火电厂热工自动化DCS控制系统的应用及发展分析

火电厂热工自动化DCS控制系统的应用及发展分析

刘梦瑶阳

河北大唐国际王滩发电有限责任公司  河北省唐山市  063611

摘要：随着社会的发展，人民生活水平的提高，人们对电能的需求量也越来越大，而火力发电厂作为我国电能的主要供给单位，市场高需求，对其发电能力提出了更高的要求。近年来随着我国科学的不断进步，一些先进的科学技术也开始被大量的应用于火电厂中，电厂的装机容量在不断的扩大，先进的科学技术推动了热工自动化控制技术在火电厂应用的不断完善，其主要表现在：一方面DCS系统（发电机组中最为重要的系统）的控制结构在发电厂中出现了明显的变化，另一方面管理与监控系统以及现场总线技术在火电厂中逐步的得到了完善，这也为热工自动化控制技术在火电厂的安全高效应用打下了良好的基础。

关键词：火电厂；热工自动化；DCS；控制系统；应用发展；分析

1导言

在电力需求猛增的背景下火电厂装机容量正在快速地提升,火电生产在扩大的同时也给行业提出了效率与安全的深层次问题火电机组越大控制就越困难出现的问题也就越多、越严重为了更好地确保火电厂的运行就必须开发出自动化控制的体系其中热工自动化控制就成为这一系列问题的核心。当前产业提出了热工控制自动化的方向牙日用热工自动化控制的体系建立起调整和管理热工仪器和设备的结构这有助于火电机组生产效率和安全目标的实现将火电厂的任务体系进行数字化的改造与创新。新时期应该更好地理解热工自动化的控制概念从火电厂热工自动化的实际控制和实际运用出发探寻热工自动化技术和自动化控制的关键在把握热工自动化方向的同时捉进火电厂各目标和各价值的达成与实现。

2热工自动化控制的概念

热工自动化是当前火电厂发展的趋势热工自动化控制是指通过火电厂热工仪表和装置的系统在不通过人工控制和直接参与的基础上实现热力参数的调整、测控等目标达到对火电厂机组自动化的控制和保护功能。热工自动化控制对于火电厂来讲具有积极的意义赊了能够大大降低传统火电厂劳动强度的价值以外热工自动化控制还能够提高整个火电机组的效率和安全使火电厂规模和效益得到改善和调整肩助于提高火电厂现代化水平。

3火电厂热工自动化DCS控制系统的应用

3.1热工自动化DCS控制系统设计

DCS是分布式控制系统的简称，该系统也被称之为集散控制系统，其在火电厂热工系统中的应用，能够真正意义上地实现热工控制自动化。在对热工DCS控制系统进行设计的过程中，子系统的功能设计是关键环节，直接关系到整个系统的应用效果。

3.1.1 DAS的功能设计

在热工DCS控制系统中，DAS（数据采集）是较为重要的子系统之一，它的主要任务是对热工机组的运行过程进行在线检测，并根据检测到的数据信息生成相关参数，经运算处理后，在显示器上以画面的形式，将结果呈现给操作人员。系统具备自动报警功能，并能够对火电机组的性能指标进行计算，上述功能使现场操作的准确性获得大幅度提升。

3.1.2 MCS的功能设计

该子系统能够对锅炉和汽轮机组进行整体控制，它的主要任务是对相关变量进行控制，如生产中的水、风等等，同时还能对汽轮机组的负荷进行调节，从而使机组始终保持在最佳的运行状态。MCS是一个模拟量控制系统，根据控制对象可将该子系统分为锅炉侧和汽轮机侧两个部分。锅炉侧MCS系统具有如下功能：协调控制、蒸汽温度控制、引风控制、水箱水位控制等。汽轮机侧MCS子系统具备给水系统全程调节和除氧器水位调节等功能。

3.1.3 SCS的功能设计

该子系统能够按照规定的顺序，并依据具体的原则，对热工设备的运行状态进行逻辑判断，根据判断结果，向设备发出控制指令，从而使热工机组中的各个部分以预先设定好的顺序启动，进而达到控制机组运行的目的。火电厂内的主、辅机是SCS子系统控制的主要对象，可实现主辅机的自动开关机，同时，还能对机组的运行参数进行监视。因该子系统采用的是分层设计，控制方面运了优先级技术，所以能在较短的时间内，完成顺序控制。

3.1.4 DEH的功能设计

该子系统可对汽轮机组的转速、功率、压力等进行控制，是汽轮机运行中不可或缺的重要组成部分之一。当汽轮机组发生故障时，可对机组中的关键设备进行保护控制。

3.1.5 FSSS的功能设计

该系统能够对锅炉炉膛的运行状况进行实时监控，通过对运算结果的判断，当炉膛运行偏离正常值时，会发出相关的动作指令，结合顺序控制，可对燃烧系统中的关键设备进行操控。同时该系统还具备故障预测功能，由此确保了锅炉的安全、稳定运行。

3.2热工自动化DCS控制系统的应用

3.2.1提高了自动化运行效率

DCS控制系统本身具备良好的兼容性，可对多个设备进行有效控制，在保障机组安全、稳定运行的同时，大幅度提升了自动化运行效率。通过显示器，可将机组的运行状况直观呈现给操作人员，由此使得整个操作过程变得更加简便，运行成本随之下降。

3.2.2降低了故障几率

利用DCS控制系统可对热工机组的运行进行维护与管理，通过检测，可以及时发现设备的故障问题，并以报警的方式通知操作人员，由此缩小了故障的影响范围，保障了机组的运行可靠性。

3.2.3提高了安全系数

DCS控制系统具有远程控制输入/输出设备，可对热工机组进行远程操控，对于操作人员无法在现场进行处理的特殊环境，DCS均可以进行远程控制，由此使得安全系数得到了显著提升。

4火电厂热工自动化DCS控制系统的发展趋势

为满足火电厂热工自动化控制的需要，DCS系统应当朝着以下方向发展：

4.1与PLC融合

PLC是具有可编程功能的存储器，可对系统内部程序进行存储，并对运算指令进行快速执行。火电厂在对DCS控制系统进行应用时，可将DCS与PLC进行有机融合，这样能够使DCS系统具备逻辑控制功能，从而使顺序控制过程得以优化。

4.2引入IGDS

火电厂归属于工业领域的范畴，IGDS是目前最为先进的工业图形显示系统，在DCS系统中引入IGDS，可使人机交互界面的整体效果获得大幅度提升，不但显示速度可以变得更快，而且还能使画面有所增多。

4.3融入先进的控制理论

火电厂的生产流程具有复杂性和多样性的特点，尤其是热工自动化系统，若是采用简单的控制方式，很难达到预期中的控制效果。为满足热工自动化的需要，DCS控制系统必须具有更加精准的控制，而且操作过程也要尽可能简单、流畅。为实现这一目标，可在DCS系统中引入先进的控制理论，对系统进行优化，由此可为DCS系统的应用与发展提供更广泛的空间。

5结论

综上所述，热工自动化作为火电厂生产过程中不可或缺的重要组成部分之一，其运行稳定与否关系重大。为此，火电厂可在热工自动化中对DCS控制系统进行合理应用，通过对各个子系统功能的优化设计，发挥出DCS系统的应用优势，对机组运行进行有效控制，确保火电厂生产安全有序进行。在未来一段时期，应当加大对DCS系统的研究力度，对现有的功能进行优化改进，使系统更加完善，满足热工自动化的需要，提高火电厂的生产能效。

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