王現(xiàn)會(huì)

(山東電力建設(shè)第一工程公司,山東濟(jì)南 250131)

淺析DCS系統(tǒng)在火電廠電氣專業(yè)的應(yīng)用

王現(xiàn)會(huì)

(山東電力建設(shè)第一工程公司,山東濟(jì)南 250131)

隨著社會(huì)的迅速發(fā)展和科技的不斷進(jìn)步,集散控制系統(tǒng)(Distributed Control System,簡(jiǎn)稱DCS)已經(jīng)在各類火電廠中得到普遍的應(yīng)用,到目前為止,應(yīng)用效果非常好,但是由于各種主客觀因素的影響,一些火電廠使用的電氣控制系統(tǒng)仍然是獨(dú)立的控制模式或者電力控制系統(tǒng),沒(méi)有充分的應(yīng)用DCS系統(tǒng),這就在一定程度上影響著火電廠各個(gè)系統(tǒng)之間的配合協(xié)調(diào)性,甚至?xí){到火電廠的經(jīng)濟(jì)效益。本文主要探討了使用DCS系統(tǒng)的必要性以及使用過(guò)程中的注意事項(xiàng)。

火電廠 DCS系統(tǒng) 電氣專業(yè) 注意事項(xiàng) 必要性

1 引言

火電廠是一種集電力系統(tǒng)、機(jī)電系統(tǒng)于一體的綜合控制系統(tǒng)，可以在一定程度提升發(fā)電機(jī)組運(yùn)行的安全性、經(jīng)濟(jì)性以及節(jié)能性，并且近年來(lái)受到電子技術(shù)和信息技術(shù)的影響，火電廠的自動(dòng)化技術(shù)得到迅速的發(fā)展。但是如果希望完全實(shí)現(xiàn)火電廠每個(gè)系統(tǒng)都能集散控制運(yùn)行，就必須對(duì)現(xiàn)有的電氣控制系統(tǒng)進(jìn)行技術(shù)改造或者升級(jí)，借助于先進(jìn)的科學(xué)技術(shù)，使其可以融入DCS控制系統(tǒng)中。

2 DCS控制系統(tǒng)的配置以及控制方式

2.1 DCS控制系統(tǒng)的配置

DCS控制系統(tǒng)各個(gè)網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)的分布，完全遵循各個(gè)節(jié)點(diǎn)之間“點(diǎn)對(duì)點(diǎn)通訊相對(duì)獨(dú)立”的原則。DCS控制系統(tǒng)在結(jié)構(gòu)上選擇了雙網(wǎng)冗余結(jié)構(gòu)，形成的冗余容錯(cuò)網(wǎng)，通過(guò)解決傳輸設(shè)備發(fā)生故障導(dǎo)致的網(wǎng)絡(luò)連接錯(cuò)誤問(wèn)題，在一定程度上提高網(wǎng)絡(luò)的可靠性。DCS控制系統(tǒng)使用的傳輸介質(zhì)是光纖，所以可以很好的提高通訊電纜的抗電磁干擾性，使遠(yuǎn)程控制器之間的互相通訊成為可能。另一方面，系統(tǒng)通過(guò)在同一個(gè)交換機(jī)上連接冗余分散處理單元(Distributed Processing Unit，簡(jiǎn)稱DPU)，來(lái)實(shí)現(xiàn)點(diǎn)對(duì)點(diǎn)的數(shù)據(jù)拷貝和跟蹤，冗余分散處理單元在交換機(jī)上就可以直接轉(zhuǎn)發(fā)，從而在一定程度上減輕了主干網(wǎng)的網(wǎng)絡(luò)負(fù)荷。所以，火電廠的電氣系統(tǒng)引入DCS控制系統(tǒng)之后，就會(huì)具有以下特點(diǎn):

(1)實(shí)現(xiàn)信息的集中，雖然分散控制系統(tǒng)是由不同廠家制造的設(shè)備所組成，不利于信息集中的實(shí)現(xiàn)，但是如果處理的好，也可以很好的解決通訊問(wèn)題，實(shí)現(xiàn)信息集中；

