电厂热工控制DCS系统设计与运用维护的探析

王娟娟

【摘要】DCS系统即集散控制系统，是基于对传统计算机控制系统应用优势与不足的研究，形成的4C技术。DCS系统主要有计算机、显示以及通信和控制四个模块组成，是基于现代微型计算机局域网的一种安全、高效控制系统。本文将对DCS系统设计要点及其应用维护进行了探讨分析，以供相关从业人员借鉴参考。

【关键词】电厂热工控制；DCS系统；设计要点；运用；维护

一、电厂热工控制DCS系统的设计要点

电厂热工控制DCS系统中的网络设计对整个DCS系统的安全可靠性、实效性以及扩充性等，具有至关重要的作用。同时还要全面考虑电厂热工控制DCS系统的功能性设计，即DAS（数据采集系统）、MCS（模拟量控制系统）、SCS（顺序控制系统）以及DEH（数字电液调节系统）和FSSS （锅炉炉膛安全监控系统），具体分析如下：

1、数据采集系统。对于电厂热工控制DCS系统而言，数据采集系统通常又称作计算机监控系统，其作用在对机组实际生产过程中的相关参数信息在线检测，经处理运算后，以CRT画面的形式，将其传送给操作人员。对于数据采集系统而言，其可以根据实际情况，进行自动报警、打印制表以及计算性能指标等，同时也可以有效提高具体操作的准确性。

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，比如除氧器压力、凝汽器水位调节系统以及水位调节系统和溺式水箱水位调节系统。对于模拟量控制系统而言，其价值在于对生产中用到的水、风以及燃料等变量，进行闭环自动调节，同时还要控制整个单元机组负荷。

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。因该系统指令优先级分层设计，所以炉侧顺序控制内容应当包括引风机、送风机以及炉膛吹灰系统；对于机侧顺序控制系统而言，其主要有汽机润滑油、定冷水以及胶球清洗等系统。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。

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。

二、DCS系统在电厂热工控制中的运用

DCS系统而言采用的主要控制模式为局部控制独立工作站，各站点间的数据信息传递，主要依赖局部网络通信；DCS在电厂热控中的运用，大幅度提高了电厂发电机组热控数据信息采集、处理、过程与逻辑控制以及设备运行监视、报警和联锁和保护效率。

1、DCS系统兼容性强。电厂机组热工控制系统，由于其控制对象具有繁杂及庞大性的特点，因此利用DCS控制系统，由于其具有较强的兼容性，可以对多种对象进行自动化控制，而且自动化运行效率及热控机组的自动化控制水平都会有较大程度的提升，能够更好的满足当前电厂热工控制自动化系统的要求。

2、DCS系統的应用，可确保电厂机组的安全运行。在DCS在热工控制系统中进行应用过程中，有效的确保了电厂机组运行的安全性。DCS系统大屏幕显示技术可以将机组运行的数据信息有效的显示出来，人机操作界面更加人性化，人机操作的过程中更加简单，具有较强的智能化和自动化特点，不仅有效的降低了操控人员的工作强度，而且还能够降低运行成本，确保电厂机组运行的安全，对各种安全事故的发生起到了有效的防范作用。

3、DCS系统与辅助系统。在当前一些大型电厂中，DCS系统与辅助系统有效的连接在一起，确保了集中控制的实现。同时主机DCS系统有效的实现与辅助系统的连接，同时还可以将MIS与主机DCS系统有效的连接在一起，这样有效的提高了机组运行的效率，有利于电厂减员增效目标的实现，同时对于电厂技术管理的提升也起到了极其重要的意义。

4、DCS远程控制。首先是智能前端。所谓智能前端，即现场总线部分，其可实现A/D之间的互相转换、电热组转变以及PID控制；其次是现场通讯总线。具体的表现方式为数字串行，其可支持多元化的运行模式。最后是通讯适配器。该设备主要是对整个信息区域进行协调和控制，并且将各主控系统间的数据信息有效的交换。

三、DCS在电厂热工控制系统中的管理与维护

1、硬件管理与维护。（1）输入输出模块的故障都是由系统诊断与修复的，一旦发现故障，一般的处理方式即为更换模块。由于一般技术人员对仪表制作的核心技术不够了解，同时其自身具备的理论知识也不够扎实，这样就造成其无法有效地发现以及判断由于内部元件老化等原因造成的热工控制模块故障。而在大部分状况下，输入输出模块的故障往往是出现在运行以及调试阶段，一般的工作人员很难完成对模块的更换操作，理论上都是需要由生产厂家对模块进行维修。（2）在现场设备故障的修复与诊断方面，一旦发现某设备或组件出现异常，工作人员必须马上排查故障，找出故障诱因，并及时地进行有效处理。工程技术人员要根据所接收到的故障报告，在做好安全保障措施的前提下开展技术维修工作。

2、 软件管理与维护。（1）及时对应用软件进行备份，严格记录应用软件所有的变化情况，并做到记录的规范性。（2）需要对软件的功能进行严格测试，特别是每个级别的权限在测试过程中更为严格的进行检测。（3）在对软件进行规范化管理，对于软件及时进行更新和修改。（4）对于处于维修或者是运行阶段的设备，则需要采取切实可行的措施做好保护和隔离工作。（5）对于操作站运行过程中存在的故障，则需要在确保操作员正常监测和操作站正常运行的基础上进行故障排除和维修操作，对于无法排除的故障，则需要根据设备运行的状态，采取切实可行的方法来对故障进行排查。（6）对于操作员站无法正常运行时，则需要采取停电或是电路控制器调节等措施来确保运行的停止。（7）为了确保软件运行的稳定性，则需要对软件及设备监管制度进行完善，采取切实可行的措施来对中央处理器和设备电源灯等故障进行处理，确保故障处理的及时性和快速性。

结束语

随着自动化技术的快速发展，当前国内电厂热工自动化控制为电力事业的发展提供了重要的基础和保障。电厂热工控制主要是基于DCS系统的热工优化控制平台，以DCS结构、基本功能为支撑，可有效实现电厂热工优化控制。

参考文献：

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[3]朱春风，昊杨辉.DCS在电厂热工控制方面的应用[J].商情，2011（47）.