DCS在电厂热工控制系统中的应用与管理维护

DCS在电厂热工控制系统中的应用与管理维护

于文博

中国华电集团华电能源股份有限公司富拉尔基热电厂 黑龙江 齐齐哈尔 161041

摘要：近年来，伴随我国城市化进程的快速发展以及人们生活质量的进一步提升，我国社会对于电能的需求也在不断提升。火力发电是我国当前主要的供电方式，在可持续发展战略提出的大背景下，对于火电厂的运行及节能也提出了更高的要求。应用热工自动化DCS控制系统可以有效提升火电厂的运行效率，对于其运行安全性和稳定性也发挥着重要作用。鉴于此，文章对电厂热工自动化DCS控制系统的应用及维护管理策略进行了研究，以供参考。

关键词：热工自动化；DCS控制系统；管理维护

1、DCS概述

DCS又名集散控制系统，它的组成部分有计算机、通信、控制等，是一种新型的控制系统，相较于传统的系统具有智能性的特征，比传统系统更具优势，尤其是建设在通信设备上，使其安全性和工作效率都有着较大的提升。当前DCS系统在电厂的热工控制系统中已有广泛应用，这项系统对于电厂运行的安全性十分有利，能够智能化管理电厂热工控制系统，从而提高电力企业的经济收益，促进企业的持续性发展。

2. DCS系统构成

（1）数据采集。在DCS系统中，数据采集即计算机监控系统，完成机组运行中各类参数信息在线监测及处理工作之后，以画面形式传递，方便操作人员接收。除此之外，还能够自动报警和打印制表等，使DCS在电厂热工控制系统中的应用更加准确。（2）模拟量控制。在DCS中，模拟量控制系统的作用是控制汽轮发电机组锅炉和汽机，实际操作中，可将其细化为机侧模拟量和炉侧模拟量。炉侧MCS系统中包含机炉协调控制系统和气温调节系统，又涵盖送、引风调节系统、蒸汽温控系统、储水箱水位控制系统等，其采用串级方式对锅炉给水进行全程控制，调节除氧器水位，并依托单回路调节系统对其他方面进行调节。（3）顺序控制。依托热力系统，将机组部分操作程序进行子系统划分，按照规定顺序，科学判断各装置逻辑关系、运行情况等，在该背景下，通过操作指令，对机组各设备进行启动。顺序控制系统既要监控厂房主、辅机，监视参数，还要实施联锁保护。尽管SCS系统相对比较繁杂，但其控制思路简单，应用效果好。（4）数字电液调节。作为电厂热控汽轮发电机组重要构成要素，该系统主要被用来调节汽轮机转速、功率，控制它的前压力，并分别在机组启停、故障状态下，实施控制和保护。（5）锅炉炉膛安全监控。别名燃烧管理系统，当锅炉处于正常运作和启停状态时，密切监视各类燃烧系统参数、设备状态等，经过逻辑运算、判断等，使电厂锅炉始终处于安全运行状态，达到良好的热控效果。

3、DCS系统在电厂热工控制中的应用

3.1现场总布线技术

在DCS系统中，现场总布线技术在整个系统中发挥着重要的作用，所以在应用DCS系统时需重视这一问题。在现场总布线的过程中要对多个方面进行考虑，如主从架构、多点数字通信等方面，有能够从网络物理层、数据链路层到应用层的通信协议栈，例如CAN。通过这样的处理后，可实现DCS控制系统与现场智能设备连接的目的，也可作为现场局域工作控制的通信网络。DCS系统与一般布线系统相比存在维护成本高、接口兼容性差等问题。因此在使用过程中可在DCS系统建设过程中应用现场总部线技术，从而达到优化现场局部控制系统架构目的，保障了电厂系统的可靠性。在分析了电厂热工系统后可以发现，汽轮机系统和锅炉系统是相对独立的热控系统。在这种情况下，为了将传统的电厂热力系统改造成DCS系统，就必须在运行过程中建立一个以标准现场总线为核心的独立的DCS系统。为实现这一目标，在现场布线过程中应预留锅炉系统与汽机系统的接口，以保证DCS系统能对其进行控制。

