叢培敏

【摘 ?要】集散控制系統(tǒng)簡稱為DCS，指的是分布式控制系統(tǒng)，DCS集合了通訊、控制、計算機等多種技術(shù)為一體。DCS控制可以對火電廠生產(chǎn)中數(shù)據(jù)信息進行有效控制，以此提升工業(yè)生產(chǎn)的質(zhì)量和效率。

【關(guān)鍵詞】集散系統(tǒng);火電廠;汽機鍋爐控制;應(yīng)用

前言

DCS集散控制系統(tǒng)概述DCS集散控制系統(tǒng)運行和構(gòu)建的基礎(chǔ)是微處理器，而其設(shè)計所采用的原則首先是分散控制功能、其次是各部分的相對獨立，最后是總體的綜合協(xié)調(diào)相互配合運轉(zhuǎn)。DCS作為一種新興的控制系統(tǒng)，以其能夠進行集中管理和分散控制的重要特征而被廣泛運用于各個領(lǐng)域。而DCS集散控制系統(tǒng)又以分級分層的方式實現(xiàn)系統(tǒng)的排列和控制。DCS集散控制系統(tǒng)往往利用各個子系統(tǒng)去實現(xiàn)自己的目標，而各個子系統(tǒng)又進一步組成了DCS集散控制系統(tǒng)逐級排列的不同層次，整個結(jié)構(gòu)就像一個三角形，而這種結(jié)構(gòu)也使得DCS集散控制系統(tǒng)的穩(wěn)固性得到了極高的保障。DCS集散控制系統(tǒng)利用國內(nèi)外先進的容錯技術(shù)和故障自診技術(shù)等來對其自身運轉(zhuǎn)的可靠性進行有效的控制。

1集散控制系統(tǒng)配置

1.1系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)

和利時MACSV6.5.2DCS系統(tǒng)是通過工業(yè)通信網(wǎng)絡(luò)，將分布在工業(yè)現(xiàn)場的工程師站、操作員站、歷史站、現(xiàn)場控制站連接起來，完成對現(xiàn)場生產(chǎn)設(shè)備的分散控制和集中管理。本項目設(shè)計采用冗余的128網(wǎng)段、129網(wǎng)段的雙網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，該網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)分為兩層：（1）系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)層（SNET），該層網(wǎng)絡(luò)包括：工程師站、操作員站、歷史站、現(xiàn)場控制站、交換機等設(shè)備、其中歷史站和交換機采用冗余配置以保證現(xiàn)場數(shù)據(jù)通訊的可靠性，系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)負責(zé)網(wǎng)絡(luò)站間的數(shù)據(jù)傳遞。（2）控制網(wǎng)絡(luò)層（CNET），該層網(wǎng)絡(luò)包括：DPU主控模塊、I/O模塊等設(shè)備，其中DPU主控模塊采用冗余配置，DPU主控模塊通過Profibus-DP現(xiàn)場總線協(xié)議與I/O模塊進行通信并讀取現(xiàn)場生產(chǎn)數(shù)據(jù)，DPU主控模塊按照預(yù)先的控制邏輯對生產(chǎn)數(shù)據(jù)進行計算處理，并將需要的數(shù)據(jù)上傳給系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)層用于上位機顯示，同時生成控制指令通過AO/DO模塊傳遞給現(xiàn)場執(zhí)行器等設(shè)

2控制系統(tǒng)方案設(shè)計

2.1鍋爐給水系統(tǒng)

循環(huán)流化床鍋爐給水系統(tǒng)對汽包水位的調(diào)節(jié)要求很高，既要克服虛假水位對鍋爐穩(wěn)定運行的不利影響，又要防止因汽包水位的波動使蒸汽帶液造成葉片汽蝕損壞汽輪機。給水系統(tǒng)設(shè)計采用根據(jù)實際發(fā)電負荷自動切換的控制方式，機組負荷在30%額定負荷以下采用單沖量控制;在30%額定負荷以上采用三沖量控制。在三沖量控制方式時，引入主蒸汽流量值乘以前饋系數(shù)對汽包水位設(shè)定值進行修正與補償。

2.2鍋爐風(fēng)系統(tǒng)

鍋爐風(fēng)系統(tǒng)主要是起對燃料的循環(huán)流化和助燃的作用，為使一二次總風(fēng)量的設(shè)定值在發(fā)電負荷變化時，速度調(diào)整到滿足當前負荷的風(fēng)量值上來，鍋爐風(fēng)系統(tǒng)設(shè)計采用建立發(fā)電負荷對應(yīng)一次風(fēng)量與二次風(fēng)量的分段折線函數(shù)，同時引入鍋爐床溫和煙氣氧含量對總風(fēng)量指令進行修正與補償來提高燃料的燃燒效率。

