DCS系统设计及在电厂热工控制系统的应用

郝伟

摘 要：DCS系统集多种先进技术于一身，不仅包括多级计算机系统，而且还以通讯系统作为连接的纽带，同时还利用显示和控制技术来形成过程控制级和过程监控级，作为集散控制系统，其在当前电厂中得以广泛的应用。文中从电厂热工控制DCS系统设计入手，对DCS在电厂热工控制系统中的优势进行了分析，并进一步对DCS在电厂热工控制系统中的维护与管理进行了具体的阐述。

关键词：DCS；电厂；热工控制系统；维护与管理

1 电厂热工控制DCS系统设计

在进行电厂热工控制DCS系统设计时，其中网络设计是极中极为关键的部分，直接关系到DCS系统的安全性、实效性、扩充性和可靠性，但在进行DCS系统设计时，其功能性也是十分关键的部分，需要进行全面的考虑。

1.1 数据采集系统

DCS系统中的数据采集也可以称为计算机监控系统，通主要是将机组运行过程中的相关参数信息在线检测并处理后，并以画面的形式传送给操作人员，而且还具有自动报警、打印制表等功能，同时对于准确性操作具有极为重要的作用。

1.2 模拟量控制系统

对于电厂热工控制DCS系统而言，其模拟量控制系统的作用在于将汽轮发电机组锅炉、汽机作为整体，予以控制，具体可分成机侧、炉侧模拟量两个控制系统。对于炉侧MCS系统而言，其中主要包括机炉协调控制和汽温调节系统，同时包括送风和引风调节系统、储水箱水位控制系统以及蒸汽温控系统等；对于机侧MCS系统而言，除锅炉给水全程控制、除氧器水位调节作为串级凋节，其他调节皆为单回路调节系统。

1.3 顺序控制系统

电厂热工控制DCS系统中的顺序控制系统，通常被称作程序控制系统，即把机组部分操作程序根据热力系统分为若干个不同的子系统，严格按照规定顺序，对各装置的实际运行状况、逻辑关系等进行判断，并以此为基础发出具体的操作指令，启动机组各设备。顺序控制系统的主要任务在于厂房主机、辅机监控，对参数进行监视，对联锁进行保护。实践中可以看到，虽然SCS系统内容相对比较庞杂，但其控制逻辑却比较简单，而且联锁保护逻辑设计是其核心，因此必须结合现场情况进行具体设计。

1.4 数字电液调节系统

电厂热工控制DCS系统中的数字电液调节系统，是整个电厂热控汽轮发电机组的组成部分，主要是为了对汽轮机转速和功率进行调节，对汽轮机前压力进行控制，并且还可以有效实现机组启停或者故障时的保护与控制。

1.5 锅炉炉膛安全监控系统

电厂热工控制DCS系统中的锅炉炉膛安全监控系统，即燃烧器管理系统，简称BMS，其可在锅炉正常运作、启停模式下，密切、持续的对大量燃烧系统参数值、及设备状态进行监视，通过逻辑运算和判断，结合顺序控制以及连锁设备设计，从而确保燃烧系统设备能够严格按照预定的逻辑顺序操作、处理事故，最终确保电厂锅炉安全运行与热控质量。

2 DCS在电厂热工控制系统中的优势

在当前电厂生产过程中，DCS作为热控系统的重要形式，其不仅可以实现对数据的采集和处理，而且还可以对生产过程进行逻辑控制、监视和报警等功能，实现对设备进行联锁和保护，提高员工的操作水平，在电厂热工控制系统中具有较强的优势。

2.1 兼容性强

由于当前电厂机组需要控制的对象较多，而且被控对象不仅具有较大的延迟性、非线性，而且还会受到较多的干扰，需要对较多的参数进行控制，而且被控对象之间还会相互影响，这无形中就使自动控制系统的设计难度增加。DCS系统属于集控系统，其可以进行复杂和高级的控制运算，具有较好的兼容性，在电厂热工控制系统中具有其他系统无法比拟的优势。

