關于電廠熱工控制系統中DCS的應用研究

劉波

摘 要：隨著我國國民經濟以及科學技術的不斷發展，越來越多的高科技信息技術被廣泛地應用在各個行業當中。而作為一種高科技，DCS也已經被廣泛地應用在電廠熱工控制系統當中，此系統不僅關系到電廠機組的運行與調試，同時還關系到電廠的效益與發展，因此，必須要加強DCS在電廠電工控制系統中的應用。該文主要介紹了DCS與我國電廠熱工控制的發展狀況，分析了DCS在電廠熱工控制系統中的應用優勢以及管理與維護對策，希望能夠促進DCS在電廠熱工控制系統中合理運用，從而保證電廠的安全運行，促進電廠以及我國經濟的可持續發展。

關鍵詞：電廠 熱工控制系統 DCS 應用

中圖分類號：TM6 文獻標識碼：A 文章編號：1672-3791（2014）10（b）-0005-02

隨著科學技術的不斷發展，越來越多的高科技信息技術被廣泛的應用在各個行業與各領域當中，電廠也不例外。目前，我國電廠已經在熱工控制系統當中廣泛地應用DCS，此系統不但可以有效提高電廠機組的運行安全，大大提升運行效率，使得熱工控制系統逐漸向自動化以及智能化轉變，而且還能夠有效地節約生產成本，提高企業的社會效益及經濟效益，從而為火電廠的生存與發展發揮重要作用，進而促進我國經濟的發展。

1 DCS與電廠熱工控制系統

1.1 DCS

DCS稱為集散控制系統，其與傳統集中控制系統不同，屬于一種新型的控制系統。DCS是在傳統計算機控制系統的基礎上經過改良與完善發展而來的。DCS又稱為4C技術，其中主要包括計算機控制、通訊與顯示等等。DCS是以微型計算機的局域網為紐帶，把其轉變為一個非常安全的高標準控制系統，系統當中主要包括過程控制以及過程監控[1]。在功能上，DCS主要采用的是分層遞階控制方式，這樣就可以實現與上級計算機或者網絡系統的通訊。在模式上，DCS主要是采用局部控制獨立運行的工作者，并在局部網絡通訊的作用下，實現各個工作站彼此間的信息傳遞。

1.2 我國電廠熱工控制現狀

基于自動調節系統角度進行分析，目前我國電廠電工控制情況主要表現在以下兩個方面。第一，我國自行編制DCS系統程序。盡管DCS系統程序是由我國負責自動控制系統程序編制的專業人士進行編制，然而在系統調試以及編程環節，工作人員的技術水平還不能夠達到相應的精細程度，這樣就導致整個系統在運作方面會存在一些缺陷。第二，機組控制軟件主要從國外進口。因為國外的自動控制系統開發的時間較早，發展也比較成熟，因此其設計參數比較合理，機組以及儀表等在運行方面具有更高的可靠性。基于軟件質量與功能考慮，我國電廠在選用DCS控制系統的機組等相關軟件的時候，都是從國外進口。

1.3 我國的DCS與電廠熱工控制系統

目前，我國大部分的火電廠都已經采用的現在是自動控制系統，此系統也比較適用于機組的熱工自動化。其主要是負責實時地監控鍋爐爐膛的安全運行情況，集中有效地處理各類信息，同時還能夠科學有效地控制模擬量與順序。此系統不但可以有效提高機組運行效率，同時還能夠對熱工控制系統給予合理地調節與保護，從而提高其運行的穩定性與安全性[2]。然而，目前我國在DCS設計上還存在若干問題，因此，國內的專業設計人員在設計系統的時候，要不斷地研究與嘗試，不斷地擴展其功能，從而使得DCS能夠更好地應用于電廠熱工控制系統當中。

2 DCS在電廠熱工控制系統中的應用優勢

在電廠熱工控制系統中應用DCS具有很多優勢，這主要體現在以下幾個方面。

2.1 兼容性強

在通常狀況下，大型火電機組需要控制很多個對象，而且被控對象具有較多的干擾源與控制參數，同時還具有非線性、延遲大以及彼此影響的特點，這就在一定程度上加大了電廠自動控制系統的設計難度。在應用DCS控制系統以后，電廠可以有效地完成比較復雜以及高級的控制算法，例如神經元控制、自適應控制以及非線性控制等等，這樣就大大提高了電廠機組的自動控制能力以及水平。

2.2 遠程智能I/O

到目前為止，很多DCS控制系統的生產廠家都已經開發出遠程智能I/O裝置，此裝置主要包括三部分，分別是智能前端、計算機適配器以及現場通訊總線。其中，智能前端是屬于一種測控裝置，其主要在生產現場進行安裝，其不僅能夠合理地變換及準確地測量電熱組，同時還能夠有效完成AD、DA的轉換操作。作為一種獨立系統，智能前端相當于現場的總線產；通訊適配器主要是對整個網絡進行協調統一以及綜合管理，其能夠實現與主控系統間的信息轉換[3]；現場通訊總線選用的是全數字串行通訊方式，其支持主體與廣播式、點對點以及點對多點的工作方式，與目前廣泛使用的現場總線產品基本一致。經過大量實踐證明，遠程智能I/O不但可以有效提高系統的安全性，同時還兼具很多現場總線的優勢。

