熱工自動(dòng)化DCS控制系統(tǒng)在火電廠的應(yīng)用分析

尤濤

摘要：改革開(kāi)放以來(lái)，我國(guó)社會(huì)經(jīng)濟(jì)得到了持續(xù)發(fā)展，人們的生活水平逐步提高，各類(lèi)用電設(shè)備走進(jìn)了人們的生活和工作當(dāng)中。目前我國(guó)的電力系統(tǒng)中火力發(fā)電量占總發(fā)電量的70%以上，這就對(duì)火力發(fā)電廠的發(fā)電能力、安全性及穩(wěn)定性提出了更高的要求。自動(dòng)化控制理論可以有效的保證我國(guó)電力事業(yè)完成現(xiàn)代化改革創(chuàng)新，本文通過(guò)對(duì)熱工自動(dòng)化DCS控制系統(tǒng)在火電廠的應(yīng)用進(jìn)行分析，并探討將來(lái)火力發(fā)電自動(dòng)化的發(fā)展趨勢(shì)。

關(guān)鍵詞：自動(dòng)化；熱工機(jī)組；火電廠

1前言

近年來(lái)我國(guó)火力發(fā)電行業(yè)的熱工自動(dòng)化水平有著明顯的提升，其中熱工自動(dòng)化DCS控制系統(tǒng)在保障火力發(fā)電廠發(fā)電能力、安全性及穩(wěn)定性方面起著越來(lái)越重要的作用。電廠熱工自動(dòng)化作為一項(xiàng)重要的現(xiàn)代科技，可以預(yù)見(jiàn)到其發(fā)展前景十分廣闊。

2熱工自動(dòng)化DCS控制系統(tǒng)的應(yīng)用

人們對(duì)自動(dòng)化控制理論的研究分為三個(gè)過(guò)程，第一，經(jīng)典控制理論；第二，現(xiàn)代控制理論；第三，智能控制理論。值得注意的是這三種理論并非單純的延續(xù)關(guān)系還有著相互配合共存的關(guān)系。熱工自動(dòng)化DCS控制系統(tǒng)在自動(dòng)化控制系統(tǒng)中屬于較為先進(jìn)和完善的控制系統(tǒng)，其中DCS是分布式控制體統(tǒng)的簡(jiǎn)稱(chēng)，因?yàn)槠浼夹g(shù)特點(diǎn)有被稱(chēng)之為集散控制系統(tǒng)，DCS控制系統(tǒng)在火電廠的應(yīng)用可以有效的降低運(yùn)營(yíng)成本、提高穩(wěn)定性和安全性。

2.1熱工自動(dòng)化DCS控制系統(tǒng)

熱工自動(dòng)化DCS控制系統(tǒng)主要包括五個(gè)子系統(tǒng)：第一，DAS數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的主要作用是對(duì)熱工機(jī)組進(jìn)行在線(xiàn)監(jiān)測(cè)，計(jì)算熱工機(jī)組運(yùn)行過(guò)程中的數(shù)據(jù)生產(chǎn)對(duì)應(yīng)的參數(shù)，并以畫(huà)面的形式在顯示器上呈現(xiàn)給電廠操作人員。系統(tǒng)中包含的自動(dòng)報(bào)警機(jī)制可有效的對(duì)機(jī)組性能指標(biāo)進(jìn)行計(jì)算，提高現(xiàn)場(chǎng)操作人員的準(zhǔn)確性進(jìn)而保證電廠運(yùn)行的穩(wěn)定性。第二，MCS系統(tǒng)主要作用是對(duì)生產(chǎn)過(guò)程中水、風(fēng)等鍋爐和汽輪機(jī)的相關(guān)變量進(jìn)行控制，同時(shí)調(diào)節(jié)汽輪機(jī)組的運(yùn)行負(fù)荷進(jìn)而保證機(jī)組運(yùn)行的經(jīng)濟(jì)型。MCS作為一個(gè)模擬量控制系統(tǒng)，可以分為控制鍋爐側(cè)的協(xié)調(diào)、蒸汽溫度控制、引風(fēng)控制、水箱水位控制的部分，以及控制汽輪側(cè)的水系統(tǒng)調(diào)節(jié)、除氧器水位調(diào)節(jié)的部分。第三，SCS系統(tǒng)可以根據(jù)運(yùn)行規(guī)定的順序?qū)峁┰O(shè)備運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行邏輯判斷，并根據(jù)判斷結(jié)果對(duì)設(shè)備發(fā)出控制指令，確保熱工機(jī)組中的各個(gè)部分按照規(guī)定的順序啟動(dòng)，進(jìn)而保證機(jī)組的安全性。SCS的主要控制對(duì)象是電廠內(nèi)的主機(jī)和輔機(jī)，實(shí)現(xiàn)機(jī)組的自動(dòng)開(kāi)關(guān)機(jī)的同時(shí)對(duì)其運(yùn)行參數(shù)進(jìn)行監(jiān)控，得益于其采用了分層設(shè)計(jì)，通過(guò)控制方面運(yùn)用的優(yōu)先級(jí)技術(shù)，可以有效的保證在較短時(shí)間內(nèi)完成機(jī)組按照順序控制。第四，DEH系統(tǒng)主要針對(duì)汽輪機(jī)組的轉(zhuǎn)速、功率、壓力等參數(shù)進(jìn)行控制，是提高電廠能源利用率的重要手段，同時(shí)在汽輪機(jī)組發(fā)生故障時(shí)能對(duì)機(jī)組中重要的設(shè)備進(jìn)行保護(hù)。第五，F(xiàn)SSS系統(tǒng)通過(guò)對(duì)鍋爐爐膛運(yùn)行情況監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)的計(jì)算分析，并根據(jù)實(shí)際生產(chǎn)情況作出自動(dòng)調(diào)整，可以對(duì)燃燒系統(tǒng)中的主要設(shè)備進(jìn)行控制。由此保證鍋爐在運(yùn)行過(guò)程中的安全性和穩(wěn)定性。

