DCS在大型火力发电厂的应用

张俊鹤

【摘要】 随着社会的不断进步，国民经济的日益增长，国家对电力的需求也在不断的加大。同时电力工业作为国民经济的基础，也取得了很大的发展，而随着科学技术的发展，分散控制系统（DCS）已经成为大型火电厂自动化控制技术改进的首选。故在本次研究中，我们对DCS系统在火力发电厂中的应用进行了研究，从而使自动控制系统能够更加良好运行，并提高火力发电厂机组运行的安全性及经济性。

关键词：DCS系统 火力发电厂 应用

中图分类号：G62 文献标识码：A 文章编号：1672-3791（2015）02（b）-0000-00

DCS系统是指通过某种通信网络连接分布在工业现场附近的操作员站及工程师站，从而达到对现场生产设备的集中操作管理及分散控制。控制系统的最主要作用为保证机组安全经济运行，同时还担负着机组主辅机的回路控制、参数控制、顺序控制、联锁保护、参数显示、性能计算、异常报警、趋势和报表输出等功能。衡量电厂企业现代化及生产技术的先进与否的重要指标为电厂热工自动化水平。由此可以看出选用分散控制系统（DCS）己成为火电厂热控改造最主要的方向。

1 分散控制系统的特点

分散控制的基本思想为“管理集中，控制分散”，整个控制系统的任务及目标会分配给各个子系统，而分配方式是之前预订好的，而各个子系统之间进行信息交换。但控制室会将分散控制系统的全部信息集中，从而更加有利于操作人员的集中管理及监视操作。笔者将分散控制系统的特点概括为以下几点：1）使危险性分散，并实现分散控制；2）采用图像显示，监视操作集中，更加有利于科学管理及人机联系的完善；3）扩展控制范围，系统组态和修改参数可在线进行；4）采用分块控制及数据通信，从而使现场配线减少；5）应用冗余结构及自诊断技术，从而使控制系统可靠性提高；6）使用语言为面向控制，操作使用更加简单方便。7）分散控制系统组态灵活，功能齐全、相对与模拟仪表控制系统，操作性和安全性更好。

2 分散控制系统在我国的应用及发展

70 年代末到80 年代初，分散控制系统在我国仅有少数几家化工企业使用，且刚从国外引进。1984 年以后，分散控制系统的应用面面积在逐渐扩大。设备的主要来源为国外进口，我国缺乏分散控制系统设计、安装、调试、运行等管理经验。同时，我国开始开发自己的分散控制系统，开发方式一般采用合资经营、合资生产等多种方式。80年代后期，我国研制并推出“893-IDCN 分布式智能数据测控网络”，系统工程兵学院测控技术研究所开发。此系统具有高可靠性，高精度、高性能和高抗干扰性。90年代后，我国自主研发DCS厂家逐渐增多，其中以上海新华、浙江中控，北京和利时等公司生产的国产DCS产品，逐渐走进了人们的视野，且也更符合国人的使用习惯。

3 采用DCS控制系统的必要性和经济性

3.1 必要性

晶体管电路构成的DDZ -II、III 组合单元仪表为火电厂最常规的自动化仪表。煤耗高、热耗高及故障停机的次数多，仪表准确性差，自动投入率低（一般在60 %左右），保护动作正确率低，运行人员多，长期处于紧张状态且负担重为这类机组的突出问题。而为了使电厂竞争能力提高，必须减人增效，节能降耗。同时随着火电厂监督能力及污染控制的提高，自动化系统可提高燃烧效率，降低有害气体，并且可实时监测，从而使锅炉污染物排放量的检测更加准确、可靠。同时自动化系统可为“诊断性检修”提供准确、可靠的运行状态及数据，保证机组按运行状态进行检修。由此可以看出，采用DCS控制系统是现代化电厂的必然要求。

3.2 经济性

DCS控制系统对各种工况的自适应能力加强，参数更加稳定，从而保持汽温，汽压及含氧量符合标准，燃烧效率也会大大提高，降低了煤耗的同时实现了真正的集控，值班员人数也会大大减少。除此之外，DCS系统可自动报警，工人可根据报警提示及操作指导进行操作，分析事故原因，从而防止事故扩大化，减少停机时间及机组的启动费用，增加发电量，使值班员的劳动强度降低，减少了热控人员的维修工作量。

4 DCS 系统的不足与现场总线

分散控制、集中监控是DCS系统的核心思想。但是目前在发电厂中，DCS系统的功能分散已经基本实现，但物理分散却未实现。原因一方面是为了方便管理维护，一方面是因为DCS 硬件本身适应环境的能力较弱，故大部分用户更愿意接受DCS 控制系统的集中布置方案。但由于测控站仍然是集中的，现场信号的传输，检测与控制的信号仍然为4-2OmA 的模拟信号，此信号易受干扰，精度低，为了避免这些问题，一般采用现场总线。现场总线是指适用于工业现场环境的通讯系统与数字处理。其目的为应用数字多路复用通信技术使现场装置与计算机间进行有效的通信，使现场布线减少，远程操作变送器。现场总线是联接现场智能装置与计算机相互进行信息交换的通信总线，可采用双绞线、同轴电缆或光纤，目前多采用双绞线或屏蔽双绞线。尽管现场总线优点很多，但因为现场总线的适应能力还有待验证，故目前现场总线及其产品仅用于一般的简单回路，进一步推广应在取得运用经验后。

6 结论

本文通过对分散控制系统的结构特点及发展应用趋势的分析，得出如下结论： 1）分散控制系统可应用于中小型电站锅炉的火电厂监控系统，系统具有良好的可扩充性及在线组态功能，并使电厂生产过程的管理集中、控制分散得以实现。由于此系统将检测、管理任务集中，故对生产过程进行综合管理、监督和调度更加有利。同时可减少大量的控制室的仪表，节约投资，故系统更加适合无法采用大规模自动化系统的老厂改造工程。2）DCS 系统在实际应用过程中也还存在许多不足，但笔者认为随着科学技术的发展及工程技术人员的不断努力，DCS系统也将得到更进一步的完善和发展。

参考文献

1王常力 罗安 《集散型控制系统选型应用》清华大学出版社2001

2 缪童，DSC在大型火力发电厂的应用[D]2010

3 杨辉勇，电气控制系统在大型火力发电厂中的实现模式[J]企业技术开发，2014