1、数据采集和模拟量控制通过DCS实现，辅机和电动阀门通过常规控制实现。
　　 在这个控制方式中，我们一般是设置后备操作台或后备仪表盘，采取操作台式或带附接操纵台式的方式布置后备仪表、指示灯、操作开关等
　　 2、数据采集、模拟量控制和顺序控制通过DCS实现。
　　 虽然在DCS中有一些联锁，比如辅机和电动阀门的控制和简单的联锁，但还有一些重要的联锁仍通过常规控制来实现。
　　 3、热电厂的全厂自动化通过机、炉、电集中控制来实现。
　　 在本控制方式中，DCS来实现仪表控制和电气控制，因此自动化程度较高，机炉电间可以密切配合，协调操作，有利于机组的安全和经济运行，便于运行管理和统一指挥。
　　 4、特殊的热电机组由DCS控制（比如功率25MW及以上）。
　　 一般的DCS系统增加炉膛安全监控系统(FSSS）和汽轮机数字电液调节系统（DEH)，而对于自动化程度较高的DCS系统，还含有电气监控系统（ECS)，所以在这些完善的保护系统和精确调节控制的作用下，其事故减少了，能耗降低了，效益也相应的提高了。
　　三、DCS在火电厂应用中的常见问题分析
　　 热电厂在采用DCS的同时，应注意以下几个问题：
　　 1、提高整个热控系统的投资比例。
　　 一些热电厂在控制系统上采用了DCS,但是在其他测量、控制仪表上投资不够，如变送器、执行器等，选用的这些产品可靠性较差、精度较低，影响其整个DCS控制系统的可靠性。
　　 2、优先选择具有电厂控制成熟经验的DCS供应商或制造商。
　　 近年来，随着科学技术的更新，DCS控制也引进了许多先进控制理论和控制策略，比如：专家系统、模糊控制、神经网络理论等，这些新进理论的更新使得软件控制功能不断提高，自动调节的投入率有较大的提高。但对于一些复杂的控制，如锅炉燃烧调节、机炉协调控制等，目前还有很多自身的缺点，因此还不是很完善的，还需进一步研究和提高。
　　 3、跟随计算机技术的发展，做好规划。
　　 在热电厂建设初期，根据电厂的综合情况(主设备选型、自动化要求及建设规模等) 选择DCS的系统配置、网络结构, 并考虑预留通讯接口、系统扩展等。同时，其辅助子系统的自动化水平也变得越来越高，因此对于此控制系统，其硬件应尽统一，这样就简化了与主厂房DCS之间的通讯，也将备品备件的数量、维护与管理工作量减少了。
　　 4、主要讲究实效。
　　 在DCS应用功能工程中，装设计算机是为确保机组设备的安全、可靠、经济运行，并有助于提高整个机组的综合自动化水平。
　　 5、通过各个方面的统筹考虑（可能、实效和发展等方面），讲究实效为主，在比较技术经济后再确定。
　　 对于部分复杂、重要的控制系统（锅炉炉膛安全监控系统(FSSS)、汽机数字电液调节系统(DEH),可通过DCS实现或由专业生产厂家提供。
　　 6、设置给煤计量装置。
　　 给煤量是锅炉燃烧调节中一个重要的参数。在工程实践中已得到应用的有两种方法：间接法和直接法，通过给煤机的转速间接地获得给煤量是以往的间接计算方法，但这种方法误差较大，并且在发生棚煤、堵煤的情况时，其无法反映出给煤量，也就影响了锅炉的燃烧调节。而通过称重给煤机或皮带秤获得给煤量是直接计量法。
　　四、应用效益分析
　　 1、分析可靠性
　　 (1) 为整个系统设备用电源，这样不受厂用电全停影响，即使出现备用电源全部或部分故障的情况，其被控装置也会保持原位，也就不会影响设备运行。
　　 (2) 通过为电源、主控单元、操作站增加冗余配置，当两套功能相同的部件同时处于运行状态时，其额可以同时接收数据，作同样的处理，并且随时保持数据一致，但一旦主部件发生故障，其备份件也会立即自动进入工作状态。其整个切换过程是无扰动的，并通过显示来告知运行人员。
　　 (3)具有自诊断功能，包括CPU与内存等的自检测，通过比较、判断模拟量输入输出通道的正确性等可使其具有高度可靠性。
　　 (4) 需备硬手操。在系统失去故障功能的情况下，可通过执行机构对主要没备进行人工直接操作，这样可确保主要设备的正常运行。
　　 (5) 需设置软件保密级别。对于不同人员设定多种权限，比如监视、调式、参数修改等。并有相应的措施来防止计算机病毒入侵和DSC内各存储器数据丢失。
　　 2、分析技术经济
　　 （1）对于控制、管理一体化的系统方案可方便实现，将厂办公系统和生产管理系统结合起来，形成了全厂计算机信息网络，由便于管理人员了解现场经济运行状况。
　　 (2)通过改造，需具备完善的机组监控功能和在控制室内实现主辅设备的操作，在控制室内可直接引入关键参数，比如汽包水位、主汽压力，在提高机组运行的可靠性的基础上也同时降低了运行人员的劳动强度。
　　 (3)将自动调节功能变得更加精确稳定，可将参数维持在最佳状况。
　　 (4)联合控制机炉，可将运行人员劳动强度减轻，并可实现减员增效。
　　 (5)取消了大量常规仪表、操作器、开关等，避免了为大量的常规仪表购置备件的麻烦，同时也无需定期校验，这样就大大地减轻了工人员的劳动力和时间。
　　 (6)应用DCS系统，可提高职工的技术水平，提高企业和社会科学进步。
　　
　　结论
　　 几年前就有人提出，DCS将被现场总线系统(FCS)取代，但是DCS经过20多年的发展，其众多的优点和特点，恐怕也不是FCS能够立即赶上的.随着科学技术的进步。DCS系统在国内外大型机组己普遍应用，在可靠性要求更高的核电机组也己成熟应用。
　　 DCS以其功能齐全、操作方便、可靠性高等特点，在热电厂得到了广泛的应用，DCS也会不断完善和提高，未来几年内，DCS仍将是热电厂的首选控制系统。
　　
　　参考文献
　　 [1].熊淑燕，王兴叶，田建艳等.火力发电厂集散控制系统..科学出版杜.，2000版
　　

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