淺析DCS系統在火電廠電氣專業的應用

王現會

(山東電力建設第一工程公司,山東濟南 250131)

淺析DCS系統在火電廠電氣專業的應用

王現會

(山東電力建設第一工程公司,山東濟南 250131)

隨著社會的迅速發展和科技的不斷進步,集散控制系統(Distributed Control System,簡稱DCS)已經在各類火電廠中得到普遍的應用,到目前為止,應用效果非常好,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仍然是獨立的控制模式或者電力控制系統,沒有充分的應用DCS系統,這就在一定程度上影響著火電廠各個系統之間的配合協調性,甚至會威脅到火電廠的經濟效益。本文主要探討了使用DCS系統的必要性以及使用過程中的注意事項。

火電廠 DCS系統 電氣專業 注意事項 必要性

1 引言

火電廠是一種集電力系統、機電系統于一體的綜合控制系統，可以在一定程度提升發電機組運行的安全性、經濟性以及節能性，并且近年來受到電子技術和信息技術的影響，火電廠的自動化技術得到迅速的發展。但是如果希望完全實現火電廠每個系統都能集散控制運行，就必須對現有的電氣控制系統進行技術改造或者升級，借助于先進的科學技術，使其可以融入DCS控制系統中。

2 DCS控制系統的配置以及控制方式

2.1 DCS控制系統的配置

DCS控制系統各個網絡節點的分布，完全遵循各個節點之間“點對點通訊相對獨立”的原則。DCS控制系統在結構上選擇了雙網冗余結構，形成的冗余容錯網，通過解決傳輸設備發生故障導致的網絡連接錯誤問題，在一定程度上提高網絡的可靠性。DCS控制系統使用的傳輸介質是光纖，所以可以很好的提高通訊電纜的抗電磁干擾性，使遠程控制器之間的互相通訊成為可能。另一方面，系統通過在同一個交換機上連接冗余分散處理單元(Distributed Processing Unit，簡稱DPU)，來實現點對點的數據拷貝和跟蹤，冗余分散處理單元在交換機上就可以直接轉發，從而在一定程度上減輕了主干網的網絡負荷。所以，火電廠的電氣系統引入DCS控制系統之后，就會具有以下特點:

(1)實現信息的集中，雖然分散控制系統是由不同廠家制造的設備所組成，不利于信息集中的實現，但是如果處理的好，也可以很好的解決通訊問題，實現信息集中；

(2)充分發揮專門控制裝置的優勢，實現電氣系統的總體使用經濟、構成合理等特點，充分發揮控制裝置的可靠性；

(3)電氣控制系統的界面非常清晰，從而有利于實現傳統專業化系統的檢修、維護以及調試等功能[1]。

2.2 DCS控制系統的控制方式

DCS控制系統實現電氣控制的基本原則是:

(1)功能方面，確保電氣控制系統獨立、安全的運行，萬一發生意外，脫離了DCS控制系統，也可以無需借助于外部的幫助，而實現電氣控制系統的安全運行；

(2)充分發揮原有的專用微機數字化裝置的優點，實現電氣控制系統的核心作用。

DCS控制系統在控制方式上，因為控制邏輯關系非常簡單，所以通過可編程邏輯控制器(Programmable Logic Controller，簡稱PLC)的幫助提高數據通訊的性價比。由于目前DCS控制系統能夠實現的功能中，多數廠家的DCS控制系統都具備與這種控制方式功能相對應的程序，雖然在經濟方面比較實惠，但是降低了可靠性，所以，可以通過人為設置運算速度、使用冗余方式配置控制系統來解決這個問題。在新型的工程中，一些還沒有完工的DCS控制系統，借助于自帶的編輯器或者使用PLC面板來控制鍵盤都可以對控制對象實現臨時操作。如:啟動機組前，要綜合、統一的檢查包括電氣系統在內的機組的啟動條件，如果汽輪機的轉速和額定轉速不相上下時，就要及時啟動勵磁系統，在負荷一定的情況下，運行人員可以進行必要的干預，來切換用電，停機的情況下，由汽輪機的停機主控回路向控制系統發出停機指令，關閉電氣系統[2]。

3 火電廠電氣專業使用DCS控制系統的必要性

近年來，電力系統得到進一步的完善，電氣二次專業也形成一種完善的技術模式和管理模式，目前，國家和有關部門也在大力推廣火電廠電氣專業的自動化技術，相關人員都積累了十分豐富的關于電氣專業管理的經驗。電力專業水平得到大幅度的提升，主要依賴于網絡技術和計算機技術的迅速發展，但是從管理層面和設計層面來說，火電廠的電氣專業始終都是一種相對獨立的系統，這也使得火電廠的電氣專業在網絡技術和計算機技術的應用中出現了一定程度的滯后性。為了適應社會發展的速度和時代的潮流，提高火電廠電氣專業的發展水平很有必要，國內外很多學者、專家都做了很多探索和嘗試，為火電廠電氣專業充分應用DCS控制系統奠定了很好的基礎。

