汽轮机DCS控制系统的设计与实现

汽轮机 DCS控制系统的设计与实现

张振宇

华电新疆五彩湾北一发电有限公司 新疆昌吉州准东经济开发区 831799

摘 要：在汽轮机升速过程中，需要将汽轮机组运行过程的安全性和稳定性进行有效保证采用不同的升速速率条件作为基础对期即将到达临界区的快速冲转进行顺序控制，并在转速到达额定的范围内后运用PID传统控制方法将汽轮机的转速进行有效控制，使其保持在一定的范围内。在并网运行过程中，汽轮机的功率输出一定要对外机的符合要求进行有效满足，使其调节后的偏差保持在允许的范围内并采用双闭环、内环、外环等控制对转速功率进行有效管理使得机组中存在的内扰影响被有效抵御，与此同时，需要在功率控制信号中引入汽轮机调节系统，使其即使发生内扰，机组的功率输出也会保持在外界要求水平之上。为满足汽轮机运行工艺要求，需要运用分阶段控制策略对汽轮机的转速进行有效控制。本文从DCS概述着手对其进行简要分析，并从汽轮机DCS控制系统各个阶段的设计进行简要分析，旨在为日后相关人员的研究提供参考性建议。

关键词：汽轮机；DCS；转道控制；控制系统

引言：随着回电机组的容量不断增大，其中具有的参数和自动化仪表和装置在不断进行有效更新和提升，电厂自动控制水平也在不断进行提升和发展。随着时代的发展，传统的机械液压调节系统已经无法适应新时代下的生产要求。基于此，电子控制技术中的集散控制技术都得到了长足的发展和运用。汽轮机主要是运用蒸汽作为其工况的原动机，在电力、冶金、钢铁等领域都具有广泛的运用。器电机在热电厂具有广泛的运用，并是其主要运用的设备能够与发电机进行组合运用，合称为汽轮发电机组。汽轮机自主调节系统属于整个系统电热厂DCS控制系统中的一部分，若想热电厂进行安全有效的运行就必须将此套系统进项有效的开发和利用。

一、DCS概述

DCS是一种集散控制系统，能够将计算机技术、控制技术、突破给你新技术和图形显示技术集中到统一控制系统的装置，由于其结构分散，所以导致其生产过程也具有着分散性，但是其中具有的监视与管理系统具有集中地性质^[1]。DCS分散控制系统随着现代工业上产自动化的变革与时代发展的需要逐渐形成的综合控制系统，能够有效为人们提供界面通讯功能，不仅如此其还能有效完成过程控制与过程管理，具有现代性和时代性控制系统，在集中管理和分散控制汇总都具有优越的表现。

二、汽轮机DCS控制系统硬件设计

过程控制层是DCS集散控制系统最基础的部分，在其层层其叠压的软件和层次中数据最底层的部分，能够与生产进行直接对接和联系^[2]。该层次直接与现场的各类仪器仪表进行有效连接，例如，变送器、执行器、分析仪表等。此外，其能够对所连装置中的实时数据进行采集和获取，并且还能对整体过程进行有效的检测和流量控制。与此同时，其能够与向上联系，与第二层过程管理层进行连接，以此接受上层的操作命令和管理命令，并且还能在同一时间内向上传递装置特性参数和实时采集到的数据。因此过程控制层的设计质量电厂项目的整体建设安全和投产安全具有直接性联系。在过程控制层设计中主要包括四个方面：CPU模块选择、电源模块选择、I/O模块选择以及抗干扰设计。

过程管理层通常包含工程师站和操作员站，在集散中央技工之中属于第二层，具有承上启下的作用^[3]。在一般情况下，工程师站、操作员、服务器都会被安置在具有通风设备的中央控制室内，从I/O模块角度而言现场环境具有一定的相适性，不会对其产生一定的影响。工程师站在DCS系统中属于系统设计工作站，能够为系统设计工程师提供各类其所需要的设计个工具，以此提升组合以及调用资源的效果，在此过程中设计师通过通过工程师站对项目进行组态、编程数据采集等一系列工作，使得项目得以储存到服务器客户端中，并能够有效的被客户机进行访问。操作员站被操作员进行运用，以此对生产过程中的所有信息进行监视和管理，并通过将操作进行集中显示，使得常规操作控制策略以及控制组态等任务得以有效实现。在此设计中需要对工程师站和操作员站硬件进行有效设计，使得系统的可靠性得以有效提升。此外，控制系统网络是DCS的骨架，核心与基础，也需要对其进行，保证整套DCS控制系统的有效运行。

三、汽轮机DCS控制系统软件设计

系统软件的设计和调试也是其中一个重要的环节，在项目实施中是最耗费时间和经历的环节。一般会对其两方面进行设计^[4]。其一，汽轮机监控画面设计。汽轮机监控系统界面需要根据机组工艺模型图为基础，对其进行分层，主要包括总体概貌图、汽机水系统图、汽机油系统图汽机轴封系统等。该系统的实际不仅能对汽轮机组的转速、负荷等操作进行控制，还能对其进行实时监控，使其在规范中进行运行。汽轮机监控系统的开发运用了PCS7功能，其主要内容是对机主生产、运行参数、机组油系统以及机组水系统等实现可视化的效果，使其能够进行实时机组监管

^[5]。在汽轮机监控画面设计中需要从汽轮机总体工艺流程、汽轮机油系统、汽轮机水系统、汽轮机本体监控系统、报警画面以及曲线画面进行设计，以此提升系统整体的监管效果，使其能够对各个环节进行有效监控。

其二，是进行汽轮机控制系统程序设计。汽轮机DCS系统是汽轮发电组实时控制系统，能对机组的启动、停止、运行等继续拧控制，并且能有效防止事故发生，而此种运用对系统的整体具有较高的要求，需要其具有的稳定性和可靠性极高，能够有效的面对各种突发问题，并根据汽轮发电机的各个参数进行运算，以此为其提供正确的安全指令，使其能够对机组进行实时监控和保护^[6]。由此可知，汽轮机控制系统的程序设计具有重要性。汽轮机控制系统程序设计中需要连锁保护程序、模拟量监视程序、汽轮机启动过程程序、汽轮机甩负荷程序进行设计，从各个方面对整体系统进行有效保护，从而提升系统的运行性能。

结束语

总而言之，电厂汽轮机的生产工艺比较复杂，具有极高的危险性，炫耀对齐进行有效的控制以此提升其自身具有的安全性和稳定性。一方面其在工艺复杂同时包含着很多技术，需要对软件和硬件进行有效的运用。需要对其中具有的硬件性能进行合理运用，以此提升其具有的安全性和可靠性，并需要对其中具有的调节系统进行合理设计，进而实现运用软件提升组态的实用性和可靠性。另一方面本控制系统的运行能够有效的满足各项指标和要求，并对其中具有的复杂工艺需要进行满足。汽轮机DCS系统在进行运用之后具有高度稳定性，能够对转速和负荷进行大面积的控制，操作简单，具有高度的自动化特点，不仅在运行中能够具减少摩擦和耗损，使得维护投入和维修次数不断减少，还能使其运行的效果和自动化水平不断提升，以此保证符合的精准控制。

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