DCS在发电机组锅炉热工自动化改造中的运用

李伟明

（广州恒运企业集团股份有限公司）

摘 要： 随着现代社会技术水平的不断进步，发电机组锅炉热工自动化水平也多有提高。其中分散控制系统在发动机组锅炉热工自动化改造中有着十分重要的意义。本文从分散控制系统的基本特性以及基本组成出发，简述了它在发电机组锅炉热工自动化改造的改造内容和应用现状，强调了 分散控制系统 系统的优势特性，总结了发电机组锅炉热工自动化改造的发展方向。

关键词： 分散控制系统（DCS） ；发电机组；热工自动化改造

传统热控系统线路复杂，维护监控成本高，不符合日益增长的生产需求，自动化水平的落后严重制约了机组的生产性能和安全性能。近年来，将分散控制系统用于发电机组锅炉热工改造，大大提高了自动化水平。其中，东方集团的300MW机组具有代表意义，汽轮机、锅炉、发电机是主要组成，在试运转中不断完善调试后，该机组商业运行状态良好，热耗平均数值为：8484 kj/kw·h。部分参数具体数据见表。

一、分散控制系统的基本组成

分散控制系统也称DCS，由监视控制级和过程控制级组成。首先，操作员站是指运行人员监视操作控制平台，它可以提供并完成相关信息数据采集和生产过程的干预。可以通过实时通信网等设备的运用完成对整个系统动态监控，如实时设备状态和操作记录，还能做到相关数据、报表的简单处理、以及应急事故的报警和分析等其他多种功能。历史数据站是数据储存检索的主要完成载体，它可以计算效能，监控设备，但和操作员站不同的是，它不能发出控制指令。打印站可以完成数据等资料的实体输出。以上三者共同组成监控站。过程控制站的核心是数据处理和驱动执行，是接受指令反馈信息的重要关节。数据采集站主要参与预处理和过程量的采集。工程师站是逻辑组态等功能的专用工具。分散控制系统在网络、软件、以及多个模板、多个逻辑的全方位支持下，可以实现多种控制模式，如二进制控制等等，分散控制系统有着极强的延展性和多样性，因地制宜的选取合适的控制模式，对于提高整个系统的安全性和稳定性有着十分重要的意义。

多控制站可以有针对性的完成不同任务，如输入、记录、输出、驱动、扩展等，多个控制器并行组成完整的控制系统，最终实现实时数据监测和驱动等综合功能。

二、发电机组锅炉热工自动化改造内容

将分散控制系统应用于发动机组锅炉热工自动化改造内容主要包括MCS、DAS等多系统的自动化改造，具体的系统配置依据实际情况各有不同。改造具体流程如下：首先，依据实际生产的需求，将各控制站进行任务分工。具体任务如保护、风力调节、风烟顺控、燃烧器管理、协调、制粉、减温、旁路、轴封、泵系统以及数据采集功能。依据具体功能的不同配备各种有针对性的模板。针对待改造的传统发电机组的现状和不足，强调提高改造发电机组锅炉热工的生产效率、安全性能以及可靠性能。因此，分散控制系统采取双冗余结构提高系统的安全可靠性，同时，将被控制对象的重要程度进行分级，重要级采取超级分散配置，进一步保障了数据安全。分散控制系统通过使用硬接线减轻网络负荷，一方面保障了系统的开放性和兼容性，另一方面提高了网络通讯的稳定性和容错率。分散控制系统还可以通过设置多操作员站，减少个别控制站的增减对整个系统的影响，这也大大提高了系统的开放性和稳定性。

机组协调自动化控制是发电机组锅炉热工自动化改造的单元核心，代表着自动化水平程度，是实现电网调度等整体控制的必然基础。提高发动机组锅炉热工自动化程度，就要提高机组协调控制，具体要求从锅炉、发电机的单元机组等被控对象的基本特征出发。控制器接受压力相关数值计算指令控制汽机和锅炉机组。锅炉机组等各组间及组内多个子系统间协调一致，最终稳定的提供机组所需能量，从而在提高机组安全性和稳定运行能力的同时，提高系统的经济效益。

机组协调控制系统的主要现状难点在于多变量带来的不确定性。输入数据不是单一变量，锅炉调节量是由多子系统组成，水、风、燃料等多数据共同影响的。因此子系统的多方协调和平衡是实现机组输入输出强耦合的必要基础。这就要求我们从实际出发，调节机组运行中的具体问题，通过参数自适应等多逻辑组态的手段，进一步控制计算，最终实现适于生产的系统的优化改造。比如：减少锅炉和汽机的互相影响，可以采用解耦算法，增强抗噪能力。子系统中，要注意水汽滞后性的控制、矫正氧量提高经济性能、注意避免一次风压不当引起燃烧不稳等现象。值得一提的是，将前馈和反馈结合可以更好的增强被控内容的稳定性。参数自适应保护等多种逻辑组态的选择大大的丰富了系统的多样性，可以根据被控对象和逻辑关系的不同选择适当的模块组态，适用于不同的实际生产问题。

最终，通过机组现场运行和多次实践证明，分散控制系统改造的发电机组运行过程平稳顺利，符合预期既定效率目标，安全性等多系统评价指标反馈良好，改造后明显优于传统控制方法机组，较好的解决了基建遗留问题，带来了可观的经济效益和安全保障。我们得到结论，分散控制系统大大提高了我国发电机组锅炉热工自动化水平。为保证发电机组锅炉热工自动化的可持续发展，就必须深化扩大分散控制系统在发电机组锅炉热工自动化改造的应用，进一步提高系统生产效率，提高系统稳定性和安全性，提高兼容性和应变能力。

三、分散控制系统在发动机组锅炉热工自动化改造的优势

分散控制系统在发动机组锅炉热工自动化改造中有着不可替代的运用优势。首先，分散控制系统具有实时性，可以在控制对象要求的时间限度内完成数据的采集处理分析以及指令的传送和完成。现场处理和直接控制也凭借分散控制系统得以完成，其次，分散控制系统具有更高的稳定性，一方面，分级的控制和多节点接入以及多站点的并行模式可以尽量降低个别节点缺失的损失，同时降低维护管理成本，另一方面，多拓扑结构的网络模式也可以保证数据传输的稳定性。再者，分散控制系统的兼容性强，在线网络的重构能力保障了信息的可扩充性，提高了整个系统的承载能力和容错能力。开放性的系统设计以及模块和逻辑组态的多样性丰富了控制系统的功能，可以实现多种先进控制和自定义的特殊算法。最重要的是，分散控制系统提高了效率。多站点分担任务，通过专业分工，提高了任务完成能力。值得一提的是，分散控制系统整体上降低了系统的维护成本和故障率，由于多模块的组成形态，有别于传统链式结构，故障一旦发生，可以缩小故障范围，保证系统通畅的同时，完成系统维护。

四、总结和展望

自动化信息化建设是工厂管理的必由之路，随着算法、设备的不断进步，机组运行效率和安全性不断提高满足生产要求。分散控制系统分散控制系统综合计算机技术等多学科知识，通过通信网络连接各组件，最终实现各组件分散控制和灵活管理，甚至影响企业决策，是发电机组锅炉热工自动化改造的重要基础。实践证明：分散控制系统的应用，有效的提高了经济效益和生产能力。

参考文献

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