DCS在火力发电厂脱硫系统中的应用研讨

赵二明

摘要：DCS系统，也被称为集散控制系统或分散控制系统，它是以通信网络为纽带，主要由过程控制级和过程监控级所组成的多级计算机控制系统构成。目前，在我国的自动化领域中，这种集散控制系统已经得到了较为普遍的应用。

关键词：DCS系统;火力发电厂;脱硫系统;应用

引言

分散控制系统，在稳定性、可靠性及便捷性等方面明显优于传统的控制系统，并且随着科技的不断进步，DCS技术也获得了长足发展，成本呈逐年降低的趋势，进一步扩大了其市场占有率。截至目前，DCS脱硫控制系统在火力发电厂中的应用已十分普遍，实践证明，两者的结合对于提升系统的稳定性及控制污染气体的排放大有益处，取得了良好的经济效益和社会效益。

一、DCS系统的特点

首先，DCS系统将整体的系统控制功能进行分散，采用容错设计，通过各种计算机的合作来实现整体的控制功能，并且保证其中任何一台计算机出现故障也不会影响其他计算机的正常运行。由于控制功能的分散，每台计算机所承担的功能任务也比较单一，因此，在计算机的安排上，可以根据每台计算机所承担的任务内容对计算机进行相应的处理，使其具有相应的、特定的任务处理形式，从而提高DCS系统整体的可靠性。其次，DCS系统所采用的通信方式是通过局域网来完成信息的交流，因此一旦需要在系统中临时加入或卸载某台计算机所承载的功能，可以在网络中直接操作，并不会影响到其他计算机的运行职能。因此，DCS系统还具备了一定的开放性。第三，在控制系统的构成上，可以根据不同的流程对象，将组态软件进行组合，形成适用的软硬件组态。这也说明了DCS系统具有一定的灵活性。第四，由于DCS系统中，所分散的控制功能都是由一些功能单一的小型或微型计算机所承担的，并且这种计算机的维护十分简单方便，因此使DCS系统具有易于维护的特点，在其中一个出现故障情况进行维修时，也不会妨碍整个控制系统的正常运转。第五，DCS系统在行使控制职能的过程中，通过各种计算机之间由通信网络完成数据传输、将其所搜集的信息做到资源共享，再由各个计算机之间进行协调合作，使DCS系统的整体功能和优化处理得以实现。

二、主流脱硫控制系统对比

（一）PLC控制系统

即可编程控制器控制系统，近些年来PLC技术发展迅速，凭借其强大的数字逻辑运算能力和程序存储控制能力可以对多种类型的生产过程进行自动化的控制，也正是因为如此其应用范围十分广泛。为了适应市场的需求和工业的发展，PLC的处理速度必须要加快，因而未来的数据存储容量将更大，此外为了提高其适应性，超大型或者超小型的PLC也将出现。目前PLC的可靠性还有待加强，编程语言也较为单一，对不同控制系统的适应性还存在进步的空间，这些问题的解决也将是PLC重要的发展趋势。

（二）DCS控制系统

控制功能的分散和现实操作的集中式分散控制系统的基本含义。DCS最初是为了对控制系统中的回路进行计算而产生的，然而随着生产复杂化的提高，传统仪表控制无法适应社会经济发展的需求，此时DCS得到了进一步的发展以模拟反馈量为主，模拟开关量和开关量顺序控制为辅的新型DCS产品出现，模拟量控制作为DCS技术的核心也是其在自动化控制系统竞争中的主要优势所在。我国的DCS自主研发目前已经进入管控一体化的新阶段，且朝着开放化、智能化、综合化的计算机集成生产控制发展。

（三）其他控制系统

随着工业生产的不断发展，除了DCS和PLC两大主流控制系统之外，近年来开始涌现了一些新兴的系统控制技术，比如FCS即現场总线控制系统等。FCS即现场总线控制系统与传统控制系统相比存在诸多优势，包括应用成本更低，维护更为便捷，信息集成能力和可靠性更高等，其系统运行的基础是现场智能化，核心技术是总线标准，兼具DCS和PLC两大主流控制系统的优点，没有信号电缆的束缚，其区别其他传统控制系统的最大优势是系统的开放性。

