热工控制DCS系统设计与运用

任江波

摘 要：为了适应电厂热工自动化发展的要求，DCS 系统被广泛运用于热工控制领域。DCS系统为实现自动化带来了有力的硬件和软件平台，其设计的功能也更加全面。对热工控制DCS系统的设计和运用进行分析、探讨。

关键词：热工控制；DCS；设计；运用

中图分类号：TM621.6 文献标识码：A 文章编号：2095-6835（2014）11-0060-02

随着科学技术在各行各业中的广泛应用，热工控制DCS系统也被广泛应用。作为一个优化系统，热工控制DCS系统对电厂机组的正常运行有重要的作用，对电厂和能源的发展有积极的意义，极大地提高了工作效率，提升了工作质量和安全，降低了成本，真正实现了热工控制系统的自动化和智能化，为经济发展作出了重要贡献。

1 热工控制DCS系统的设计与构成

热工控制DCS系统可以被叫作集散控制系统，它区别于传统的集中型控制，是新型的控制系统。它是在传统计算机控制系统的基础上，结合微型计算机局域网技术，将局域网作为纽带，针对传统控制在使用中的缺陷和优势所孕育出来的，也被称为4C技术。与传统型系统相比，其更加安全、高效。该系统主要由计算机、通讯器、显示器和控制器构成，有过程控制级和过程监控级。按照功能设计，热工控制DCS 系统主要包括数据采集系统（DAS）、模拟量控制系统（MCS）、顺序控制系统（SCS）、数字电液调节系统（DEH）和锅炉炉膛安全监控系统（FSSS）。在我国，热工控制都是自动化控制。DCS系统是我国自主编制的，相较于国外成熟的系统来说，这样自主开发的系统在热工控制方面有时还存在一些不足。发达国家对DCS的研制要早于我国，所以，其比较完善，我国部分机组目前还是依赖于进口。虽然如此，DCS系统在我国已经得到了比较广泛的使用。

DAS即数据采集系统，又被称为计算机监控系统。它的基本功能是在线检测整个机组的生产过程并产生参数，把这一过程经过相关的运算处理，然后用 CRT 的画面形式把结果和过程提供给工作人员。在这个过程中，系统可以实现自动报警并将制表打印出来，对相关的性能指标进行计算，这些功能对提高操作的准确性有所帮助。

MCS即模拟量控制系统。它可以把锅炉和汽机合成一个整体，进行整体性控制，其主要任务是控制生产过程中的水、风等系统的主要变量，并调节汽轮发电机组的负荷状况。这个控制系统可以分为炉侧模拟量控制系统和机侧模拟量控制系统。在炉侧MCS系统中，机炉协调控制系统、蒸汽温度控制系统、温度调节系统、引风调节系统、储水箱水位控制系统、启动分离器是重要的调节系统。在机侧 MCS 系统中，锅炉给水系统全程调节和除氧器水位调节系统是串级调节系统，除了这两者之外，所有的调节系统都是单回路调节系统，其中包括了水位调节系统、除氧器压力、闭式水箱水位调节系统和凝汽器水位调节系统。

SCS即顺序控制系统，也可以将其称作程序控制。它能够将机组部分按照热力系统区分为几个局部性质的子系统。根据规定好的顺序、原则，对各设备的运行状态进行逻辑性判断，然后发出操作命令，让机组各个部分按照一定的顺序启动，最终完成顺序控制的要求。SCS系统主要负责的是厂房内的主机和辅机，自动进行主机或辅机的开机或停止，并对这些操作的参数进行监视和联锁保护。因为在SCS 系统中有分层设计指令的优先级顺序，所以，在炉侧方面，控制顺序的范围包括送风机和引风机、炉膛吹灰系统等；在机侧中，顺序控制系统包括汽机润滑油系统、内冷水系统和胶球清洗系统等。相对来说，SCS 系统的内容比较庞杂，但是控制逻辑相对简单。然而，当联锁保护逻辑成为其重要内容时，就需要与现场设备的实际情况相结合才能完成设计任务，系统设计的合理性既能够影响辅机的安全，在很大程度上也关系着主设备的安全性和可靠性。

