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

李玉慧

苏晋塔山发电有限公司            山西大同          037000

    摘要：热工自动化控制是火电厂基本的发展趋势。随着现代信息技术不断进步，热工自动化控制与我国电力发展之间的联系日益紧密，并已成为我国火电厂生产能力的主要推动力量。并且火电厂热工仪表的自动化控制是火力发电厂系统中的重要组成部分，它在应用中极大的提高和促进了设备的利用性和可靠性。本文概述了火电厂热工自动化，简述了火电厂热工自动化的应用现状，对DCS应用发展进行了探讨分析。

    关键词：火电厂；热工自动化；DCS系统；应用发展

引言

随着我国电厂机组容量的提升以及发电技术的进步，火电厂发电逐渐在我国供电系统中占据重要位置。目前，电厂热工自动化技术已经利用新型自动化技术取得了巨大发展。主要表现在两个部分，一部分，在机组中占据主要地位的DCS系统使得原有控制结构出现巨大改变，另一部分，随着火电厂运营系统及总线技术的发展，热工自动化控制系统的完善也充满生命力。

    1电厂热工自动化的概述

    电厂热工自动化指的是在不需要人工控制或者无人直接参与的情况下通过自动化仪表和自动化控制装置完成电厂热力参数的控制与测量，对各种信息的处理都能够实现自动化控制、自动化报警和自动保护要求。热工自动化控制在电厂的应用使得热工设备安全得到了充分保障，大大降低了电厂工作人员的劳动强度，还提高了机组的工作效率和经济性，从而改善了工作条件和工作环境。它的有效使用可以大大提高现代化企业发展水平。

    2火电厂热工自动化的意义

    火电厂热工自动化技术顾名思义，它就是一种在火电厂热量发电过程中，人们采用相应的科学技术，使得发电设备的控制系统，在没有技术人员参与的情况下，可以自行控制的技术，从而对火电厂发电设备起到测量、控制、检测等作用。目前在我国火电厂发展的国中，热工自动化技术应用得比较广泛，其意义主要体现在以下几个方面

2.1保证设备和人身安全

发电机组在运行的过程中，如果出现异常的情况，人们就可以通过自动化技术来对发电机组进行及时、全面的控制，这样就大幅度的降低了机组异常造成的损失，保障人们操作人民院的人数安全。

2.2保证火电厂正常、经济运行

自动化系统在发电机组运行的过程中，它可以通过对机组运行参数的挑战，来保障电力系统的正常运行，有效的避免了发电厂在经营时出现故障，从而使其出现不必要的停机、停炉现象，给人们带来了巨大的经济损失。

2.3提高生产效率和经济效益

发电机组在使用的过程中，技术人员可以通过自动化系统来对其机组的运行情况进行全面的了解，从而采用相关的技术措施，来使其工作效率可以到达预期的要求，使其能量效果消耗量控制在一个额定的范围内，使得火电厂的经济效益得到有效的增加。

2.4满足现代电网管理的需要

随着社会的不断发展，人们对电网控制的要求也在组建的提高，而要想使得电网控制系统的功能得到明显的提升，我们就要对发电单元机组的自动化水平进行严格的要求。

    2.5进行事故记录和分析

火电厂热工自动化技术的应用，有利人们对一些安全事故进行及时的解决，从而在发电机组运用的过程中起到一个良好的预警效果。

    3DCS的应用及其发展

    DCS是一种区别于传统集中控制的新型控制系统，又可以叫集散控制系统。它是通过传统的计算机控制系统在使用中所发现的缺陷与优势所发展产生的。又被称之为4C技术，其主要构成部分有：计算机，通讯，显示以及控制。是基于微型计算机中的局域网的基础上运行发展的，是以局域网为纽带，将其变为一个安全，实效的高标准控制系统，其中包含过程控制级和过程监控级。