三、DCS在烟气脱硫系统中的实际应用

（一）DCS总体控制方案

一套完整的火电厂脱硫控制系统一般来说主要包括DCS、就地控制装置和辅助自控设备三部分。其中DCS主要负责的是对烟气脱硫过程的监视和控制，其中工程师站、控制器以及冗余信息数据处理装置等是常见的DCS最为主要的构成部分。和利时DCS是火电厂脱硫应用十分广泛的DCS产品，它具备了分散控制系统高效率和高稳定性的特点，过程I/O数据层、过程数据管理层、过程控制数据层和企业数据管理层是该系统网络构成的四大层次。DCS在火电厂脱硫应用中除了需要对脱硫系统本身进行控制外，还承担浆液制备系统的公用控制职责，因而DCS一般需要配备两对CPU以保证工作效率及稳定，DCS的应用实现了实际脱硫的无人化操作，工作人员可以在控制室直接通过DCS系统对脱硫装置进行启动或者关闭，还可以对脱硫过程进行监视以及时发现故障。

（二）数据采集和处理系统（DAS）

DAS对于DCS系统而言作用至关重要，它是DCS系统不可或缺的重要组成部分，其功能包括信息数据的输入输出、信息检索、设备运行状态监控及记录、设备故障报警、信息变量图形化显示、数据转化、信息数据打印输出等，主要负责采集和处理脱硫设备以及材料的各项信息数据。火电厂在开展烟气脱硫工作时，所有环节及设备的相关数据都需要DAS进行及时的采集，然后利用自身系统的能力将采集到的数据信息进行必要的分析和处理，将其转化为常用的数据类型，并传到控制系统的界面上，如此相关工作人员才能依据数据信息有的放矢的采取应对方案，实现监视脱硫设备及脱硫过程的良性意义，对于保证火电厂脱硫运行意义重大。

（三）顺序控制系统（SCS）

SCS可以对脱硫相关设备的按照既定的顺序和相关标准进行启动、关闭、暂停等基本操作，该系统可以对设备的状态进行采集，并与流程中设备应当处在的状态进行对比，实现逻辑判断后自动对相应的设备发出对应的指令，设备在接到指令后完成相关的动作。现代自动化控制系统力求降低人们的劳动强度，提高工业生产的智能性和安全性，SCS作为分散控制系统的关键组成之一通过对设备的自动顺序控制除了节省了人力成本之外，还可以有效避免在对设备的直接操控中由于人为原因造成的操作失误或者是设备故障现象的出现。除雾器顺序控制和浆液循环泵停止顺序控制是火电厂脱硫中比较常见的SCS。

火电厂所采用的除雾器顺序控制系统由上中下三层平板式的除雾器组成，这样保证了除雾器的清洁，同时也确保了顺序控制的实现，一般来说每层保证8个左右的除雾器冲洗门较为合理，并按照先上后下最后中间的顺序对各层除雾器进行清洗，至于每次清洗所间隔的时间可以根据系统状态和人员设置进行适当的调整。除雾器顺控冲洗装置的设计可以对燃料烟气中所含的石膏进行及时的处理，避免石膏阻塞装备造成故障。浆液循环泵停止顺控系统主要是为了防止循环泵关闭后残留浆液处理不及时，造成的浆液板结影响后续浆液循环泵正常启用。

结束语

降低火力发电厂有害物质的排出量，提高其环保性是我国电力行业发展的必由之路，也是我国经济发展方式转型升级的具体要求。火力发电厂需要根据自身的实际情况，加快脱硫系统的改造升级，积极选用DCS作为脱硫的控制系统，提高电厂烟气脱硫效率以及脱硫系统本身的稳定性和安全性，促进火力发电厂的健康发展，用实际行动践行可持续发展战略。

参考文献

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[2]李璐.火力发电厂DCS系统的应用及发展[J].2021（2012-22）：58-58.