2.3主汽系統(tǒng)

鍋爐穩(wěn)定運行的首要指標是主蒸汽溫度和壓力的平穩(wěn)，主汽系統(tǒng)設(shè)計采用兩級減溫水系統(tǒng)來調(diào)節(jié)主汽溫度，兩級噴水減溫器分別布置在低中溫過熱器間和中高溫過熱器間，每一級噴水減溫器均設(shè)計采用串級控制方式來調(diào)節(jié)該級過熱器出口蒸汽的溫度以滿足工況要求，采用串級控制是利用副回路快速調(diào)節(jié)的特點，及時克服蒸汽流量、燃燒工況、給水溫度和流量帶來的干擾，從而使主蒸汽溫度快速跟蹤溫度的設(shè)定值以滿足發(fā)電負荷的要求。

2.4燃料系統(tǒng)

燃料系統(tǒng)的主要任務(wù)是控制進入鍋爐爐膛的燃料量，以滿足機組負荷的要求。本項目燃料系統(tǒng)設(shè)計采用在協(xié)調(diào)控制方式下的串級前饋控制方式，即在協(xié)調(diào)控制方式時，主蒸汽壓力指令響應(yīng)機組負荷的變化。建立負荷對應(yīng)給煤量的折線函數(shù)作為機組實際負荷前饋指令，并與直接能量平衡（DEB）、鍋爐床溫的微分計算出的給煤量值三者相加來修正主蒸汽壓力指令，協(xié)調(diào)控制器輸出的鍋爐主控指令作為燃料控制器的設(shè)定值來控制鍋爐的實際給煤量。

3如何有效維護和管理DCS集散控制系統(tǒng)

3.1調(diào)控環(huán)境，創(chuàng)造良好的運行空間

由于DCS集散控制系統(tǒng)具有自身的運行特性，因此在其運行過程中，環(huán)境方面也需要達到一定的標準。首先DCS集散控制系統(tǒng)周圍的氣溫不得高于五攝氏度，這么做的目的是為了避免機柜的溫度上升，進而對系統(tǒng)的運行造成阻礙。其次必須嚴格把控環(huán)境的衛(wèi)生水平。最后還要控制環(huán)境中的磁場強度，避免DCS集散控制系統(tǒng)受到其他電磁場的影響。

3.2對DCS集散控制系統(tǒng)進行日常的維護，并進行軟件備份

對整個DCS集散控制系統(tǒng)的保護工作要從日常做起，點滴積累方成大業(yè)，只有工作人員熟悉操作守則，并且時刻監(jiān)督空氣、環(huán)境質(zhì)量，檢查系統(tǒng)設(shè)備是否存在問題并且及時反饋和維護，才能夠保證系統(tǒng)出現(xiàn)運行障礙問題的幾率降到最小。

3.3定期請專業(yè)的工程師進行系統(tǒng)維護工作

要做好DCS集散控制系統(tǒng)的維護工作，離不開專業(yè)工程師的悉心維護。只有定期邀請專業(yè)的工程師檢查DCS集散控制系統(tǒng)中的各個部分設(shè)備是否存在障礙并進行及時的反饋和修復(fù)，并且及時更換其中存在障礙的零部件和消耗品，才能夠有效地避免系統(tǒng)存在的問題。

3.4有效結(jié)合專業(yè)檢修與日常的檢測工作

日常負責(zé)檢修的工作人員可以在專業(yè)維護工程師進行檢修的過程中進行更深入的學(xué)習(xí)，并在專業(yè)工程師的指導(dǎo)下熟悉系統(tǒng)障礙的修復(fù)和排除的方法，并且對故障產(chǎn)生的原因進行更加深入的了解和分析，避免故障的再次出現(xiàn)。

結(jié)束語

如今隨著時代和科技的變革，生產(chǎn)領(lǐng)域也有著更深的提高生產(chǎn)效率的內(nèi)在需求，因此DCS集散控制系統(tǒng)的出現(xiàn)正合時宜，也使得效率低下的傳統(tǒng)控制方法逐漸消失。但是在有效利用DCS集散控制系統(tǒng)進行生產(chǎn)管理的過程中，能否對其進行有效的維護和管理，也會在很大程度上決定著系統(tǒng)的使用效率，決定著企業(yè)的生產(chǎn)效率，也決定著生產(chǎn)領(lǐng)域的水平發(fā)展。

參考文獻：

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[2]楊松柏，方坤，余學(xué)康，等.DCS集散控制系統(tǒng)安全性淺析[J].儀器儀表用戶，2016（2）：22-23，35

（作者單位：山東省冶金設(shè)計院股份有限公司）