衛(wèi)夢超 江蘇華電吳江熱電有限公司

火電廠模擬機對人員培訓、故障模擬、組態(tài)驗證等具有重要作用，是提升火電廠運行人員能力水平的重要工具。許多專家學者對火電廠模擬機進行研究設計：張明明設計某電廠1000MW 超超臨界機組的模擬機系統(tǒng)，重點介紹鍋爐系統(tǒng)、汽輪機系統(tǒng)、電氣系統(tǒng)的建模方法；黃旭明介紹基于LN2000系統(tǒng)的虛擬DCS 開發(fā)過程，闡述Level1 各種仿真技術的區(qū)別與聯(lián)系；張金山介紹半實物仿真技術、過程系統(tǒng)建?；痉椒ㄒ约鞍雽嵨锓抡嬷蟹植际娇刂葡到y(tǒng)性能測試方法；高叔開等介紹激勵式仿真機的設計方法，并以INFI-90DCS 系統(tǒng)為例，介紹激勵式DCS與仿真模型實時交換數(shù)據(jù)的方法。

一、DCS 的理論概述

DCS 英文全稱為Distributed Control System，中文名稱叫集散控制系統(tǒng)，DCS 是一個以微處理器為基礎結構的控制系統(tǒng)。DCS 在實際運用中具備分散的控制功能和集中的現(xiàn)實操作，其本身的設計結構具備多層級合作自治的結構形式，也因為該系統(tǒng)的設計理念和設計原理，其也被稱之為分散控制系統(tǒng)或者分布式計算機控制系統(tǒng)。該系統(tǒng)在諸多領域都發(fā)揮著重要的作用，例如電力行業(yè)、冶金行業(yè)、石油化工行業(yè)等，都可以看到該系統(tǒng)的身影。

二、電廠熱控自動化現(xiàn)狀

當前，火電廠熱控自動化領域中，其主廠房控制系統(tǒng)常常采用的是DCS，輔助車間采用的是PCL。其主要原因在于，DCS 系統(tǒng)早期價格較高，而輔助車間在實際工作過程中，是可以出現(xiàn)中斷的，因此，輔助車間對相應的系統(tǒng)可靠性與穩(wěn)定性的要求不高，同時，在輔助車間所采用的系統(tǒng)對相應的模擬量控制相關要求也比較少，為有效控制成本，所以通常在輔助車間中所采的大多是PCL 系統(tǒng)。在火電廠熱動自動化中，主廠房中的發(fā)電機與鍋爐對控制系統(tǒng)的可靠性與穩(wěn)定性有著較高的要求，同時，還要求系統(tǒng)信號中要有著一定比例的模擬量，更加注重系統(tǒng)的性能，因此，在系統(tǒng)應用中更多的使用價格較高的DCS。表示模糊控制的鍋爐壓力領域中，AP 論域能夠充分表示兩個運行周期中鍋爐壓力變化情況。相應的周期在經(jīng)過自動調(diào)整后，相關負荷會在出現(xiàn)大幅度變化時，相應的控制響應速度會有一個很大幅度的提升。需要注意的是，鍋爐的實際情況以及所采用的煤炭資源質地都會在一定程度上影響到調(diào)節(jié)的效果。從隸屬度曲線所邊線出來的交錯重疊情況看，可以了解到，在參數(shù)變化領域中，模糊控制算法有著很強的適應性，這一點能夠從鍋爐的實際運行中看出。