2.3 實現輔機DCS控制

目前，我國電廠以及具備在大機組上合理應用DCS技術的基本條件。在輔助系統方面，對于除灰、處理化學水以及除渣等操作的集中控制，就能夠采用不同的技術方案，最為直接有效的一種方法即為將輔機系統和主機DCS連接起來，從而采用較為集中的方案；除此以外，另外一種方法即為使其相對集中以后，再將其與主機DCS及M1S連接起來。這樣不僅可以降低人工成本，提高效率，而且還能夠有效提高技術水平以及管理質量。

2.4 實現監控模式全程化

通過多年的實踐證明，DCS可以有效促進電廠運行的安全性以及可靠性。在目前的工程設計當中，大部分的后備監控設備都已被取消，僅僅有幾個可以緊急停機的開關被保留下來。在不久以后，電廠將會采用火電機組的全CRT監控技術；除此以外，DCS還采用大屏幕顯示技術，這樣就有效優化了人機界面，大大降低監控人員數量，降低成本，使得電廠的經濟效益大大提高，同時還有效保證了電廠運行的安全性。

3 DCS在電廠熱工控制系統中的管理與維護

3.1 硬件管理與維護

（1）在通常狀況下，輸入輸出模塊的故障都是由系統診斷與修復的，一旦發現故障，一般的處理方式即為更換模塊。由于一般技術人員對儀表制作的核心技術不夠了解，同時其自身具備的理論知識也不夠扎實，這樣就造成其無法有效地發現以及判斷由于內部元件老化等原因造成的熱工控制模塊故障。而在大部分狀況下，輸入輸出模塊的故障往往是出現在運行以及調試階段，一般的工作人員很難完成對模塊的更換操作，理論上都是需要由生產廠家對模塊進行維修。（2）在現場設備故障的修復與診斷方面，一旦發現某設備或組件出現異常，工作人員必須馬上排查故障，找出故障誘因，并及時地進行有效處理。工程技術人員要根據所接收到的故障報告，在做好安全保障措施的前提下開展技術維修工作。（3）而造成操作員站死機現象的原因有很多，例如硬盤以及冷卻風扇等出現故障。除此以外，人為操作也會造成操作員站死機，一旦出現這種狀況，就需要修改控制邏輯，并且要更新下載軟件，最后再對設備進行啟動操作。因此，為了防止由于人為操作而造成操作員站死機現象的發生，電廠要加強人員培訓，從而使人員掌握更多科學有效的操作技巧。

3.2 軟件管理與維護

（1）對于應用軟件要進行及時地備份，并對所有變化進行嚴格、規范的記錄；（2）在軟件的測試過程中，不僅要嚴格測試軟件的功能，同時還要對每個級別的權限進行嚴密的檢測；（3）要規范地管理、修改以及更新軟件；（4）在設備的維修或者運行階段，要采取嚴格有效的隔離以及保護措施；（5）一旦發現操作站出現運行故障，必須在確保可用的操作員站能正常監測以及運行的前提下，實施對故障的排除與維修操作，一旦發現故障無法排除，那么就必須根據設備運行的狀態，實施故障排查；（6）如果所有的操作員站都無法正常運行，那么就要采取停電或者是電路控制器調節等停止運行措施[4]；（7）要建立健全軟件與設備監管制度，特別是對于中央處理器以及設備電源燈等故障，要制定合理的處理對策，從而使得工作人員發現故障以后，可以迅速地采取有效的處理與維修措施。

總而言之，自從DCS控制系統誕生以來，其已經被廣泛的應用在各個行業各個領域當中，其為各領域帶來了很多新的、優質的高科技信息。在電廠的熱工控制系統中應用DCS控制系統，不僅能夠有效保障火電機組的運行安全，而且還可以實現遠程控制，可以有效地管理與維修內外部設施與系統，從而大大降低企業的生產成本，提高企業的社會效益及經濟效益，從而促進電廠在蓬勃發展，進而帶動我國國民經濟的發展。因此，我國電廠要不斷研究與創新，加強DCS在電廠熱工控制系統中應用，從而促進電廠經濟與我國經濟的可持續發展。

參考文獻

[1] 任江波.熱工控制DCS系統設計與運用[J].科技與創新，2014，11（9）：24-26.

[2] 汪磊.火力發電DCS自動化技術的應用現狀研究[J].價值工程，2014，19（6）：76-77.

[3] 艾磊.電廠熱工控制DCS系統的設計與研究[J].科技傳播，2012，11（3）：54-57.

[4] 李建鎖.DCS控制系統在小型火電中的設計應用[J].核工程研究與設計，2010，1（5）：47-48.