   （1）EIC综合技术。在以前，电气控制装置E（Eleetric）、仪表控制装置I（Instrument）和计算机控制装置C（Computer）都是彼此独立的装置，采取分别安装的方式。在现代科技的支持下，国家开展了EIC综合技术运用，将这三种装置结合起来，并由DCS进行统一规划和完成，这是DCS的未来发展方向。为了让这个目标成为现实，对该综合系统起到控制力的分布系统应具有相应的控制能力，即需要配套的硬件、软件支持，同时还需要适合综合系统组的编码。

   （2）过程控制仪表。随着DCS的广泛使用，常规的控制仪器的使用范围大大缩小，特别是中央控制室的BTG盘上所装设的指示仪表和记录仪表的使用更是急速下降。目前在300MW以上大型机组上设置的仪器表已经缩小到29块，并且不再安装记录表。随着大屏幕IGS的应用，现代中央控制室将不再使用仪表盘。国外在这项技术的使用上已经有了一定经验，今后过程控制仪表的主要发展趋势是在FB支持下使用各种智能变送器和智能执行器，这些装置不但可以实现各种复杂的互补，还可以往设备运行中以及停止运行时检查到出现在系统中的问题，为仪器运行提供了一个安全稳定的运行环境。现代社会的发展越来越注重环境的保护，各种先进的监控发电厂污染物排放量的仪器日益增加，但这些设备的结构复杂，造价高昂，在实际使用和维护中都非常困难，同时，由于是新型技术，现阶段还缺乏相应的技术人才，这些都影响了设备的使用，不但浪费了国家的资金和人力，还会对环境造成威胁。可是国外却很重视这种仪器的使用和维护，它已经成为发电系统内不可缺少的部件。

    （3）采用自律分布式的系统结构。自律分布控制系统是现代火电厂热工发展中的一项重要控制系统。该系统可以同时满足自律可控性和自律可协调性的系统。所谓“自律可控性”是指如果在该系统中的任何一个部件系统出现问题，那么其余的系统就能在自我保护的基础上对自身的系统进行控制，而“自律可协调性”是指任何系统出现问题时，企业的系统可以协调控制自身的工作状态，并在工作中互相协调。

    自律DCS与现有DCS有以下差别：现有的DCS主要有两种类型，即层次分布型系统与水平分布型系统。当前者的上位子系统出现问题时，下位子系统无法实施调节，但下位子系统可以在一定范围内进行局部控制，具有自律控制性，但缺乏协调性；后者的部分子系统停止工作时，其余的系统可以继续工作，子系统的问题并不影响其余系统的工作状态，但在这种情况下，系统彼此之间无法交换信息，无法实现彼此控制，所以，它具备协调性，缺乏控制性；而在传统的集中式系统中，由于只有一个控制器，因此它既无自律可控性，也无自律可协调性.

    （4）现场总线。采用现场总线FB也是DCS未来的发展方向。FB是由DCS所控制一条通信线路，它能排除干扰和免受不良影响。采用FB可将现场的所有智能设备，如智能变送器和智能执行机构全部统一连接到FB上。不仅减少了控制电缆的数量，还能减少因长线传输导致的信号不良和信号差异等问题。使用FB后，整个系统结构实现有有机的系统分散管理和运行，加强现场设备智能化运行，对发电控制设备的运行和维护都起到了积极作用。

    结束语：

    热工自动化系统的发展是高速化、智能化、透明化和一体化趋势。在电厂，对故障信息的处理与充分利用是发掘热工故障诊断与故障预测的基础，现场总线的应用为热工自动化控制系统的发展提供了拓展空间。近几年，科学技术的高速发展促使了热工自动化控制的改善，一方面作为机组最为主要的DCS系统在控制结构中出现了巨大的变化，另外，随着电厂监控和管理系统的提高以及现场总线技术的逐步普及，给热工自动化系统注入了新的活力。

        参考文献：

        [1]孙长生.电力行业热工自动化技术的应用现状与发展.自动化博览.2010.

        [2]李国伟.基于智能巡检系统在火电厂的研究.科技信息（学术研究）.2008（27）.

        [3]赵霞.城市热网计算机监控系统.煤气与热力，2010.

        [4]陈瑞军，DCS在电厂中的应用及发展方向探讨.内蒙古电力技术，2011.