火电厂DCS系统控制分析
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摘 要：本文分析了DCS系统的组成和应用，探讨了火电机组电气控制进入DCS的控制系统构成方式和若干问题及解决方法,供大家参考。
关键词：火电厂电气控制DCS系统
1 前言
集散控制系统(DCS)又称分布式控制系统，是计算机、自动控制技术及网络通讯技术的综合产物。它基于控制分散、危险分散、操作和管理集中的设计思想，采用多层分级、合作自治的结构形式。适应了现代化生产和企业管理的要求。由于DCS融入了最新的现场总线、嵌入式软件、先进控制、报表技术、CRT以及网络技术等，使得其能够整体解决小至一台大型设备(锅炉)、大至一个现代化工厂整个生产过程的全方位控制。并为工厂全程信息化管理提供基础平台。
随着我国生产力的不断发展以及我国在生产过程自动化方面科技水平的不断提高，目前我国新建的火电厂普遍都采用了DCS控制系统，随着DCS控制系统的不断发展，性能不断提高价格逐年下降，DCS控制系统的应用范围将越来越广。DCS也逐步开始在小型电厂广泛应用。在我国，小型火力发电厂基本上为供热机组，主要用于冶金、石化、化工、纺织等行业大型企业的自备电厂及城市供热。大部分属于电力系统外的电厂。典型的主设备选型多为循环流化床锅炉配抽汽式或背压式汽轮发电机组，一般为二炉一机或三炉二机等，其热力系统为母管制。
2 DCS系统的组成
DCS从功能上分成操作员站、工程师站和现场控制站三种类型。这些节点通过系统网络连接在一起，所有节点之问的数据和信息传递都南系统网络完成。操作员站由可靠性高的工业微机配以外设组成，及系统专用的实时监控软件。功能有：图形显示与会话、报警显示与管理、报表打印、系统库管理、历史库管理、追忆库管理等。工程师站和操作员站使用同一台微机．该站组态软件包，供用户实现应用系统的组态现场控制站是DCS系统完成现场测拉的重要站点。系统的现场控制站由主控模块、智能 模块、电源模块和专用机柜四部分组成。该站主要完成两项功能：信号的转换与处理和控制运算。
3 DCS系统功能的应用
DCS系统应结合中小电厂的实际工况需要，其规定的模拟量控制(MCS)、顺序控制(SCS)、数据采集(DAS)、汽机保护(吣)功能等，以满足各种运行工况的要求，确保机组安全、高效运行。DCS系统控制方案：
3．1 自动检测
对系统的热工参数(压力、温度、流量等)进行连续测量和显示，并为自动调节和安全保护提供检测信号。
3．2 自动调节
对运行参数进行自动调整，以适应外界负荷和工质参数的要求，并保证工艺过程的稳定。
3．3 操作控制
使设备的启、停及运行等一
3．4 信号、保护及连锁
系统必须具有超压、水位过高、水位过低声光报警以及超压停炉和水位过低停炉热工联锁保护等功能。电气联锁保护是为防止设备在启、停过程中由于操作错误而造成事故。
4 电气控制纳入DCS的目的
4．1提高电气系统的运行监控能力和水平
整台发电机组都采用现代化工具和手段实现高水平和完善的监控。更有利于实现整个发电机组的综合自动化，提高管理水平。目前，电气系统重要的运行参数和状态显示及操作已进入DCS，实现了DCS对电气系统的监视与控制，很好地实现了整个机组(机、炉、电)的综合自动化和厂级运行管理。
4．2提高电气控制的可靠性。
一是由于DCS自身具有很高的可靠性，而且可以通过配置冗余等形式的控制系统替代原有的固态逻辑和继电器，提高控制的可靠性：
二是可以省去大量操作终端，避免如硬接线、开关、按钮等引起的故障；
三是由于内部构成大量的联动逻辑，设置了操作闭锁和操作准许检查逻辑，减少了人为误操作的可能性。
