浅析火电厂热工自动化DCS控制系统的运用

浅析火电厂热工自动化DCS控制系统的运用

康元平

苏晋朔州煤矸石发电有限公司   山西省朔州市   036800

摘要：随着电力行业的快速发展，电厂热控控制系统的精度和稳定性对于保障电力生产安全、提高经济效益具有重要意义。传统的热控控制系统由于技术限制，难以满足现代电厂对于高精度、高稳定性的需求。因此，如何运用先进的控制技术提高电厂热控控制系统的性能，成为电力行业亟待解决的问题。

关键词：火电厂；热工自动化；DCS控制系统；运用

引言

电厂热工自动化DCS控制系统的运用，不仅能够提高火电厂的运行效率和稳定性，还能够减少运维成本，提高工作安全性，对于火电厂的可持续发展具有积极的促进作用。随着科技的不断进步，火电厂热工自动化DCS控制系统在未来将继续发挥重要作用，并且将与其他技术和系统的融合进一步推动火电厂的智能化、高效化和可持续发展。

1DCS自动控制技术的内容

DCS自动控制系统是一种基于电子计算机的多层次、多级别的自动控制系统，在工业的各个领域都有所普及。在化工企业采用DCS自动控制仪器系统实现了分布式掌控，使化工生产流程达到自动化程序控制，该系统具备参变量自动收集、参变量调控和参变量控制等功能，能够适应各种工艺参变量的调节，从而达到化工装置全流程的最优调控。

相对于旧的生产方式，DCS自动控制技术在企业生产中的应用具有智能化的特征。包括两个方面的改进：

（1）利用DCS自动控制技术，可以及时发现化工装置中出现的异常情况，减少人为操作的失误。另外，该自动控制器的安全性较高，它是一种基于分布式配置的分布式控制方案，在进行信息交换时进行生产，安全性和可靠性都比较高。

（2）DCS设备的自动控制，能够通过编程来保证设备的运行，并能实现设备的科学化，从而提高设备的使用效益。特别是DCS自控仪表还具有实时数据采集，信息交换，数据监测，后台显示等多种作用。有关的工作人员能够对产品的各个环节的过程进行更直接的理解，如果发生了什么问题，就会触发报警系统，并用图表的形式将数据显示在该系统中，从而提高了整体的生产效率和企业的生产资源的调配水平。

2火电厂热工自动化DCS控制系统构成

2.1DAS系统

DAS系统（DataAcquisitionandAnalysisSystem）也就是数据采集系统，在整个热工DCS控制系统中起着重要的作用，主要收集和传输生产过程中的各种数据，以供其他子系统进行分析和控制。DAS系统通过接口与各种传感器连接，例如，温度传感器、压力传感器、流量传感器、电流传感器等，这些传感器能够实时监测工业过程中的各种物理量，并将其转化为电信号，DAS系统进而通过接口将这些电信号再转化为数字信号，以图表、曲线、报告等形式展示给用户，反映火电厂工作过程的温度、流量、电力、压力等参数，对其进行数据与处理，如滤波、平滑等，并对数据进行存储、备份，便于查询，然后再将收集的数据通过以太网、无线网络或其他通过协议传输到其他子系统中。同时，DAS系统还具有自动报警的效果，能够监测和记录火电机组的热效率、发电效率、煤耗等性能指标，假如系统操作出现异常或超过设定参数范围，系统会自动发出报警，并采取相应的控制措施，确保系统的安全和稳定运行，并帮助运维人员评估机组运行情况与效益，及时发现问题并进行优化调整。

