鍋爐發(fā)電系統(tǒng)中DCS技術的應用

梁 棟

（安徽華電蕪湖發(fā)電有限公司，安徽 蕪湖，241000）

0 引 言

DCS技術作為現(xiàn)代發(fā)電企業(yè)中不可缺少的主要技術方式，以其操作的安全性、可靠性以及節(jié)能性成為眾多電力企業(yè)在鍋爐發(fā)電系統(tǒng)中的主要運用技術。該技術合理運用了計算機技術、通信技術以及很多現(xiàn)代化先進技術，體現(xiàn)出了時代的氣息，成為現(xiàn)代鍋爐發(fā)電系統(tǒng)中主要運用技術。因此，本文以DCS技術在鍋爐發(fā)電系統(tǒng)中的應用為主要研究對象，對其進行深刻的研究分析，總結(jié)該技術的相關特點及運用方法。

1 DCS技術的概述及組成

1.1 DCS技術

DCS技術是將計算機技術、控制技術、網(wǎng)絡技術以及CRT顯示技術融為一體的高新技術產(chǎn)品[1]。這些高科技技術的融合，使得鍋爐發(fā)電操作系統(tǒng)的控制能力增強，簡化了以往繁瑣的操作過程，提高了操作系統(tǒng)的可靠性及其各方面性能，便于企業(yè)的工業(yè)裝置生產(chǎn)控制和經(jīng)營管理工作。在注重技術化和簡單化操作的時代，DCS技術更加受到電力、化工以及冶金等自動化行業(yè)的青睞，逐漸普及于各個操作系統(tǒng)行業(yè)。

在現(xiàn)代的發(fā)電企業(yè)中，DCS控制系統(tǒng)在其中的作用已不言而喻，成為其中不可缺少的一部分。在電氣系統(tǒng)中，DCS系統(tǒng)能夠精確地控制鍋爐等有關發(fā)電的裝置設備，還能為企業(yè)及時收集整理發(fā)電機組和其他設備在工作中的信息與數(shù)據(jù)，然后通過收集的信息和數(shù)據(jù)作出適合鍋爐發(fā)電的控制命令，控制鍋爐的運行[2]。因此，現(xiàn)階段我國大部分電力發(fā)電公司采用DCS控制系統(tǒng)來控制鍋爐發(fā)電等設備的運行。

1.2 鍋爐發(fā)電中DCS操控系統(tǒng)的主要硬件組成

公司使用的鍋爐發(fā)電系統(tǒng)中的主要設備包括一臺全燒煤氣的鍋爐和兩臺汽輪機發(fā)電機組。循環(huán)水和軟化水控制是其中的輔助系統(tǒng)，所有的控制都可以在控制室里面完成布置和操控，主要操控是通過儀表自控系統(tǒng)來進行集散控制，也就是DCS系統(tǒng)。在鍋爐發(fā)電系統(tǒng)中運用DCS系統(tǒng)能夠綜合收集和處理所有的信息，并根據(jù)實際情況作出分析判斷，達到安全的控制，這是DCS操作系統(tǒng)全能綜合型集成化的特點。通過鍋爐發(fā)電系統(tǒng)的硬件組成可以看出，DCS系統(tǒng)可以在鍋爐發(fā)電系統(tǒng)中收集大量的信息數(shù)據(jù)，并且能控制鍋爐及汽輪機輔助機器的啟動順序，與鍋爐啟動和熄火保護裝置等融為一體，成為鍋爐發(fā)電系統(tǒng)中的重要一環(huán)，對鍋爐發(fā)電及企業(yè)其他自動化操作系統(tǒng)有著較大的影響[3]。

1.3 DCS系統(tǒng)中調(diào)節(jié)功能在鍋爐發(fā)電的作用

鍋爐發(fā)電中會出現(xiàn)很多狀況，需要運用DCS系統(tǒng)中的通信站收集鍋爐膛燃燒的相關情況以及鍋爐汽包水位等多種狀況的信息與數(shù)據(jù)，合理運用操作站時刻全面監(jiān)控鍋爐的運行狀況，做好相應的統(tǒng)計工作，并針對各種信息情況做好集中處理工作。在此過程中，操作員站需要根據(jù)相關的信息提示，根據(jù)實際情況顯示與切換畫面，或按照操作員站發(fā)布的命令，掌控鍋爐發(fā)電系統(tǒng)運行的狀況，然后進行調(diào)整和控制，從而達到人工操作系統(tǒng)的目的，體現(xiàn)出DCS系統(tǒng)的優(yōu)勢，向人們很好地展現(xiàn)出DCS操作系統(tǒng)的操作化。