(2)充分發(fā)揮專門控制裝置的優(yōu)勢(shì)，實(shí)現(xiàn)電氣系統(tǒng)的總體使用經(jīng)濟(jì)、構(gòu)成合理等特點(diǎn)，充分發(fā)揮控制裝置的可靠性；

(3)電氣控制系統(tǒng)的界面非常清晰，從而有利于實(shí)現(xiàn)傳統(tǒng)專業(yè)化系統(tǒng)的檢修、維護(hù)以及調(diào)試等功能[1]。

2.2 DCS控制系統(tǒng)的控制方式

DCS控制系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)電氣控制的基本原則是:

(1)功能方面，確保電氣控制系統(tǒng)獨(dú)立、安全的運(yùn)行，萬(wàn)一發(fā)生意外，脫離了DCS控制系統(tǒng)，也可以無(wú)需借助于外部的幫助，而實(shí)現(xiàn)電氣控制系統(tǒng)的安全運(yùn)行；

(2)充分發(fā)揮原有的專用微機(jī)數(shù)字化裝置的優(yōu)點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)電氣控制系統(tǒng)的核心作用。

DCS控制系統(tǒng)在控制方式上，因?yàn)榭刂七壿嬯P(guān)系非常簡(jiǎn)單，所以通過(guò)可編程邏輯控制器(Programmable Logic Controller，簡(jiǎn)稱PLC)的幫助提高數(shù)據(jù)通訊的性價(jià)比。由于目前DCS控制系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)的功能中，多數(shù)廠家的DCS控制系統(tǒng)都具備與這種控制方式功能相對(duì)應(yīng)的程序，雖然在經(jīng)濟(jì)方面比較實(shí)惠，但是降低了可靠性，所以，可以通過(guò)人為設(shè)置運(yùn)算速度、使用冗余方式配置控制系統(tǒng)來(lái)解決這個(gè)問(wèn)題。在新型的工程中，一些還沒(méi)有完工的DCS控制系統(tǒng)，借助于自帶的編輯器或者使用PLC面板來(lái)控制鍵盤都可以對(duì)控制對(duì)象實(shí)現(xiàn)臨時(shí)操作。如:啟動(dòng)機(jī)組前，要綜合、統(tǒng)一的檢查包括電氣系統(tǒng)在內(nèi)的機(jī)組的啟動(dòng)條件，如果汽輪機(jī)的轉(zhuǎn)速和額定轉(zhuǎn)速不相上下時(shí)，就要及時(shí)啟動(dòng)勵(lì)磁系統(tǒng)，在負(fù)荷一定的情況下，運(yùn)行人員可以進(jìn)行必要的干預(yù)，來(lái)切換用電，停機(jī)的情況下，由汽輪機(jī)的停機(jī)主控回路向控制系統(tǒng)發(fā)出停機(jī)指令，關(guān)閉電氣系統(tǒng)[2]。

3 火電廠電氣專業(yè)使用DCS控制系統(tǒng)的必要性

近年來(lái)，電力系統(tǒng)得到進(jìn)一步的完善，電氣二次專業(yè)也形成一種完善的技術(shù)模式和管理模式，目前，國(guó)家和有關(guān)部門也在大力推廣火電廠電氣專業(yè)的自動(dòng)化技術(shù)，相關(guān)人員都積累了十分豐富的關(guān)于電氣專業(yè)管理的經(jīng)驗(yàn)。電力專業(yè)水平得到大幅度的提升，主要依賴于網(wǎng)絡(luò)技術(shù)和計(jì)算機(jī)技術(shù)的迅速發(fā)展，但是從管理層面和設(shè)計(jì)層面來(lái)說(shuō)，火電廠的電氣專業(yè)始終都是一種相對(duì)獨(dú)立的系統(tǒng)，這也使得火電廠的電氣專業(yè)在網(wǎng)絡(luò)技術(shù)和計(jì)算機(jī)技術(shù)的應(yīng)用中出現(xiàn)了一定程度的滯后性。為了適應(yīng)社會(huì)發(fā)展的速度和時(shí)代的潮流，提高火電廠電氣專業(yè)的發(fā)展水平很有必要，國(guó)內(nèi)外很多學(xué)者、專家都做了很多探索和嘗試，為火電廠電氣專業(yè)充分應(yīng)用DCS控制系統(tǒng)奠定了很好的基礎(chǔ)。

