李少毅

摘 要： DCS系統(tǒng)其實(shí)是計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)，隨著計(jì)算機(jī)可靠性和運(yùn)算速度大大提高，網(wǎng)絡(luò)技術(shù)逐漸成熟，DCS集散控制系統(tǒng)已經(jīng)成為一種控制功能分散、操作管理集中，既能解決復(fù)雜的過程控制，提高自動(dòng)化水平，又集系統(tǒng)分析和管理功能的控制模式。本文主要是對(duì)電廠DCS集散控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)及應(yīng)用進(jìn)行分析和說明。

關(guān)鍵詞： 電廠；DCS集散控制系統(tǒng)；設(shè)計(jì)；應(yīng)用

1、DCS集散控制系統(tǒng)概述

DCS集散控制系統(tǒng)其實(shí)又被稱為分布式控制系統(tǒng)，主要是對(duì)生產(chǎn)過程進(jìn)行集中管理和分散控制的一種計(jì)算機(jī)系統(tǒng)。DCS集散控制系統(tǒng)的發(fā)展主要是隨著現(xiàn)代社會(huì)科學(xué)技術(shù)的發(fā)展以及工業(yè)自動(dòng)化水平的不斷進(jìn)步、過程控制的不斷復(fù)雜而逐漸產(chǎn)生的。在DCS集散控制系統(tǒng)出現(xiàn)之前，控制系統(tǒng)的發(fā)展主要是經(jīng)歷了數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)、數(shù)字控制系統(tǒng)等階段，DCS集散控制系統(tǒng)與這些系統(tǒng)相比是具有較大的優(yōu)勢(shì)的，如DCS集散控制系統(tǒng)的集中管理，控制功能分散，具有靈活性、可拓展性和可靠性，良好的人機(jī)交互能力等。隨著我國(guó)對(duì)DCS集散控制系統(tǒng)的研究和發(fā)展以及對(duì)國(guó)外相關(guān)技術(shù)的吸收，再進(jìn)行改進(jìn)，加上科學(xué)技術(shù)和計(jì)算機(jī)技術(shù)、通訊技術(shù)以及控制技術(shù)的不斷發(fā)展，我國(guó)集散控制系統(tǒng)的發(fā)展已經(jīng)比較成熟，得到廣泛的應(yīng)用，技術(shù)已接近國(guó)際水平。

2、電廠DCS集散控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)

（1）點(diǎn)火系統(tǒng)的程序設(shè)計(jì)

現(xiàn)在燃煤電廠普遍采用等離子技術(shù)完成鍋爐點(diǎn)火，而代替?zhèn)鹘y(tǒng)的燃油點(diǎn)火來節(jié)省成本。而且等離子技術(shù)成熟可靠。但在實(shí)際使用時(shí)，點(diǎn)火程序的設(shè)計(jì)變得尤為重要。我們?cè)趯?duì)等離子系統(tǒng)設(shè)計(jì)的時(shí)候，主要是包括以下的幾個(gè)方面：

等離子點(diǎn)火系統(tǒng)控制流程如下：鍋爐具備點(diǎn)火條件后，控制等離子點(diǎn)火頭推進(jìn)鍋爐燃燒器，配合磨煤機(jī)和一次風(fēng)系統(tǒng)的投入，加高電壓至等離子點(diǎn)火頭，使產(chǎn)生高溫電弧，從而使高溫煤粉燃燒起來。簡(jiǎn)單的一個(gè)系統(tǒng)，包括了程序控制、協(xié)調(diào)控制、各種保護(hù)等。在DCS系統(tǒng)就能實(shí)現(xiàn)所有功能的設(shè)計(jì)和試驗(yàn)：程序控制里需滿足等離子點(diǎn)火頭的進(jìn)退以及升電壓、引弧等步驟，完全有DCS的程控模塊發(fā)出指令和接受反饋；協(xié)調(diào)控制就需與磨煤機(jī)系統(tǒng)、一次風(fēng)系統(tǒng)協(xié)調(diào)控制，做到等離子點(diǎn)火的最優(yōu)化；保護(hù)功能能確保有危險(xiǎn)信號(hào)，如點(diǎn)火失敗、滅火時(shí)，退出系統(tǒng)以保護(hù)爐膛的安全等等，通過DCS系統(tǒng)，都能完美的實(shí)現(xiàn)，并能在監(jiān)視屏幕上監(jiān)控整個(gè)點(diǎn)火過程。