DCS控制系統具有非常好的可靠性，不僅可以規避大量操作終端的應用程序，還可以避免硬接線、按鈕等引發的故障，并且，DCS控制系統具有非常縝密的內部邏輯，通過應用新型控制系統，替換原有的固態邏輯和繼電器模式，提升整個電氣系統運行的可靠性和安全性，大大降低錯誤操作的發生率。

此外，DCS控制系統還可以實現電氣監控和電氣運作的一體化運行模式，統一控制整個機組，提升集散控制運行的能力。從這些方面可以看出，在火電廠電氣專業中應用DCS控制系統可以大幅度提升整個火電廠運行的自動化和綜合化水平[3]。

4 火電廠電氣專業應用DCS控制系統的注意事項

4.1 系統的調試

火電廠電氣專業應用DCS控制系統將會增加熱控系統和電氣系統的配合作用，新控制系統的技術重點、組織方法和調試措施等都和原有的系統有很大的差異。和電氣系統相比，熱控系統具有非常明確的分工，內部調試的工作都由機務人員和熱控人員共同配合完成。火電廠電氣專業應用DCS控制系統之后，一些電氣人員并不了解DCS控制系統的特性，所以必須要選擇一種科學、合理的方式來加強電氣控制人員、機務人員以及熱控人員之間的配合。通常情況下，電氣控制應由專業的電氣人員負責，而電氣信息的調試和處理則由專業的工程師來負責[4]。

4.2 電氣裝置功能的分配

火電廠的電氣專業和熱工專業有很大的差異，應用DCS控制系統時，必須要考慮這方面的問題。火電廠電氣系統在設置參數和控制邏輯的過程中，都會涉及到較多的問題和內容，重復工作比較少，但是需要較長的時間，而熱工控制雖然具有較多的重復性工作，但是參數和功能的修改都是由專業的工程師負責對控制站實施代碼的傳輸工作。從這些方面可以看出，火電廠同時具有熱工控制系統和電氣系統，在修改參數時，就會發生電氣系統的誤動問題，所以火電廠的電氣專業應用DCS控制系統時，必須要慎重考慮這類問題。如果機組不久前才使用，還要考慮用電的控制和保護問題，提高整個電氣系統運行的經濟性和安全性。

4.3 始終控制的配置

火電廠的電氣系統在運行過程中，由于機組的控制裝置是由不同的微處理器和DCS控制系統組成，所以為了提高火電廠的電氣專業和DCS控制系統的配合性，就必須要考慮到始終控制的配置問題。在具體工作中，由于部分裝置沒有考慮到這個問題，也沒有指定相應的、完善的對接方式，就會造成火電廠電氣專業應用DCS控制系統時出現信息紊亂等情況，從而在一定程度上影響火電廠的管理質量[5]。

4.4 系統設備的配合

通常情況下，傳統DCS控制系統的技術聯絡、結構、容量、規模等都是由熱控專業來負責，在這種類型的工作中，熱控專業和電氣專業的配合比較少，也就會使火電廠電氣專業應用DCS控制系統時受到一定程度的控制。要解決這類問題，就必須要選擇一種科學、合理的方式提高DCS控制系統在電氣專業中的應用率，主要包括以下幾個方面:

(1)變送器的狀態和清單需要詳細的設計，在設計過程中，由于考慮到火電廠的電氣專業具有非常強的專業性，所以，要注意電氣控制功能和邏輯功能在整個DCS控制系統位置中的非分配問題；

(2)設計過程中，要與DCS控制系統的制造廠家交流、溝通某些技術性問題，對電氣系統的特性進行深入的分析，特別是DCS控制系統的硬件配置和系統功能[6]。

5 結語

綜上所述，火電廠電氣專業應用DCS控制系統可以較大的提升火電廠運行的經濟性，但是在應用過程中，必須要根據實際情況，選擇科學合理的方式解決應用過程中的各種問題，分析出相關技術和安全措施的解決策略，在實踐過程中不斷修正、深化運行過程，確保火電廠發電機組運行的安全性。

[1]任金彩,王亮.火電廠電氣安裝問題及對策分析[J].科技資訊,2013(35):102-103.

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

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

[4]段豪.淺議DCS系統在火電廠電氣專業的實際應用[J].河南科技,2013(19):85-86.

[5]鄭明川.淺議DCS系統在火電廠電氣專業的應用[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系統功能驗證工程模擬機研究[J].核動力工程,2009,30(1):64-65.