2.2 监控模式全程化

在电厂中应用DCS系统，有交的确保了电厂运行的安全性，而且DCS系统应用后，可以不再需要利用后备监控设备，而且随着技术的水平的提升，CRT监控技术应实现对电厂机组的全面监控。DCS系统具有良好的人机界面，通过大屏幕进行显示，有效的提高了自动化系统的水平，减少了监控人员，降低了成本，而且安全运行水平也得以较大程度的提升，对于电厂预期经济效益的实现具有极为重要的意义。

2.3 辅机DCS控制得以实现

目前随着DCS技术水平的提升，其已经可以在大机组上进行应用，这就使辅助系统DCS控制能够得以更好的实现。对于辅助系统可以采用不同的技术方案实现与DCS控制系统的连接，可以通过辅机直接与DCS相连，也可以将辅助系统集中后，然后与MIS和主机DCS进行连接。当辅助系统与DCS系统有效连接起来后，不仅可以减员增效，而且还可以有效的提高技术和管理水平。

2.4 远程智能I/O

当前，许多DCS生产厂家设计开发了远程智能I/O装置。这种装置是一种独立的系统，由智能前端、现场通讯总线和计算机适配器三部分组成。智能前端是一种测控装置，按放于生产现场，主要的功能是完成A/D、D/A转换、去抖、滤波、热电偶、PID控制和热电阻的测量与变换等，通过很多应用实践，远程智能I/O不仅可以提高DCS系统的安全可靠性，还具备了现场总线的很多优点。

3 DCS在电厂热工控制系统中的维护与管理

3.1 硬件维护与管理

当出现输入/输出模块故障时，通常情况下系统诊断完成，然后将故障模块进行更换即可。但当模块出现故障时，对于一些对专业理论和实践都较为缺乏的技术人员来讲，其很难判断出热控制控制故障，这与技术人员对仪表制造技术缺乏掌握也具有一定的关系。当输入/输出模块出现故障时，通常都会发生在调试或是运行阶段，而且在维护上也需要由生产厂家来进行操作，对于模块的更换一般技术人员是无法做到的。当设备运行过程中发生故障时，在现场会出现异常反应或是报警的情况，在这种情况下，通常也会发现个别组件或是设备不能正常工作，这时现场的技术人员则需要及时对故障的原因进行判斷和处理。对于不能处理的则需要通常工程技术人员，由工作人员将现场的故障信息提供给工程技术人员，在安全保护措施都到位的情况下进行维修。当操作员站出现死机故障时，通常情况下都有着复杂的原因，但也不能忽视人为操作的影响，这种故障发生时，通常情况下通过对控制逻辑进行修改，更新下载软件，然后再次对设备进行启动，则故障即可解决。

3.2 软件的维护与管理

要及时备份应用软件，记录所有的变化；及时保存修改的数据库，同时也要做好备份；检测与测试软件时，要检测每个级别的权限，对软件功能进行测试；要对软件的管理、更新、修改做好规范；要有良好的系统病毒保护防范软件；在设备运行阶段或进行维护时，要有严格的保护和隔离措施；当有的操作站在运行时有故障发生，要在保证可用的操作员站能够继续运行并能够完成监测工作的前提下，进行故障排除，假如有故障没有办法排除，要依据设备运行的状态进行故障排查和排除；强化设备和软的监督检查制度，要保证工作人员能够做出迅速反应并采取相应的维护与维修对策。

4 结束语

目前在电厂机组中DCS系统得以广泛的应用，而且随着技术的发展也不断的完善，其前景越来越好，而且300MW机组上已全面采用了DCS系统，通过DCS系统的应用，有效的确保了电厂的安全生产，同时也使电厂的经济效益得以更好的实现，DCS系统以其超过于其他控制系统的优势展现出无限的生机。

参考文献

[1]朱春凤，吴杨辉，张猛.DCS在电厂热工控制方面的应用[J].商情，2011（47）.

[2]陈瑞军.DCS在电厂中的应用及发展方向探讨[J].内蒙古电力技术，2007（6）.

[3]曹汝鹏.浅谈DCS在电厂应用的提高[J].内蒙古石油化工，2010（1）.