三、中型火電廠DCS 的基本組成和特點

DCS 是大中型火電廠最常用的自面向功能和對象而實現(xiàn)的“站”為基本單元構成控制層，專門設計的分布式動態(tài)實時數(shù)據(jù)庫用于管理分布在各站的系統(tǒng)運行所需的全部數(shù)據(jù)。系統(tǒng)網(wǎng)絡可采用星形、環(huán)形或樹形結構，實現(xiàn)物理和邏輯上的完全冗余，達到了多重化冗余；網(wǎng)絡服務軟件同網(wǎng)絡硬件共同實現(xiàn)站與站之間的通信并通過分布式實時數(shù)據(jù)庫實現(xiàn)全局信息共享。隨著機組容量的不端擴大，監(jiān)控點數(shù)的不斷增加，網(wǎng)絡通信速度也隨之提高。越來越多的DCS 的網(wǎng)絡層開始采用高速以太網(wǎng)用于數(shù)據(jù)傳輸，為克服以太網(wǎng)通信的“不確定性”和網(wǎng)絡遲延而造成控制性能的降低，采用了更先進的基于優(yōu)先級的數(shù)據(jù)傳輸策略和基于高速交換機的網(wǎng)絡設備，從而可以保證通信和控制的實時性。監(jiān)控層中的各個工作站的劃分以功能相對自治為原則，不同的功能用不同的工作站來實現(xiàn)。

四、DCS 熱控自動化安裝調(diào)試的相應措施

（一）火焰檢測器

在火電廠的運行生產(chǎn)中，杜絕火災問題出現(xiàn)是其最重要的工作，而其中最關鍵的因素就是火焰檢測器的質量是否符合其相關標準。在進行火檢的過程中，由于火焰檢測器信號是根據(jù)具體的情況輸出的，一直處于運動狀態(tài)，這就會在一定程度上影響信號輸出的穩(wěn)定性，進而導致火焰檢測器的檢測結果出現(xiàn)問題。在進行DCS 熱控自動化安裝調(diào)試時，為了能夠提高檢測器的檢測效果，就需要相關技術人員不斷完善其性能，讓其能夠達到熱控自動化安裝調(diào)試的需要。

（二）結構設計

火力發(fā)電基于DCS 的具體結構和特點，針對其效用發(fā)揮進行了功能的設計。從實踐應用來看，其功能所強調(diào)的內(nèi)容比較多，具體包括了現(xiàn)場的數(shù)據(jù)信息采集、運行狀態(tài)的監(jiān)視與報警、對服務器的日志管理等?；趯嵺`分析可以發(fā)現(xiàn)，在功能設計的基礎上，硬件系統(tǒng)表現(xiàn)出了比較突出的優(yōu)勢，即其能夠在惡劣的工況條件下維持穩(wěn)定與可靠。而且硬件系統(tǒng)的維修便捷性比較突出，工藝先進行表現(xiàn)也比較突出。就系統(tǒng)底層的漢化軟件平臺利用來看，其處理功能比較強大，所以利用該平臺，復雜的組態(tài)控制目標可以實現(xiàn)，而且該平臺的使用對高級控制算法也有比較顯著的支持。不僅如此，在系統(tǒng)設計的時候，因為采用的是具有合適性的榮譽配置，而且強調(diào)了診斷至模件級的自診斷功能，所以系統(tǒng)本身的運行具有高度的可靠性。通過整體的利用分析來看，控制系統(tǒng)在功能和物理上真正分散，DCS 整個系統(tǒng)的可利用率實現(xiàn)了明顯的提升，從總結的數(shù)據(jù)來看，其可利用率達到了99.9%，這對于系統(tǒng)的火力發(fā)電高效性有突出的現(xiàn)實價值。

五、結束語

基于DCS 的大中型電廠電氣系統(tǒng)的改造對于發(fā)電企業(yè)的經(jīng)濟運行具有重要的意義。電廠電氣系統(tǒng)納入DCS 后，改造的系統(tǒng)將原獨立運行的測控裝置和自動裝置納入到DCS 體系中，通過DCS 大的網(wǎng)絡層和監(jiān)控層軟件，實現(xiàn)了將電氣系統(tǒng)包括在內(nèi)的機、爐、電的協(xié)調(diào)控制、故障分析和運行管理，提高了整個發(fā)電廠的自動控制和運行管理水平。