4．3达到完全集控运行的能力。
由于全部电气的操作、监控都进入了DCS中，并与机组控制构成综合自动化系统，使运行人员可以在任一DCS的终端(CRT) 上，对包括电气系统在内的整个机组进行监控和干预，使单元机组具有了以1名主值班员配若干辅助值班员进行运行监控的真正集控运行能力。
5 DCS对电气系统的控制方式
结合DCS系统和电气控制各自的特点，DCS实现电气控制的基本原则应该是，电气控制的核心功能要充分应用原有的专用微机数字化装置来实现。如发电变组保护、发电机励磁调节、故障录波等，这些装置和系统的工作状态、动作结果、经过装置处理后数字化的输入信息，就是通过通讯方式送人DCS中的。同时要保证这些控制系统在功能上自成安全独立运行的体统，脱离DCS，无须外部干预就可以保证电气系统运行安全。
电气纳人DCS监控的方式，需要根据具体电气系统设备特点及整体自动化水平来选择。一般发电机组控制系统改造前，电气系统各元件控制装置自动化水平参差不齐，装置类型及生产厂商不统一，电磁型继电器．电气系统各部分未能形成统一的自动监控系统。在电气纳入DCS监控时采用了电气与热控合用一套微机分散控制系统的方式，取消原电气控制回路中的控制开关、联锁开关、转换开关、指示灯、光字牌及逻辑回路中的电压继电器、中间继电器、信号继电器，利用DCS的逻辑组态功能实现各种电气设备的控制、监视逻辑。断路器位置信号等开关量直接接入DCS的数据采集系统，电压、电流等模拟量通过变送器转换成4―20mA电流后接人DCS。经处理后进入监控中心。通过这种方式的DCS改造基本实现了对电气系统设备集中监控及机、炉、电一体化控制。各种操作可通过鼠标在显示器上实现。这种方式的优点是充分利用了DCS强大的逻辑组态功能取代各种电气设备复杂的硬接线回路，大大简化了电气二次接线，减少维护工作量，并利用DCS强大的数据处理功能，实现了数据共享，输入一个接点信号就可在ECS逻辑中任意取用，并形成历史记录，轻易完成事故追忆、运行报表等。
如机组自启停控制系统，在机组启动前，综合检查包括电气系统在内的整个机组的启动条件，当汽轮机接近额定转速时，启动励磁系统，定速后启动自动同期装置，进行发电机与电网并列；到一定负荷时再自动或由运行人员干预进行厂用电的切换；停机时主控回路发出相应指令，直到关闭电气系统、电气系统这样进入DCS具有如下特点：
(1)可以完全达到前面讨论的电气控制进入DCS的目的。
(2)实现了另一种形式的分散控制，即信息集中。虽然这种分散控制系统的构成是由不同厂商的设备组成的。但是。只要处理合适，解决好通讯问题，这样构成的整体控制系统也是真正的分散控制系统。
(3)充分发挥出了专门控制装置的优势和数字化装置的通讯优势，使系统总体构成更合理、实用、经济，可靠性更高。
(4)电气控制和热工控制的界面仍比较清晰，便于按传统的专业化系统设计、调试、维护和检修。
6结束语
综上所述，DCS系统解决了现代化大生产中过程控制传统的仪表控制系统难以胜任的问题。而相对计算机集中控制来说故障还是分散的，在许多方面有其独特的优点，是传统的仪表控制系统和计算机集中控制系统所无法比拟的 但是现阶段的DCS系统在应用中仍然有一些重要的问题需要解决 随着网络技术的不断发展和网络可靠性的不断提高．同时电气设备的控制、保护等设备在不断的发展，这样电气监控管理系统的外部条件越来越成熟。将实现发电厂电气部分的综合自动化．实现全场的信息资源的共享．使整个电力系统的自动化水平跃上个新台阶，提高了生产的安全性、可靠性，提高了产业的竞争力。
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