1.4 操作站配置高

操作站運用了相關的網(wǎng)絡信息技術和現(xiàn)代計算機等先進技術。其中最主要的是工業(yè)PC機，有了這個高科技的存在，便可以在局域型的控制系統(tǒng)中完成廣泛的監(jiān)視工作及相關操作，控制鍋爐發(fā)電的運行，而且還可以進行組態(tài)的編程工作，完成進一步的操控。除此之外，工業(yè)PC機中安裝了高級的CPU芯片，可以滿足系統(tǒng)的快速操作，讓操作系統(tǒng)流暢。配備的大容量硬盤，可以達到80 GB，能儲存大量數(shù)據(jù)，并且內(nèi)存也達到了256 MB，極大地提升了控制系統(tǒng)中主機的配置，使整個操作系統(tǒng)更加流暢。

1.5 DCS系統(tǒng)中主控單元FM801的組成與功能

主控單元中的FM801的配置主要運用了Pentium級別的冗余工控機[4]。運用這種強力的硬件能提高發(fā)電系統(tǒng)中系統(tǒng)對信息和數(shù)據(jù)的處理能力和速度，還可以提升網(wǎng)絡的通信能力。鍋爐發(fā)電系統(tǒng)中全部的信息和數(shù)據(jù)都由主控單元進行處理分析。因此為了節(jié)約成本，可在現(xiàn)實的鍋爐發(fā)電站中只配備一個現(xiàn)場控制站，來幫助鍋爐發(fā)電系統(tǒng)完成操作。操作過程中冗余主控單元數(shù)量需要達到兩個，才能保證正常工作。主控單元FM801主要由機器外殼、電源模塊以及處理信息運行必要的CPU等相關部分組成。另外都會有前面板，主要用來顯示系統(tǒng)運行中的各種狀態(tài)。也就是說，工人在操作鍋爐發(fā)電系統(tǒng)的過程中可以通過觀察面板上指示燈的狀態(tài)，根據(jù)相應情況做出正確的操作，保證鍋爐發(fā)電系統(tǒng)的正常安全進行。

1.6 鍋爐DCS發(fā)電系統(tǒng)中的組態(tài)軟件

工程師通過操作站臺可以運行鍋爐發(fā)電系統(tǒng)中的DCS系統(tǒng)組態(tài)軟件。在整個組態(tài)軟件的運用中，最常用的是服務器算法軟件和控制器算法軟件等[5]。其中，服務器算法軟件主要用來計算服務器的負荷率組態(tài)，便于觀察服務器的狀態(tài)，此外還可以計算通信過程，是一種新的算法組態(tài)。控制器算法的應用更加廣泛，不論是硬件的配置，還是數(shù)據(jù)庫定義及不同的算法語言都可以進行相關操作控制方案的編寫，并且可以根據(jù)多種需要選擇多種控制組態(tài)。

2 DCS在鍋爐發(fā)電系統(tǒng)中的操作流程及注意事項

2.1 操作流程

鍋爐發(fā)電系統(tǒng)中的DCS操作系統(tǒng)由上述的主要硬件和軟件組成，通過不同的軟硬件組合形成一套完整的功能性系統(tǒng)。鍋爐發(fā)電系統(tǒng)中的各個功能都在控制面板上，操作員站和工程師站這兩大操作平臺，通過前期的安裝與系統(tǒng)中的各個網(wǎng)絡相互連接，不僅能監(jiān)控操作系統(tǒng)的狀況，還能控制鍋爐發(fā)電系統(tǒng)的功能，成為了鍋爐發(fā)電系統(tǒng)中主要的編輯系統(tǒng)方式。現(xiàn)代鍋爐發(fā)電系統(tǒng)只需根據(jù)對應的步驟，按照系統(tǒng)要求依次進行，便可以順利操作DCS系統(tǒng)，達到操作目的。

