火電廠熱工自動化DCS控制系統的應用及發展分析

陳峰

摘要 火電廠是生產電能的重要場所，熱工系統在生產過程中具有不可替代的作用，為提升熱工系統的運行穩定性，可對DCS控制系統進行應用。基于此點，本文從火電廠熱工自動化DCS控制系統的應用分析入手，展望了火電廠熱工自動化DCS控制系統的發展趨勢。

【關鍵詞】火電廠 熱工自動化 DCS控制系統

1 火電廠熱工自動化DCS控制系統的應用

1.1 熱工自動化DCS控制系統設計

DCS是分布式控制系統的簡稱，該系統也被稱之為集散控制系統，其在火電廠熱工系統中的應用，能夠真正意義上地實現熱工控制自動化。在對熱工DCS控制系統進行設計的過程中，子系統的功能設計是關鍵環節，直接關系到整個系統的應用效果。熱工DCS控制系統包括5個子系統，具體如圖l所示。

從圖1中可以清楚的看到，熱工DCS控制系統包含5個子系統，每個子系統都有自己的功能和負責的任務，下面重點對各個子系統的功能設計進行分析。

1.1.1 DAS的功能設計

在熱工DCS控制系統中，DAS（數據采集）是較為重要的子系統之一，它的主要任務是對熱工機組的運行過程進行在線檢測，并根據檢測到的數據信息生成相關參數，經運算處理后，在顯示器上以畫面的形式，將結果呈現給操作人員。系統具備自動報警功能，并能夠對火電機組的性能指標進行計算，上述功能使現場操作的準確性獲得大幅度提升。

1.1.2 MCS的功能設計

該子系統能夠對鍋爐和汽輪機組進行整體控制，它的主要任務是對相關變量進行控制，如生產中的水、風等等，同時還能對汽輪機組的負荷進行調節，從而使機組始終保持在最佳的運行狀態。MCS是一個模擬量控制系統，根據控制對象可將該子系統分為鍋爐側和汽輪機側兩個部分。鍋爐側MCS系統具有如下功能：協調控制、蒸汽溫度控制、引風控制、水箱水位控制等。汽輪機側MCS子系統具備給水系統全程調節和除氧器水位調節等功能。

1.1.3 SCS的功能設計

該子系統能夠按照規定的順序，并依據具體的原則，對熱工設備的運行狀態進行邏輯判斷，根據判斷結果，向設備發出控制指令，從而使熱工機組中的各個部分以預先設定好的順序啟動，進而達到控制機組運行的目的。火電廠內的主、輔機是SCS子系統控制的主要對象，可實現主輔機的自動開關機，同時，還能對機組的運行參數進行監視。因該子系統采用的是分層設計，控制方面運了優先級技術，所以能在較短的時間內，完成順序控制。

1.1.4 DEH的功能設計

該子系統可對汽輪機組的轉速、功率、壓力等進行控制，是汽輪機運行中不可或缺的重要組成部分之一。當汽輪機組發生故障時，可對機組中的關鍵設備進行保護控制。

1.1.5 FSSS的功能設計

該系統能夠對鍋爐爐膛的運行狀況進行實時監控，通過對運算結果的判斷，當爐膛運行偏離正常值時，會發出相關的動作指令，結合順序控制，可對燃燒系統中的關鍵設備進行操控。同時該系統還具備故障預測功能，由此確保了鍋爐的安全、穩定運行。

1.2 熱工自動化DCS控制系統的應用

火電廠熱工自動化DCS控制系統的應用效果主要體現在如下幾個方面：

1.2.1 提高了自動化運行效率

DCS控制系統本身具備良好的兼容性，可對多個設備進行有效控制，在保障機組安全、穩定運行的同時，大幅度提升了自動化運行效率。通過顯示器，可將機組的運行狀況直觀呈現給操作人員，由此使得整個操作過程變得更加簡便，運行成本隨之下降。

1.2.2 降低了故障幾率

利用DCS控制系統可對熱工機組的運行進行維護與管理，通過檢測，可以及時發現設備的故障問題，并以報警的方式通知操作人員，由此縮小了故障的影響范圍，保障了機組的運行可靠性。

1.2.3 提高了安全系數

DCS控制系統具有遠程控制輸入/輸出設備，可對熱工機組進行遠程操控，對于操作人員無法在現場進行處理的特殊環境，DCS均可以進行遠程控制，由此使得安全系數得到了顯著提升。

2 火電廠熱工自動化DCS}制系統的發展趨勢

為滿足火電廠熱工自動化控制的需要，DCS系統應當朝著以下方向發展：

2.1 與PLC融合

PLC是具有可編程功能的存儲器，可對系統內部程序進行存儲，并對運算指令進行快速執行。火電廠在對DCS控制系統進行應用時，可將DCS與PLC進行有機融合，這樣能夠使DCS系統具備邏輯控制功能，從而使順序控制過程得以優化。

2.2 引AIGDS

火電廠歸屬于工業領域的范疇，IGDS是目前最為先進的工業圖形顯示系統，在DCS系統中引入IGDS，可使人機交互界面的整體效果獲得大幅度提升，不但顯示速度可以變得更快，而且還能使畫面有所增多。

2.3 融入先進的控制理論

火電廠的生產流程具有復雜性和多樣性的特點，尤其是熱工自動化系統，若是采用簡單的控制方式，很難達到預期中的控制效果。為滿足熱工自動化的需要，DCS控制系統必須具有更加精準的控制，而且操作過程也要盡可能簡單、流暢。為實現這一目標，可在DCS系統中引入先進的控制理論，對系統進行優化，由此可為DCS系統的應用與發展提供更廣泛的空間。

3 結論

綜上所述，熱工自動化作為火電廠生產過程中不可或缺的重要組成部分之一，其運行穩定與否關系重大。為此，火電廠可在熱工自動化中對DCS控制系統進行合理應用，通過對各個子系統功能的優化設計，發揮出DCS系統的應用優勢，對機組運行進行有效控制，確保火電廠生產安全有序進行。在未來一段時期，應當加大對DCS系統的研究力度，對現有的功能進行優化改進，使系統更加完善，滿足熱工自動化的需要，提高火電廠的生產能效。

參考文獻

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