（2）爐膛壓力控制系統(tǒng)的優(yōu)化設(shè)計(jì)。

我們對(duì)爐膛壓力控制系統(tǒng)進(jìn)行優(yōu)化，以華能濟(jì)寧電廠為例來進(jìn)行說明，華能濟(jì)寧電廠所采用的爐膛壓力控制系統(tǒng)運(yùn)行主要就是通過調(diào)整雙速離心式引風(fēng)機(jī)入口擋板的開度，來達(dá)到平衡引風(fēng)量和送風(fēng)量的，并且在爐膛壓力規(guī)定的上下限內(nèi)來實(shí)現(xiàn)調(diào)節(jié)的功能。根據(jù)反饋的回路的總風(fēng)量來刀刀鍋爐鼓風(fēng)機(jī)的目的，鼓風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)子打開指令通過處理后導(dǎo)入阻尼前饋信號(hào)引風(fēng)機(jī)、引風(fēng)機(jī)反饋控制循環(huán)使用可變比例控制，增益的強(qiáng)度如上圖所示。

我們利用DCS集散控制系統(tǒng)進(jìn)行設(shè)計(jì)，主要是在之前的基礎(chǔ)之上增加引風(fēng)機(jī)反饋回路中的變比例這一應(yīng)用，而且還要進(jìn)行相關(guān)的動(dòng)態(tài)調(diào)試，并對(duì)相關(guān)的回路數(shù)的數(shù)據(jù)進(jìn)行整定。如爐膛壓力控制回路如上圖所示。

我們將三個(gè)爐膛壓力中的中間測(cè)量值來作為最終的測(cè)量值，而且還利用調(diào)整引風(fēng)機(jī)的入口擋板的開度來將爐膛壓力的設(shè)定值維持在規(guī)定的上下限內(nèi)。在對(duì)主控的PID參數(shù)進(jìn)行整定是要利用變比例控制，積分時(shí)間為118秒，這樣主要是為了防止在爐膛的壓力設(shè)定值與實(shí)際值之間出現(xiàn)較大的差距時(shí)，系統(tǒng)的穩(wěn)定性下降。

（3）電氣設(shè)備的更新設(shè)計(jì)

電氣設(shè)備的更新設(shè)計(jì)主要是擴(kuò)展DCS控制柜，電氣公用的部分和機(jī)組部分分別由一組冗余控制器來進(jìn)行操作控制。其次是將汽輪機(jī)交流和直流油泵的啟動(dòng)、停止控制都要設(shè)計(jì)到DCS集散控制系統(tǒng)中，與此同時(shí)不取消硬手操作設(shè)備。將柴油發(fā)電機(jī)的啟動(dòng)、停止按鍵、儀表、報(bào)警信息接入集散控制系統(tǒng)，同時(shí)在控制盤上加設(shè)一對(duì)啟動(dòng)、停止按鍵將，110V、220V直流系統(tǒng)的儀表、報(bào)警信息接入集散控制系統(tǒng)。最后將全部的開關(guān)的斷開、閉合、狀態(tài)顯示燈、電氣系統(tǒng)的報(bào)警光字牌等信號(hào)接入DCS集散控制系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)機(jī)、爐、電的協(xié)調(diào)控制。

3、電廠DCS集散控制系統(tǒng)的應(yīng)用

電廠DCS集散控制系統(tǒng)的應(yīng)用其實(shí)是電廠管理水平的整體體現(xiàn)，主要是表現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：