2.2熱工自動(dòng)化DCS控制系統(tǒng)的應(yīng)用

應(yīng)用熱工自動(dòng)化DCS控制系統(tǒng)的的優(yōu)勢(shì)主要體現(xiàn)在以下三個(gè)方面：首先，DCS控制系統(tǒng)具有良好的兼容性，可以對(duì)電廠生產(chǎn)過(guò)程中的各個(gè)設(shè)備進(jìn)行科學(xué)有效控制，在保證機(jī)組安全穩(wěn)定的前提下，自動(dòng)化控制還能有效的提高廠生產(chǎn)效率。通過(guò)直接將機(jī)組運(yùn)行的實(shí)際情況展示給操作人員，可以大大提高電廠操作人員的工作效率繼而降低整個(gè)電廠運(yùn)營(yíng)成本。其次，DCS 控制系統(tǒng)可以對(duì)熱工機(jī)組及時(shí)的維護(hù)與管理，通過(guò)是測(cè)試數(shù)據(jù)表明，該系統(tǒng)可以及時(shí)發(fā)現(xiàn)設(shè)備運(yùn)行中發(fā)生的故障問(wèn)題，并以迅速通知操作人員，操作人人員根據(jù)實(shí)際情況對(duì)設(shè)備記性維護(hù)和管理，利用這種方式大大縮小了熱工機(jī)組故障的影響范圍，進(jìn)而保障了機(jī)組的運(yùn)行可靠性。最后，DCS 控制系統(tǒng)擁有遠(yuǎn)程控制輸入和輸出功能，在熱工機(jī)組運(yùn)行過(guò)程中可對(duì)其進(jìn)行遠(yuǎn)程操控，尤其對(duì)于一些操作人員無(wú)法在現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行處理的特殊工序，DCS 系統(tǒng)都可以實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程控制和運(yùn)行過(guò)程數(shù)據(jù)處理的及時(shí)性，共同保證了電廠熱工機(jī)組的運(yùn)行安全性。

3火電廠熱工自動(dòng)化DCS控制系統(tǒng)的發(fā)展趨勢(shì)

為進(jìn)一步提高火電廠熱工自動(dòng)化程度，如何科學(xué)的使用DCS控制系統(tǒng)并引進(jìn)其他先進(jìn)的自動(dòng)控制輔助系統(tǒng)，是當(dāng)下火電廠熱工自動(dòng)化的主要發(fā)展方向。

3.1DCS與PLC結(jié)合使用

PLC是一種具有可編程工程的儲(chǔ)存器，通過(guò)對(duì)系統(tǒng)本身的程序進(jìn)行儲(chǔ)存，并運(yùn)算指令進(jìn)行分析執(zhí)行。PLC相對(duì)于DCS有著使用靈活、造價(jià)低等優(yōu)勢(shì)，所以在電廠的實(shí)際運(yùn)行管理過(guò)程，火電廠中管理人員會(huì)選擇DCS系統(tǒng)對(duì)熱工機(jī)組等穩(wěn)定程度要求高的生產(chǎn)工序進(jìn)行控制，而在輔助車(chē)間中通常使用PLC控制系統(tǒng)。

3.2引入IGDS系統(tǒng)

通過(guò)引進(jìn)工業(yè)領(lǐng)域目前最為先進(jìn)的IGDS 工業(yè)圖形顯示系統(tǒng)，IGDS的作用能夠使DCS系統(tǒng)的人機(jī)交互界面整體效果提升、顯示速度更快、監(jiān)控畫(huà)面增多，通過(guò)IGDS的使用可以使電廠操作人員的勞動(dòng)強(qiáng)度降低、工作效率提升。

3.3發(fā)電機(jī)組運(yùn)行檢修維護(hù)方面

目前我國(guó)的電力市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)愈加激烈，為了企業(yè)更好的生存和發(fā)展，生產(chǎn)管理系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)扁平化和集約化是發(fā)電行業(yè)管理發(fā)展的新趨勢(shì)。科學(xué)運(yùn)用熱工自動(dòng)化DCS控制系統(tǒng)在提高機(jī)組利用率的同時(shí)，不斷減少生產(chǎn)操作人員的數(shù)量，培養(yǎng)專(zhuān)業(yè)的檢修隊(duì)伍對(duì)于提高電廠的勞動(dòng)生產(chǎn)率起著至關(guān)重要的作用。

結(jié)語(yǔ)：

綜上所述，熱工自動(dòng)化系統(tǒng)是目前火電廠發(fā)電過(guò)程起著必不可少的作用，其運(yùn)行的穩(wěn)定性和安全性對(duì)于電網(wǎng)和社會(huì)關(guān)系重大。文章通過(guò)對(duì)熱工自動(dòng)化DCS控制系統(tǒng)的組成部分解析，以及其在電廠中的應(yīng)用對(duì)降低生產(chǎn)成本、提高穩(wěn)定性、提高安全性方面進(jìn)行了深入淺出的分析，針對(duì)火電廠熱工自動(dòng)化DCS控制系統(tǒng)的發(fā)展趨勢(shì)提出了一定的展望。電廠及其上游其業(yè)應(yīng)該高度重視熱工自動(dòng)化方面學(xué)習(xí)和研究，不斷加大科研投入，熱工自動(dòng)化技術(shù)應(yīng)用前景必將更為廣闊，同時(shí)也對(duì)我國(guó)的可持續(xù)發(fā)展做出重要貢獻(xiàn)。

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