大中型火电厂DCS电气控制系统改造及应用探究

朱绍群

摘 要 现今，信息技术和计算机技术被广泛应用在社會的各个领域。而在大中型火电厂控制系统中主要以DCS系统为主，该系统能够显著提高电厂控制系统的自动化程度，以改善控制质量和控制效率，推动火电厂电气控制的管理水平。本文从DCS电气控制系统的功能特点出发，指出DCS控制系统在大中型火电厂应用过程中所存在的问题，并提出相应的优化策略。

关键词 火电厂;DCS电气控制系统;改造;应用

近年来，DCS控制系统广泛应用在大中型火电厂的电气控制系统中。该系统是在微处理器的基础上，利用多级计算机系统和通信网络来实现采集、控制、监视和操作功能，以便能够及时获取现场的实际运行数据，进而调整锅炉燃烧状态，使其始终保持燃烧充分的良好状态，满足节能环保的要求[1]。

1火电厂DCS控制系统的特点

火电厂DCS控制系统主要由控制网络层、子系统和现场设备层三部分组成。其中，各个系统中均是采用标准化、模块化和开放化的模式，并通过通信局域网来实现数据信息的接收和发送。这种开放化和模块化的模式有利于应对新增系统或者系统变更的情况，只需要在原系统的基础上增加相应数量的计算机，并连接到通信网络中，即可实现新增功能，而不影响原有系统的运行[2]。同时，DCS控制中的组态软件可以根据流程的差异性进行调整，工作人员只需要在掌握测量信号和控制信号关系的基础上进行合理的调整即可改变控制系统的功能。DCS系统结构中都采用一定的容错设计，因此在系统运转过程中，一旦某台计算机出现故障问题也不会影响其他计算机的正常工作。同时，计算机技术提供了顺序控制、连续控制、批量处理等多种算法，并可以有效融合，灵活组成，确保控制功能的全面完整。

2DCS自动控制系统的主要功能

2.1 调节炉膛负压

锅炉燃烧自动控制系统的重要参数就是炉膛负压。通常情况下，炉膛负压自动控制是通过调节引风机入口风门开度而实现的，其负压值一般需要控制在-20至-100Pa的范围内，使其保持微负压的工作状态。引风机入口风门的开度直接关系着引风量的大小，而引风控制的前馈量是送风量。两者之间基本呈正比例关系，即送风OP增加，引风OP也增加;送风OP降低时，引风OP也需要在适当的时间范围内被减少[3]。

2.2 控制锅炉送风

锅炉燃料在燃烧过程中，锅炉需要适当的送风以保障锅炉正常的燃烧，并通过控制送风量来提高锅炉燃烧的经济性能。然后对一些常用参数做出调节，同时结合送风机挡板开度的调节，使得送风量处于合理的控制范围，最大程度上提高燃料的燃烧性能。

3DCS对大中型火电厂电气控制系统的改造及应用

3.1 提高DCS控制系统中输入信号的稳定性和可靠性

DCS控制系统输入信号的稳定可靠才能有效保障控制系统的精确性。一方面，需要保障控制系统中电气设备和零部件的可靠性，减少因零部件自身故障问题造成的信号传输故障，另一方面，主界面的功能模块需要不断更新设计，优化控制系统的性能，使控制系统对于喜好的获取更加高效精准。

3.2 完善DCS电气控制系统的预警系统

DCS电气控制系统中的预警系统主要是为了实现对锅炉运行的监督，加强安全保障。这样能够及时发现锅炉设备的故障问题。因此，预警系统设计要具有人性化和智能化的特点，在设计中充分应用当前智能技术、网络一体化技术等进行完善。与此同时，预警系统的完善需要充分结合锅炉系统的操作流程和相关设备的维修情况，全面掌握各项维护和保养信息，以准确分析出锅炉设备的实际运转情况，使其相互配合，提高DCS电气自动化锅炉设备的运行效率和运行质量。

3.3 电气控制系统纳入DCS方式

电气控制系统中纳入DCS方式，主要体现在利用DCS的逻辑组态功能，对电气设备及热控设备实行分散控制的方式来实现设备的控制与监控功能。一方面，将DCS的数据采集系统连接至现有电气控制系统中;另一方面，将接收信号转换成DCS可识别的信号接入到DCS系统中进行数据处理并传输至控制中心。这样能够有效实现电气控制系统对电气设备和热控设备的集中监控和控制。

3.4 现场层与控制层的改造及应用

现场层的改造主要是将一次设备按照电压等级进行划分，并将现场层的各项开关量信号传输至DCS系统，然后再利用现场专用缆线将相应的电气量信号传输至DCS系统。控制层的改造主要是将控制柜作为控制层的核心控制单元。同时，鉴于大中型发电厂对电气控制系统的数据采集、分析和运算等方面的要求较高，因此，控制层的二次设备则为主控单元模块[4]。

3.5 监控层与功能层的改造与应用

由于DCS与电气控制系统在PC机和网络接口的应用方面相似，则电气控制系统需要直接考虑面向对象转变为与DCS逻辑控制要求相一致的梯形图，同时考虑利用DCS系统直接利用以模拟变量为控制要求的功能模块。同时，在电气控制系统中直接引入自动化控制协定服务器，使得人机界面软件在监控功能方面更加高速、全面。对于功能层的改造，主要表现在利用DPU中的电气量输入模块实现数据采集，并利用主控模块实现对电气系统零部件的逻辑控制，以实现对现场设备的控制动作。

4结束语

总而言之，DCS电气控制系统的改造及应用能够有效改善大中型火电厂的运行效率和监控能力，因此，相关工作人员应该加强对DCS系统的研究和应用，更好地推动火电厂高效、安全、稳定的发展。

参考文献

[1] 李涛.电气控制系统故障诊断及维修技巧[J].中国设备工程，2020 （10）：170-171.

[2] 李红伟.大中型火电厂DCS电气控制系统改造及应用[J].中小企业管理与科技（下旬刊），2019（2）：195-196.

[3] 李文，梁庚.基于DCS的大中型火电厂电气控制系统的改造及应用[J].电气应用，2012，31（1）：63-67，71.

[4] 朱永昶，严红滨.火电厂DCS改造后集控电气系统控制方式的变化及对策[J].浙江电力，2003（3）：26-28.