火电厂DCS 热控自动化安装调试分析

卫梦超 江苏华电吴江热电有限公司

火电厂模拟机对人员培训、故障模拟、组态验证等具有重要作用，是提升火电厂运行人员能力水平的重要工具。许多专家学者对火电厂模拟机进行研究设计：张明明设计某电厂1000MW 超超临界机组的模拟机系统，重点介绍锅炉系统、汽轮机系统、电气系统的建模方法；黄旭明介绍基于LN2000系统的虚拟DCS 开发过程，阐述Level1 各种仿真技术的区别与联系；张金山介绍半实物仿真技术、过程系统建模基本方法以及半实物仿真中分布式控制系统性能测试方法；高叔开等介绍激励式仿真机的设计方法，并以INFI-90DCS 系统为例，介绍激励式DCS与仿真模型实时交换数据的方法。

一、DCS 的理论概述

DCS 英文全称为Distributed Control System，中文名称叫集散控制系统，DCS 是一个以微处理器为基础结构的控制系统。DCS 在实际运用中具备分散的控制功能和集中的现实操作，其本身的设计结构具备多层级合作自治的结构形式，也因为该系统的设计理念和设计原理，其也被称之为分散控制系统或者分布式计算机控制系统。该系统在诸多领域都发挥着重要的作用，例如电力行业、冶金行业、石油化工行业等，都可以看到该系统的身影。

二、电厂热控自动化现状

当前，火电厂热控自动化领域中，其主厂房控制系统常常采用的是DCS，辅助车间采用的是PCL。其主要原因在于，DCS 系统早期价格较高，而辅助车间在实际工作过程中，是可以出现中断的，因此，辅助车间对相应的系统可靠性与稳定性的要求不高，同时，在辅助车间所采用的系统对相应的模拟量控制相关要求也比较少，为有效控制成本，所以通常在辅助车间中所采的大多是PCL 系统。在火电厂热动自动化中，主厂房中的发电机与锅炉对控制系统的可靠性与稳定性有着较高的要求，同时，还要求系统信号中要有着一定比例的模拟量，更加注重系统的性能，因此，在系统应用中更多的使用价格较高的DCS。表示模糊控制的锅炉压力领域中，AP 论域能够充分表示两个运行周期中锅炉压力变化情况。相应的周期在经过自动调整后，相关负荷会在出现大幅度变化时，相应的控制响应速度会有一个很大幅度的提升。需要注意的是，锅炉的实际情况以及所采用的煤炭资源质地都会在一定程度上影响到调节的效果。从隶属度曲线所边线出来的交错重叠情况看，可以了解到，在参数变化领域中，模糊控制算法有着很强的适应性，这一点能够从锅炉的实际运行中看出。

三、中型火电厂DCS 的基本组成和特点

DCS 是大中型火电厂最常用的自面向功能和对象而实现的“站”为基本单元构成控制层，专门设计的分布式动态实时数据库用于管理分布在各站的系统运行所需的全部数据。系统网络可采用星形、环形或树形结构，实现物理和逻辑上的完全冗余，达到了多重化冗余；网络服务软件同网络硬件共同实现站与站之间的通信并通过分布式实时数据库实现全局信息共享。随着机组容量的不端扩大，监控点数的不断增加，网络通信速度也随之提高。越来越多的DCS 的网络层开始采用高速以太网用于数据传输，为克服以太网通信的“不确定性”和网络迟延而造成控制性能的降低，采用了更先进的基于优先级的数据传输策略和基于高速交换机的网络设备，从而可以保证通信和控制的实时性。监控层中的各个工作站的划分以功能相对自治为原则，不同的功能用不同的工作站来实现。

四、DCS 热控自动化安装调试的相应措施

（一）火焰检测器

在火电厂的运行生产中，杜绝火灾问题出现是其最重要的工作，而其中最关键的因素就是火焰检测器的质量是否符合其相关标准。在进行火检的过程中，由于火焰检测器信号是根据具体的情况输出的，一直处于运动状态，这就会在一定程度上影响信号输出的稳定性，进而导致火焰检测器的检测结果出现问题。在进行DCS 热控自动化安装调试时，为了能够提高检测器的检测效果，就需要相关技术人员不断完善其性能，让其能够达到热控自动化安装调试的需要。

（二）结构设计

火力发电基于DCS 的具体结构和特点，针对其效用发挥进行了功能的设计。从实践应用来看，其功能所强调的内容比较多，具体包括了现场的数据信息采集、运行状态的监视与报警、对服务器的日志管理等。基于实践分析可以发现，在功能设计的基础上，硬件系统表现出了比较突出的优势，即其能够在恶劣的工况条件下维持稳定与可靠。而且硬件系统的维修便捷性比较突出，工艺先进行表现也比较突出。就系统底层的汉化软件平台利用来看，其处理功能比较强大，所以利用该平台，复杂的组态控制目标可以实现，而且该平台的使用对高级控制算法也有比较显著的支持。不仅如此，在系统设计的时候，因为采用的是具有合适性的荣誉配置，而且强调了诊断至模件级的自诊断功能，所以系统本身的运行具有高度的可靠性。通过整体的利用分析来看，控制系统在功能和物理上真正分散，DCS 整个系统的可利用率实现了明显的提升，从总结的数据来看，其可利用率达到了99.9%，这对于系统的火力发电高效性有突出的现实价值。

五、结束语

基于DCS 的大中型电厂电气系统的改造对于发电企业的经济运行具有重要的意义。电厂电气系统纳入DCS 后，改造的系统将原独立运行的测控装置和自动装置纳入到DCS 体系中，通过DCS 大的网络层和监控层软件，实现了将电气系统包括在内的机、炉、电的协调控制、故障分析和运行管理，提高了整个发电厂的自动控制和运行管理水平。