3.2高速网络通信技术

由于DCS系统建立在互联网技术之上，所以将高速网络通信技术应用到DCS系统中能对DCS网络质量进行改善，使网络数据在传输过程中具有较强的稳定性。对于电厂分布式控制系统，以太网存在一定的延时，在传输过程中易受到网络风暴等问题的影响，会对DCS的数据传输和运行产生不利影响，这种现象会随着电厂生产规模不断扩大而愈发地明显。基于此，DCS系统的应用有两种解决方案：一是基于现有的以太网，利用网络流量控制技术采集网络流量数据，如SNMP监控技术、sFlow监控技术等，通过对采集到的数据进行分析，建立匹配的流量模型，以便充分掌握整个局域网的数据流量情况，收集DCS系统在系统正常运行情况下运行情况的数据；二是升级通信网络，将TCP/IP以太网事件触发器升级为时间触发的TTE网络。通信网络升级后采用时间触发器替换事件触发器，使通信任务在系统运行过程中按适当要求定时发送。发送过程由全局时钟控制，既保证了信息的全局性和实时性，又减少了物理链中数据争用的频率。这样能够进一步提升DCS系统的运行性能，提升了系统整体运行的效果。

4、DCS在电厂热工控制系统中的管理维护

4.1硬件管理与维护

在一般情况下，输出和输入模块出现的故障问题，都是由系统自身进行诊断与恢复的，一旦出现了严重的故障问题，就需要更换模块。但由于很多技术人员对仪表制作的核心技术，没有进行全面的了解，不仅自身的理论知识不够全面，在进行故障判断的过程中，还会降低判断的准确性，也无法及时的发现因为元件老化，造成的模块故障问题。而且大部分故障问题，都是在模块的试运行阶段出现的，因此工作人员很难对模块进行更换操作，需要通过厂家对模块进行维修。在对设备故障问题进行现场诊断和修复的过程中，如果发现设备或者组件出现了故障问题，工作人员需要对故障问题进行及时的排查，并且根据故障问题的发生原因对其进行解决。技术人员要根据故障报告，制定科学合理的安全保障措施，提高技术维修的效率。如果在进行系统操作的过程中，出现了死机现象，就要对各个区域的故障问题进行排查，还应该规范现有的操作标准，才能降低故障问题的发生几率。一旦出现了严重的死机现象，就要对控制逻辑进行修改，还要对下载软件进行更新，然后重新启动设备。要想减少人为操作失误，电厂需要强化人员培训，确保工作人员能够掌握更多的操作技巧，才能更加规范的进行系统的操作。

4.2软件管理与维护

在进行软件应用的过程中，需要对信息数据进行及时的备份，并且对系统运行过程中的所有变化，进行严格的记录。在测试软件的过程中，不仅要对软件的功能进行测试，还要对各个级别的权限进行检测，需要对软件的更新情况进行规范的管理和修改。在对设备进行维修和运行的过程中，应该做好设备的隔离和保护工作，一旦操作站出现了运行故障问题，操作人员需要立即对故障问题进行排查和维修，一旦发现故障问题无法进行排除，应该根据设备的运行状态，进行故障问题的深度排查。如果所有的操作站都无法正常运行，就要采用停电或者对电路控制器进行调节等方式，确保操作站能够停止运行。电厂还应该建立完善的软件与机械设备管理制度，需要重点对中央处理器和机械设备电源等区域进行管理，并且制定合理的预防对策，确保工作人员能够对这些区域的故障问题，进行及时的发现和处理。

5 结语

综上所述，DCS在电厂热工控制系统中的应用能提升电厂运行的稳定性，提高电厂的效益。电厂工作人员要根据电厂的实际情况，充分理解DCS的构成，对电厂热工控制系统进行软硬件维护并应用，为人们提高能够更好地供电，也提高电力企业的竞争力。

参考文献：

[1]陈怀波.在电厂热工控制系统中DCS的应用与管理维护[J].科技风,2019,15.

[2]高扬.论DCS在电厂热工控制系统中的应用与管理维护[J].中外企业家,2016,3.