DCS控制系統(tǒng)具有非常好的可靠性，不僅可以規(guī)避大量操作終端的應(yīng)用程序，還可以避免硬接線、按鈕等引發(fā)的故障，并且，DCS控制系統(tǒng)具有非?？b密的內(nèi)部邏輯，通過(guò)應(yīng)用新型控制系統(tǒng)，替換原有的固態(tài)邏輯和繼電器模式，提升整個(gè)電氣系統(tǒng)運(yùn)行的可靠性和安全性，大大降低錯(cuò)誤操作的發(fā)生率。

此外，DCS控制系統(tǒng)還可以實(shí)現(xiàn)電氣監(jiān)控和電氣運(yùn)作的一體化運(yùn)行模式，統(tǒng)一控制整個(gè)機(jī)組，提升集散控制運(yùn)行的能力。從這些方面可以看出，在火電廠電氣專業(yè)中應(yīng)用DCS控制系統(tǒng)可以大幅度提升整個(gè)火電廠運(yùn)行的自動(dòng)化和綜合化水平[3]。

4 火電廠電氣專業(yè)應(yīng)用DCS控制系統(tǒng)的注意事項(xiàng)

4.1 系統(tǒng)的調(diào)試

火電廠電氣專業(yè)應(yīng)用DCS控制系統(tǒng)將會(huì)增加熱控系統(tǒng)和電氣系統(tǒng)的配合作用，新控制系統(tǒng)的技術(shù)重點(diǎn)、組織方法和調(diào)試措施等都和原有的系統(tǒng)有很大的差異。和電氣系統(tǒng)相比，熱控系統(tǒng)具有非常明確的分工，內(nèi)部調(diào)試的工作都由機(jī)務(wù)人員和熱控人員共同配合完成。火電廠電氣專業(yè)應(yīng)用DCS控制系統(tǒng)之后，一些電氣人員并不了解DCS控制系統(tǒng)的特性，所以必須要選擇一種科學(xué)、合理的方式來(lái)加強(qiáng)電氣控制人員、機(jī)務(wù)人員以及熱控人員之間的配合。通常情況下，電氣控制應(yīng)由專業(yè)的電氣人員負(fù)責(zé)，而電氣信息的調(diào)試和處理則由專業(yè)的工程師來(lái)負(fù)責(zé)[4]。

4.2 電氣裝置功能的分配

火電廠的電氣專業(yè)和熱工專業(yè)有很大的差異，應(yīng)用DCS控制系統(tǒng)時(shí)，必須要考慮這方面的問(wèn)題?；痣姀S電氣系統(tǒng)在設(shè)置參數(shù)和控制邏輯的過(guò)程中，都會(huì)涉及到較多的問(wèn)題和內(nèi)容，重復(fù)工作比較少，但是需要較長(zhǎng)的時(shí)間，而熱工控制雖然具有較多的重復(fù)性工作，但是參數(shù)和功能的修改都是由專業(yè)的工程師負(fù)責(zé)對(duì)控制站實(shí)施代碼的傳輸工作。從這些方面可以看出，火電廠同時(shí)具有熱工控制系統(tǒng)和電氣系統(tǒng)，在修改參數(shù)時(shí)，就會(huì)發(fā)生電氣系統(tǒng)的誤動(dòng)問(wèn)題，所以火電廠的電氣專業(yè)應(yīng)用DCS控制系統(tǒng)時(shí)，必須要慎重考慮這類問(wèn)題。如果機(jī)組不久前才使用，還要考慮用電的控制和保護(hù)問(wèn)題，提高整個(gè)電氣系統(tǒng)運(yùn)行的經(jīng)濟(jì)性和安全性。

