火電廠DCS 熱控自動化安裝調試分析

衛夢超 江蘇華電吳江熱電有限公司

火電廠模擬機對人員培訓、故障模擬、組態驗證等具有重要作用，是提升火電廠運行人員能力水平的重要工具。許多專家學者對火電廠模擬機進行研究設計：張明明設計某電廠1000MW 超超臨界機組的模擬機系統，重點介紹鍋爐系統、汽輪機系統、電氣系統的建模方法；黃旭明介紹基于LN2000系統的虛擬DCS 開發過程，闡述Level1 各種仿真技術的區別與聯系；張金山介紹半實物仿真技術、過程系統建模基本方法以及半實物仿真中分布式控制系統性能測試方法；高叔開等介紹激勵式仿真機的設計方法，并以INFI-90DCS 系統為例，介紹激勵式DCS與仿真模型實時交換數據的方法。

一、DCS 的理論概述

DCS 英文全稱為Distributed Control System，中文名稱叫集散控制系統，DCS 是一個以微處理器為基礎結構的控制系統。DCS 在實際運用中具備分散的控制功能和集中的現實操作，其本身的設計結構具備多層級合作自治的結構形式，也因為該系統的設計理念和設計原理，其也被稱之為分散控制系統或者分布式計算機控制系統。該系統在諸多領域都發揮著重要的作用，例如電力行業、冶金行業、石油化工行業等，都可以看到該系統的身影。

二、電廠熱控自動化現狀

當前，火電廠熱控自動化領域中，其主廠房控制系統常常采用的是DCS，輔助車間采用的是PCL。其主要原因在于，DCS 系統早期價格較高，而輔助車間在實際工作過程中，是可以出現中斷的，因此，輔助車間對相應的系統可靠性與穩定性的要求不高，同時，在輔助車間所采用的系統對相應的模擬量控制相關要求也比較少，為有效控制成本，所以通常在輔助車間中所采的大多是PCL 系統。在火電廠熱動自動化中，主廠房中的發電機與鍋爐對控制系統的可靠性與穩定性有著較高的要求，同時，還要求系統信號中要有著一定比例的模擬量，更加注重系統的性能，因此，在系統應用中更多的使用價格較高的DCS。表示模糊控制的鍋爐壓力領域中，AP 論域能夠充分表示兩個運行周期中鍋爐壓力變化情況。相應的周期在經過自動調整后，相關負荷會在出現大幅度變化時，相應的控制響應速度會有一個很大幅度的提升。需要注意的是，鍋爐的實際情況以及所采用的煤炭資源質地都會在一定程度上影響到調節的效果。從隸屬度曲線所邊線出來的交錯重疊情況看，可以了解到，在參數變化領域中，模糊控制算法有著很強的適應性，這一點能夠從鍋爐的實際運行中看出。

三、中型火電廠DCS 的基本組成和特點

DCS 是大中型火電廠最常用的自面向功能和對象而實現的“站”為基本單元構成控制層，專門設計的分布式動態實時數據庫用于管理分布在各站的系統運行所需的全部數據。系統網絡可采用星形、環形或樹形結構，實現物理和邏輯上的完全冗余，達到了多重化冗余；網絡服務軟件同網絡硬件共同實現站與站之間的通信并通過分布式實時數據庫實現全局信息共享。隨著機組容量的不端擴大，監控點數的不斷增加，網絡通信速度也隨之提高。越來越多的DCS 的網絡層開始采用高速以太網用于數據傳輸，為克服以太網通信的“不確定性”和網絡遲延而造成控制性能的降低，采用了更先進的基于優先級的數據傳輸策略和基于高速交換機的網絡設備，從而可以保證通信和控制的實時性。監控層中的各個工作站的劃分以功能相對自治為原則，不同的功能用不同的工作站來實現。

四、DCS 熱控自動化安裝調試的相應措施

（一）火焰檢測器

在火電廠的運行生產中，杜絕火災問題出現是其最重要的工作，而其中最關鍵的因素就是火焰檢測器的質量是否符合其相關標準。在進行火檢的過程中，由于火焰檢測器信號是根據具體的情況輸出的，一直處于運動狀態，這就會在一定程度上影響信號輸出的穩定性，進而導致火焰檢測器的檢測結果出現問題。在進行DCS 熱控自動化安裝調試時，為了能夠提高檢測器的檢測效果，就需要相關技術人員不斷完善其性能，讓其能夠達到熱控自動化安裝調試的需要。

（二）結構設計

火力發電基于DCS 的具體結構和特點，針對其效用發揮進行了功能的設計。從實踐應用來看，其功能所強調的內容比較多，具體包括了現場的數據信息采集、運行狀態的監視與報警、對服務器的日志管理等。基于實踐分析可以發現，在功能設計的基礎上，硬件系統表現出了比較突出的優勢，即其能夠在惡劣的工況條件下維持穩定與可靠。而且硬件系統的維修便捷性比較突出，工藝先進行表現也比較突出。就系統底層的漢化軟件平臺利用來看，其處理功能比較強大，所以利用該平臺，復雜的組態控制目標可以實現，而且該平臺的使用對高級控制算法也有比較顯著的支持。不僅如此，在系統設計的時候，因為采用的是具有合適性的榮譽配置，而且強調了診斷至模件級的自診斷功能，所以系統本身的運行具有高度的可靠性。通過整體的利用分析來看，控制系統在功能和物理上真正分散，DCS 整個系統的可利用率實現了明顯的提升，從總結的數據來看，其可利用率達到了99.9%，這對于系統的火力發電高效性有突出的現實價值。

五、結束語

基于DCS 的大中型電廠電氣系統的改造對于發電企業的經濟運行具有重要的意義。電廠電氣系統納入DCS 后，改造的系統將原獨立運行的測控裝置和自動裝置納入到DCS 體系中，通過DCS 大的網絡層和監控層軟件，實現了將電氣系統包括在內的機、爐、電的協調控制、故障分析和運行管理，提高了整個發電廠的自動控制和運行管理水平。