2.2MCS系统

MCS系统（MonitoringandControlSystem）也就是模拟量控制系统，主要负责对火电厂的监测和控制进行集中管理和实时监控，用于火电厂的锅炉和汽轮机组中，能够对相关变量进行自动化控制。在锅炉中，MCS系统可以通过控制锅炉的燃烧、给水和排烟等参数，实现锅炉的稳定运行和效率优化；根据负荷变化和蒸汽需求，控制锅炉的燃烧和给水量，以保持蒸汽温度在设定范围内；控制给水泵的运行和补水系统的操作，保持锅炉水箱的水位在安全范围内；根据锅炉负荷和燃烧情况，调节引风机的转速和风量，以保证燃烧过程的稳定和燃烧效果的优化。在汽轮机组中，MCS系统根据汽轮机负荷变化和蒸汽需求，控制给水泵的运行和给水阀门的开度，以保持给水量和蒸汽压力稳定；通过控制除氧器的补水和排水，保持除氧器水位在正常范围内，防止氧腐蚀和蒸汽质量下降。

2.3SCS系统

SCS系统（SupervisoryControlSystem）主要用于火电厂主机和辅机的控制、监测，能够根据运行原则与顺序，对设备的运行逻辑进行判断，并进行结果分析与评估，发出控制指令，使设备按照预定的顺序有序运行。在主机控制方面，SCS系统能够实现对主机的启动、停机和负荷调节等操作进行控制，实时监测运行状态与参数。在辅机控制方面，火电厂的辅助设备包括给水系统、除尘系统、排烟系统等，这些设备的运行对于火电厂的正常运行至关重要，SCS系统可以对这些辅机进行控制，保证其按照预定的顺序和参数运行，确保火电厂的运行效率和安全性。一般SCS系统采用分层设计方式，将控制任务划分为不同的层次，每个层次负责不同的功能和任务，但是，这样会消耗一定的时间，因此，在控制中将优先级运算技术融入其中，通过给不同的控制任务和指令设置不同的优先级，系统可以根据任务的优先级来确定执行顺序，确保重要任务得到优先处理，实现短时间内的顺序控制。

3火电厂热工自动化DCS控制系统的运用优势

3.1高度集成与兼容

DCS控制系统能够集成多个子系统，如控制、监测、数据采集、报警等系统，应用传感器、执行器、控制算法等，实现对整个火电厂热工过程的全面控制和管理，通过一个统一的平台，操作人员可以方便地监控和控制各个子系统的运行状态，实现多个设备之间的协同运行，确保整个机组能够高效稳定地运行。在电厂机组运行过程中，干扰源和控制参数往往呈现出非线性分布的特征，DCS控制系统可以根据实际情况灵活调整控制策略和参数，以应对这些非线性分布的影响因素。同时，DCS控制系统具有强大的计算和数据处理能力，可以实现各种高级控制算法，如模型预测控制、优化控制等，其中模型预测控制一种基于数学模型的控制方法，通过对过程的数学模型进行预测和优化，实现对系统的精确控制；优化控制是指根据系统的最优性原理，通过对控制变量进行优化，以达到最佳的系统性能。

3.2智能监测与调节

DCS控制系统具有实时监测和调节火电厂热工过程的能力，通过各种传感器和仪表设备，可以实时采集和监测火电厂各个关键参数的数值，并根据设定的控制策略进行调节，这样可以保持火电厂的稳定运行，并及时对异常情况进行响应和处理。同时，采用远程智能输入输出系统，提升系统测量的精准度，这是将计算机适配器、现场总线、智能前端等组合而成的独立性系统，支持灵活的AD/DA转换，能够满足不同输入输出信号的需求，支持点对点、点对多等通信方式，采用集中管理与控制模式，实现主动系统信息转换，并通过智能前端和现场总线的协作，将系统内部的信息转化为适合外部系统理解的格式，提高系统的互操作性，使其与其他系统更好地集成和交互。

结束语

随着电力需求的不断增长，火电厂作为我国主要的电力发电方式之一，其运行效率和安全性成为关注的重点。而热工自动化DCS控制系统作为一种先进的控制技术，计算机为终端，通过互联网技术进行连接，采用过程监控模式对火电厂的各种设备进行有效控制，实现生产全过程的智能化、自动化控制。

参考文献

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