DEH即数字电液调节系统，它是汽轮发电机组中重要的组成部分，能够控制汽轮机的转速、功率，并且能够控制汽轮机的压力，在机组启停过程中和发生故障时，能够进行有效的控制和保护。

FSSS即锅炉炉膛安全监控系统，是燃烧器管理系统。它能够在锅炉工作中和各种运行方式下，不间断地监视燃烧系统所产生参数和状态，并不断地进行判断和运算，在必要的时候发出动作指令。它能够结合各种顺序控制，配合联锁装置的设计情况，按照特定顺序操作燃烧系统的设备，预测可能发生的事故，把事故扼制在摇篮中，从而更好地保护锅炉的安全。

2 热工控制DCS系统的运用要点

热工控制DCS系统的兼容性很好。当前电厂热工控制的机组比较庞大、数量比较多、比较复杂时，热工控制需要有很好的技术水平才能完成这一工作。由于DCS系统的兼容性很好，能够比较好地控制多个对象，提高自动化运行的效率。同时，DCS系统能够很好地保障机组的运行安全，系统中的显示功能将通过大屏幕把机组运行的状况呈现给操作人员，优化人机操作，使操作变得简单、方便。相对简单的操作和可视的运行状况减少了事故发生的概率，降低了生产成本。热工控制DCS系统的主要功能是采集信息并处理、模拟量控制、顺序控制和锅炉炉膛安全检测。DCS系统具有的能动作用加快了机组安装、调试的进程。在运行时，DCS系统的主要作用就是让机组安全、经济的运行。

热工控制DCS系统有远程控制输入和输出装置，能够进行远程输入或输出操作，这一点也渐渐地被工程人员所重视。这种自动系统主要分为三部分：①智能前端。也可以将智能前端看作是现场总线部分，它能够将A/D 互相转换进行PID 控制，并且支持热电阻的转变等。②现场通讯总线。通讯总线的表现方式是数字串行，它能够支持多种多样的运行方式。③通讯适配器。通讯适配器主要负责的是对整个信息区域进行控制和协调，并使主控系统的信息可以互相交换。热工控制 DCS系统具有的远程控制输出、输入功能，能够有效提高企业操作控制的安全系数。

DCS系统能够对电厂热工控制系统进行日常维护和控制管理，涉及的主要部分有设备、设施的维护、控制，内部软件的检测和监控。对于输出、输入部分，DCS系统可以通过系统检测进行检验、维护。如果发生故障的话，一般情况下会更换模块，由操作人员人工对系统内部构造进行检测，测查是由什么原因导致的故障。如果工程人员的专业技能达不到一定水平，就难以查出原因。为了减少由人为不当操作造成的机组故障，企业需要对技术人员进行专业操作培训，以减少故障发生的概率。工作人员要定期备份和保存内部应用软件的信息，详细记录信息的变化。工作人员也要及时保存数据库内的信息和信息的变化，防止数据丢失带来的损失。要分门别类地对软件进行检验，详细、认真地检查软件的级别、权限、功能，同时，要做好软件的更新、控制和完善管理等工作。在此过程中，要保证系统软件的运行安全，一旦发生故障，工作人员要马上进行维护，排查故障，确保其可以继续安全工作，必要时还可以立刻采取有效措施，例如机组停止运行，排查并解除系统故障。

3 结束语

随着科技的发展，DCS控制系统在各行各业中得到了广泛的运用，为各领域提供了更高水平的信息控制系统。热工控制DCS系统的兼容性很强，在保证机组安全运行的同时，还可以对外部设施和内部系统进行了很好的维护和管理。由此可见，DCS控制系统在我国电厂热工控制中的应用越来越广泛。

参考文献

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〔编辑：白洁〕