4.3 始終控制的配置

火電廠的電氣系統(tǒng)在運(yùn)行過(guò)程中，由于機(jī)組的控制裝置是由不同的微處理器和DCS控制系統(tǒng)組成，所以為了提高火電廠的電氣專業(yè)和DCS控制系統(tǒng)的配合性，就必須要考慮到始終控制的配置問(wèn)題。在具體工作中，由于部分裝置沒(méi)有考慮到這個(gè)問(wèn)題，也沒(méi)有指定相應(yīng)的、完善的對(duì)接方式，就會(huì)造成火電廠電氣專業(yè)應(yīng)用DCS控制系統(tǒng)時(shí)出現(xiàn)信息紊亂等情況，從而在一定程度上影響火電廠的管理質(zhì)量[5]。

4.4 系統(tǒng)設(shè)備的配合

通常情況下，傳統(tǒng)DCS控制系統(tǒng)的技術(shù)聯(lián)絡(luò)、結(jié)構(gòu)、容量、規(guī)模等都是由熱控專業(yè)來(lái)負(fù)責(zé)，在這種類型的工作中，熱控專業(yè)和電氣專業(yè)的配合比較少，也就會(huì)使火電廠電氣專業(yè)應(yīng)用DCS控制系統(tǒng)時(shí)受到一定程度的控制。要解決這類問(wèn)題，就必須要選擇一種科學(xué)、合理的方式提高DCS控制系統(tǒng)在電氣專業(yè)中的應(yīng)用率，主要包括以下幾個(gè)方面:

(1)變送器的狀態(tài)和清單需要詳細(xì)的設(shè)計(jì)，在設(shè)計(jì)過(guò)程中，由于考慮到火電廠的電氣專業(yè)具有非常強(qiáng)的專業(yè)性，所以，要注意電氣控制功能和邏輯功能在整個(gè)DCS控制系統(tǒng)位置中的非分配問(wèn)題；

(2)設(shè)計(jì)過(guò)程中，要與DCS控制系統(tǒng)的制造廠家交流、溝通某些技術(shù)性問(wèn)題，對(duì)電氣系統(tǒng)的特性進(jìn)行深入的分析，特別是DCS控制系統(tǒng)的硬件配置和系統(tǒng)功能[6]。

5 結(jié)語(yǔ)

綜上所述，火電廠電氣專業(yè)應(yīng)用DCS控制系統(tǒng)可以較大的提升火電廠運(yùn)行的經(jīng)濟(jì)性，但是在應(yīng)用過(guò)程中，必須要根據(jù)實(shí)際情況，選擇科學(xué)合理的方式解決應(yīng)用過(guò)程中的各種問(wèn)題，分析出相關(guān)技術(shù)和安全措施的解決策略，在實(shí)踐過(guò)程中不斷修正、深化運(yùn)行過(guò)程，確?；痣姀S發(fā)電機(jī)組運(yùn)行的安全性。

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[2]谷林,歐陽(yáng)昌華,廖力清,李勇.火力發(fā)電廠煙氣脫硫過(guò)程控制系統(tǒng)[J].電氣傳動(dòng), 2006,36(3):52-53.

[3]陳慧春,龔祥生,敬勇.200 MW火力發(fā)電機(jī)組仿真機(jī)DCS改造[J].重慶電力高等專科學(xué)校學(xué)報(bào), 2008,13(2):8-9.

[4]段豪.淺議DCS系統(tǒng)在火電廠電氣專業(yè)的實(shí)際應(yīng)用[J].河南科技,2013(19):85-86.

[5]鄭明川.淺議DCS系統(tǒng)在火電廠電氣專業(yè)的應(yīng)用[J].湖南水利水電,2011(3):78-79.

[6]劉鵬飛,林萌,侯東,陳智,楊燕華.核電廠DCS系統(tǒng)功能驗(yàn)證工程模擬機(jī)研究[J].核動(dòng)力工程,2009,30(1):64-65.