大中型火电厂DCS电气控制系统改造及应用

李红伟

（东方电气集团东方锅炉股份有限公司，成都611731）

1 引言

DCS 控制系统是在微处理器的基础上，由过程监控级和过程控制级构成的多级计算机系统，这种系统通过应用通信网络进行控制、采集、监视和操作的过程控制站、计算机站和数据采集站，及时地进行现场的数据采集，满足了锅炉燃烧状况良好的要求，节省了大量的能源。

2 火电厂DCS 控制系统的特点

目前，我国新建的火电厂普遍都采用了DCS 控制系统，图1是火电厂DCS 控制系统图。

2.1 开放性

在DCS 系统设计过程中，技术人员需要使用标准化、模块化、开放化的模式，应用通讯局域网的方式，及时地接收和发送各项数据和信息，在遇到需要扩充、变更系统功能的情况下，可以增加计算机的数量，并和系统通讯网络连接起来，这样就不会影响计算机的正常运行。

2.2 灵活性

图1 火电厂DCS 控制系统图

组态软件是根据流程的差异性进行生产的，这就要求相关人员充分了解测量信号和控制信号的关系，合理地选择计算规律，应用合理的控制规律完成计算，并形成合理的控制系统。

2.3 可靠性

DCS 系统功能会被分散到各个计算机中，这就需要应用容错设计的系统结构，这种结构指的是在某台计算机故障的情况下，不会影响其他计算机，除此之外，计算机功能比较单一，这就需要选择有针对性功能应用制定的软件或结构，为计算机的可靠性提供保障。

2.4 控制功能齐全

计算机算法比较丰富，其将顺序控制、连续控制、批量处理进行了有效融合，为前馈、反馈和自适应提供了保障，这就可以加入必需的算法。DCS 的组成方法具有较强的灵活性，其组成部分是专用的计算机站、工程师站、操作站、服务器和计算机。最下层过程的组成部分是分散式的采集站、现场控制站等，这就需要应用网络的方式，将数据传输到控制中心，实行统一化管理方式，如各个项目的统计报表、优化计算机、故障诊断等。

3 DCS 自动控制系统的主要功能

3.1 控制锅炉汽包水位

为了确保锅炉运行的安全性，相关技术人员需要注重汽包水位等参数，应用给水流量、汽包液位、蒸汽流量调节主给水阀等方式，实现锅炉汽包水位的稳定性。一般而言，锅炉提供的给水调节阀主要有主调节阀和备用阀，其中，主调节阀是DN150，在正常负荷和高负荷运行中发挥着重要作用；备用阀是DN100，在低负荷的应用过程中作用比较明显。锅炉汽包给水控制系统的目标是确保汽包水位在规定的范围内，实现锅炉运行的稳定性，工作原理是在液体汽包液位调节输出后，融合蒸汽流量完成加法运算，并将运算结果设定成给水量定值，并合理地调节偏差，输出后通过执行结构调节给水阀。在蒸汽负荷增加的过程中，汽包内的压力会在一定时间后恢复平衡，这时液位会在蒸发量增加的情况下逐渐下降，给水量不断增加，指导汽包液位恢复到给定位置[1]。

3.2 调节炉膛负压

炉膛负压是锅炉燃烧自动控制系统的重要参数之一，炉膛负压的测量结果直接关系着燃烧控制过程。炉膛负压自动控制是在调节引风机入口风门开度的情况下，确保负压在-20～-100Pa 之间的微负压处于稳定状态，为锅炉系统运行的安全性提供保障。为了控制炉膛负压，技术人员需要改变引风量的大小，在鼓风量稳定的情况下，鼓风量可以作为引风控制的前馈量，在鼓风OP 值增加的情况下，引风OP 值也有所增加，在鼓风OP 值减少的情况下，需要等待一定的时间后，减少引风OP 值。

3.3 控制锅炉送风

锅炉送风自动控制的主要目标是在锅炉添加的燃料在炉膛内燃烧的过程中，自动送入风量，为锅炉燃烧的经济性提供保障。送风自动控制系统的参数有送风压力、煤气压力，在调整送风机挡板开度的过程中，需要自动调节送风压力和煤气压力，进而提升燃料的使用率。

3.4 锅炉过热蒸汽温度自动调节

锅炉过热蒸汽温度调节的原理是应用自制冷凝水喷水装置合理地调整蒸汽温度，根据集汽集箱和减温器出口蒸汽温度的测量结果，合理地调节减温水调节阀的开度、减温水量的温度等，确保温度在430℃到450℃范围内，在集汽集箱出口蒸汽温度升高的过程中，则减温水的水量会自动增加，在汽温降低时，减温水量会减少，进而为蒸汽温度的稳定性提供支持。

4 DCS 在大中型火电厂电气控制应用中的问题

硬接线和现场总线的连接能够将DCS 系统融入火电厂电气控制系统中，使得电气系统的接入方式有所改变，还会影响电气控制系统的电压、功率和电量。同时，CRT 监控能够实时显示不同的监视画面，但各个操作步骤和报警信号都会显示出来，极易为操作人员造成不必要的干扰。并且，在电气卡件输入和输出改造过程中，受造价成本的影响，原有电缆通道的使用超出了设计标准，无法满足DCS 电缆控制和信号分析的实际需求，且新增的电缆会使得电气保护和控制柜的空间变小，无法合理地进行配线和布线工作。除此之外，电气模拟量会在DCS 系统的应用中，使得自身的特性发生变化，无法进行高级的系统分析，这就需要使用微机测控装置输送电流、电压、功率等电气量。

5 应用DCS 的大中型火电厂电气控制系统的优化

5.1 提高DCS 控制系统中输入信号的可靠性

在大中型火电厂电气控制过程中，相关技术人员需要确保选用的控制系统设备和零部件的耐用性和可靠性比较强，避免因配件自身的因素引发传送信号线故障问题。因此，为了提高DCS 控制系统输入信号的可靠性，相关技术人员需要及时设计并更新主界面的功能模块，避免出现控制系统故障问题，准确地判断系统中的信息，为电气自动控制系统的稳定运行提供保障。

5.2 完善DCS 电气控制系统的预警系统

为了完善DCS 电气控制系统中的预警系统，技术人员需要确保相关配置的人性化设计，完善智能、网络一体化的故障预警系统，有效地监督锅炉的运行，确保运行的安全性，避免因机械设备故障影响锅炉系统的正常运行。除此之外，在预防锅炉系统设备故障的过程中，需要严格执行相关管理制度，根据相关机械流程操作，还应该充分考虑锅炉设备的维修使用情况，收集各项维修数据，分析锅炉设备的实际使用情况，及时记录锅炉设备的规律和原因，以确定维护周期，明确各个管理部门的职责，提高DCS 电气自动化锅炉设备的整体效率。

6 结语

综上所述，在大中型火电厂电气控制系统运行过程中，相关技术人员需要积极引进DCS 控制系统，充分发挥控制系统的作用，提高总体布局的合理性、经济性和可靠性，并实行集中控制和分散控制相结合的方式，为控制系统运行的高效性提供保障。