2.2 注意事項

DCS操作系統(tǒng)不是簡單安裝硬件與軟件便可以工作，而是需要工程師通過在站點編程，讓系統(tǒng)中具有相應的程序才能滿足鍋爐發(fā)電系統(tǒng)的需求。因此，在使用DCS系統(tǒng)時，操作人員需要按照步驟和操作要求嚴格進行，才能保證鍋爐發(fā)電的正常運行，避免因操作失誤而導致的系統(tǒng)錯亂。除此之外，操作人員還要時刻觀察鍋爐等系統(tǒng)的情況，一旦發(fā)生狀況應及時處理，避免產(chǎn)生不必要的后果。雖然現(xiàn)代的操作系統(tǒng)都是智能化系統(tǒng)，且有相應的保護裝置，操作失誤不會造成什么嚴重影響，但是過多的失誤勢必會損害機器。如果操作時間較長且頻繁加上操作人員不在意，那么將可能會引起較大事故。所以一定要告誡操作人員需要正確操作，從而避免發(fā)生不必要的事故。

3 DCS系統(tǒng)在鍋爐發(fā)電系統(tǒng)的優(yōu)勢與不足

3.1 優(yōu) 勢

DCS控制系統(tǒng)又稱為分布式計算機控制系統(tǒng)，在生產(chǎn)過程中充分利用了計算機技術對電力等行業(yè)進行監(jiān)測和控制等操作[1]。由于采用了多種高科技技術，DCS系統(tǒng)不是簡單的一種儀表控制的系統(tǒng)，也不是相對全部集中控制的操作系統(tǒng)，而是通過改造結(jié)合發(fā)展成為一個相對綜合的系統(tǒng)，使其有了很強的通用性。此外，DCS系統(tǒng)的組態(tài)也相對靈活，可以根據(jù)需要搭配完成控制，使得DCS控制的功能變多。計算機等硬件設施配置的不斷提高，使得操作過程中的處理速度較快，顯示操作的界面相對集中，人和機器能做到較好地配合，方便了安裝，提升了安全性能和自動化操作水平，方便了企業(yè)的管理，降低了電力企業(yè)的能源消耗，提高了原材料的利用率，減少了員工的工作步驟，提高了工作的效率，為企業(yè)和社會提供了較大的經(jīng)濟效益和社會效益。

3.2 不 足

DCS系統(tǒng)在鍋爐發(fā)電系統(tǒng)中作為主要的操控系統(tǒng)時，當工作人員發(fā)現(xiàn)系統(tǒng)出現(xiàn)問題且需要進行改動時，工程師無法完全做到在線上進行調(diào)整和修改。系統(tǒng)內(nèi)部安裝有增量及全局編譯功能可以進行修改和調(diào)整，但是這個編譯功能相對局限，只能修改部分問題，有些問題修改時，必須運用全局編譯[6]。例如，更換硬件配置及設定相應的目標配置和任務配置時，只能通過全局編譯進行修復，這樣不僅要停止全部的電機，還要關閉所有的調(diào)節(jié)閥門，使整個發(fā)電鍋爐處于停工狀態(tài)，然后在進行相關的修改與調(diào)整。這樣不僅耽誤時間，還給電氣企業(yè)和人們的生活帶來了一定的影響。可見，DCS系統(tǒng)不能完全做到在線修改，是其最大的不足。

4 結(jié) 論

隨著現(xiàn)代科學技術的飛速發(fā)展，智能化和自動化逐漸走進了人們的生活，給人們的工作帶來了極大的方便。DCS操作系統(tǒng)作為現(xiàn)代大部分企業(yè)經(jīng)常運用的操作系統(tǒng)，以操作簡便和處理快速的優(yōu)勢成為鍋爐發(fā)電系統(tǒng)中常用的系統(tǒng)。運用DCS操控系統(tǒng)的鍋爐發(fā)電系統(tǒng)相較以前，其穩(wěn)定性、安全性、可靠性以及節(jié)能性都有了很大提升，不僅方便了企業(yè)員工的工作，還間接地提升了企業(yè)的效益，降低了發(fā)生安全事故的概率。將DCS系統(tǒng)完美地融入到電企等需要電腦自動化操作的行業(yè)中，這些行業(yè)的快速發(fā)展和不斷完善也將會不斷推動DCS系統(tǒng)的發(fā)展，推動社會的發(fā)展，方便人們的工作。只有保證不斷完善和促進DCS系統(tǒng)的發(fā)展，才能保證人們的電力需求。