（1）所有單元機(jī)組的DCS控制一體化應(yīng)用。

所有單元機(jī)組控制應(yīng)用同一套DCS系統(tǒng)，形成一個(gè)統(tǒng)一的整體，發(fā)揮DCS系統(tǒng)的穩(wěn)定性，自動(dòng)化程度高等優(yōu)點(diǎn)，集中控制，可以減少運(yùn)行人員的人數(shù)和勞動(dòng)量，制定靈活的值班制度，也可以實(shí)現(xiàn)單元機(jī)組共用輔助系統(tǒng)，靈活改變運(yùn)行方式。

（2）爐機(jī)電整體控制。

通過接入鍋爐、汽機(jī)、發(fā)電機(jī)、輔助系統(tǒng)的信號(hào)，運(yùn)用DCS靈活的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，可以把整個(gè)發(fā)電工藝的運(yùn)行和控制狀況集中監(jiān)視和控制，通過高度自動(dòng)化控制模塊、精準(zhǔn)的邏輯判斷和計(jì)算能力、高可靠性和人性化的組態(tài)界面，能充分的將整個(gè)工藝系統(tǒng)進(jìn)行協(xié)調(diào)控制，能大大提高機(jī)組的效率和經(jīng)濟(jì)性，不斷進(jìn)行數(shù)據(jù)分析和優(yōu)化，全面實(shí)現(xiàn)機(jī)組的運(yùn)行和維護(hù)管理。

（3）發(fā)電廠管理的應(yīng)用。

DCS系統(tǒng)是一個(gè)發(fā)電機(jī)組運(yùn)行狀況的一個(gè)巨大的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫，所有機(jī)組的運(yùn)行狀況既有實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)，也有歷史數(shù)據(jù)。這些數(shù)據(jù)經(jīng)過統(tǒng)計(jì)和處理，能對(duì)整個(gè)電廠的管理，包括電廠的發(fā)電成本的計(jì)算、物資采購的計(jì)劃、發(fā)電計(jì)劃的安排、狀態(tài)檢修計(jì)劃、人員配置、績(jī)效考核等等，都能通過DCS上傳的數(shù)據(jù)實(shí)現(xiàn)。

（4）節(jié)約電纜，但效果不明顯。

現(xiàn)在我國(guó)DCS集散控制系統(tǒng)所使用的設(shè)備器件價(jià)格較高，需要防塵和保持溫度、濕度，所以這就在一定的程度上阻礙了DCS集散控制系統(tǒng)的應(yīng)用，因?yàn)镈CS系統(tǒng)的一些主要設(shè)備是需要設(shè)置在條件比較好的電子室，每個(gè)現(xiàn)場(chǎng)信號(hào)需要通過電纜連接到電子室的，雖然是通過電纜來進(jìn)行連接，但是與傳統(tǒng)的儀表控制系統(tǒng)進(jìn)行比較就會(huì)發(fā)現(xiàn)所用的電纜是大大減少的，比較節(jié)約電纜，但是效益是有限的。隨著通訊技術(shù)的發(fā)展和成熟，DCS系統(tǒng)現(xiàn)場(chǎng)總線的方式也逐步進(jìn)入市場(chǎng)應(yīng)用，當(dāng)所有現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備都具備通訊模式時(shí)，一定數(shù)量的信號(hào)只要通過一根通訊電纜就能上傳到DCS，實(shí)現(xiàn)節(jié)約電纜的最大化。

4、結(jié)束語

本文主要是對(duì)電廠DCS集散控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)和應(yīng)用進(jìn)行了分析與研究，并通過三個(gè)方面來進(jìn)行闡述，首先是對(duì)集散控制系統(tǒng)進(jìn)行了概述，其次是對(duì)電廠DCS集散控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)進(jìn)行分析，最后闡述了電廠DCS集散控制系統(tǒng)的應(yīng)用，希望通過本文法闡述可以提供一些借鑒作用?！?/p>

參考文獻(xiàn)

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