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。但因DCS技术在热工控制系统的应用处于初步阶段,导致其在运行中会出现一定的问题,对电厂的运行造成了一定的影响,所以对DCS系统的管理维护也是一项重要的工作。

1 DCS系统概述与电厂热工控制系统

1.1 DCS系统概述

DCS系统又被成为集散性的控制系统,作为一种新型的控制系统,DCS相较于传统的集中性的控制系统有着很大的差异。DCS控制系统建立在传统的计算机控制系统之上,主要通过优化内部软件工作环境和改变传统工作思维进行工作,由于DCS系统中包含计算机系统、显示系统等,因此DCS控制系统又名为4C技术。DCS控制系统相较于传统的控制系统有着较高的安全性,还是一个时效性非常强的系统,这是由于DCS控制系统是建立在微型计算机局域网中的,因此在操作过程中可做到即时控制,且能对控制过程达到全面的监控。

1.2 DCS控制系统的组成

DCS控制系统作为一种智能型的控制系统,主要由五部分组成:

收集数据。DCS控制系统中,数据收集是由计算机监控系统进行完成,检测机组运行中的各种参数信息后进行处理,然后通过图像的方式进行传输,对于操作人员的处理十分方便。此外还能进行自动报警,使DCS控制系统的使用更加准确;模拟量控制。DCS控制系统中模拟量控制系统是一个重要组成部分,能控制汽机和汽轮发电机组锅炉,在操作过程中模拟量控制系统可细分为连两个系统,一是机侧模拟量、一是炉侧模拟量。炉侧MCS系统又可细分为两个主要系统,分别是气温调节系统和机炉协调控制系统,锅炉给水是采用串级方式进行控制,对除氧器水位进行调节,其他方面通过单回路调节系统来调节。

顺序控制。借助热力系统,将机组中的一些操作程序划分成不同的类别,根据顺序,对每个装置的逻辑关系、运行状况进行科学地分析,在此基础上,使用操作命令用于将机组中的设备进行启动,控制系统不仅要监控厂房中的主、辅机,还要监控参数,实行有效地保护。SCS系统相较其他系统较为复杂,但其逻辑形式较为简洁,作用十分良好;数字电液调节。在电厂热控汽轮发电机组有着重要的作用,主要对汽轮机转速、功率进行调节,调节压力并在机组启动、停机和故障时做出调控并保护;锅炉炉膛安全监控。监测锅炉正常运行和启停工况下各燃烧系统的参数和设备状态。经过逻辑计算和判断,使电常锅炉保持在安全运行的状态,做到完美的热控作用。

1.3 DCS控制系统的应用

DCS控制系统在电厂热工控制系统中有着普遍应用,具备智能化的特性,有较高的自动化程度。DCS控制系统在火电机组中的应用,对锅炉炉膛安全能进行全面即时地监控,在监控过程中可对各种信息进行管理。DCS控制系统对于火电机组的运行效率可有效提高,且对电厂热控系统的功能可灵活调整。通过对DCS控制系统科学合理的保护,使电厂热控系统始终处于安全运行状态。由于技术的限制DCS控制系统在我国的应用还存在一些障碍,所以需对其进行不断的研究,提升DCS控制系统的控制能力,使其更好地促进电厂的发展[1]。

1.4 我国电厂热工控制系统

我国电厂热工控制系统现状:对自动调节系统的分析,当前我国电厂热工控制情况主要有两方面:其一,我国DCS控制系统是自主编制的,虽然是由专业人士进行编制的,但在系统调试过程中工作人员的水平还有着一定的差距,达不到精细的程度,这就使得DCS控制系统运行过程中有着一定的问题;其二,机组控制软件主要源自国外,国外的自动控制系统与我国相比来说较早,其发展程度也比较完善,所以在参数设计方面比较合理,机组、仪表等方面在运行的过程中可靠性更高。考虑到软件的功能和质量,我国多数电厂在应用DCS控制系统机组以及相关软件时,往往是由国外进口而来。

DCS控制系统的网络设计:是DCS控制系统设计的基础和关键部分,对于DCS控制系统全面地即时性、可靠性和延展性有着十分重要的作用。网络性能的评判标准是由系统网络的实时性决定的,所以DCS控制系统的网络设计中实时性是一个非常重要的环节,即在规定的时间内完成对信息的传输。另外DCS控制系统的设计中可靠性也十分重要,能保障网络通信一直处于优秀的联通状态是十分关键的,可靠性的实行可通过双总线、环形网络结构做到。

2 DCS在电厂热工控制系统的优点

DCS控制系统在电厂中的应用能有效提升火力发电机组的数据采集和处理能力,能有效进行生产过程和逻辑的控制,对生产过程进行监视和报警,及时对设备进行联锁和保护,还能提升员工的操作管理能力,是目前热控系统的主要形式。

有着较强的兼容性。在运行过程中的火电厂机组需具备多个控制系统,所以控制的对象也相对来说较多且非常复杂,这是由于不同的对象间存在很大差异,被控制的对象具有延迟大、干扰源多、非线性、控制参数多的特质,且每一个对象基本上是根据干扰源和控制参数进行确定的,所以从整体来看控制的难度非常大,这对于自动控制系统的兼容性要求也非常高,在实际设计过程中需综合考虑各种因素。DCS系统的优点是可简化各种高级的控制算法,使电厂机组在运行过程中能有很好的自动控制能力。DCS系统能有效控制各个对象,在同一个系统中DCS系统有着多样化的算法,能大幅提升机组本身的控制能力和控制水平,这就是DCS系统强大兼容性的体现。

做到远程智能I/0。目前国内一些厂家已开发了远程智能I/0,其组成部分有计算机适配器、智能前端和现场通信总线等。智能前端的实质是一个测控装置,主要用于测量电阻,其精度非常高。另外它可实现AD与DA间的转换,其存在形式相对独立。适配器的作用是综合性管理网络,保证网络的协调性,灵活转换主控系统的信息。现场通信总线具有多种工作模式,如完全支持主机、广播与点对点等。远程智能I/0能使DCS系统更加安全,与现场通信总线兼容。

做到辅机DCS控制。目前在电厂的生产管理过程中已可将DCS技术应用到大机组上,还能将DCS技术应用到辅助系统中,达到对其他操作的集中控制,如除渣、除灰、处理化学水、运输煤等。在实际应用过程中可采取不同的技术方案,将辅机系统与主机DCS连接到一起,这是一种相对集中的方案。还可选择将将主机DCS与MIS连接到一起,这样能够有效降低人工成本,从而提高工作效率,并对管理系统和技术水平的提升也有积极的作用。

实现全程化的监控模式。电厂工程的设计十分复杂,关系到的内容和相关因素非常多,在这样的情况下对许多后备监控设备并未进行设计,仅留下一些很少的的停机开关。而随着CRT监控技术在各个电厂中的广泛应用,DSC大屏幕显示技术在电厂也有了广泛的应用,使得人机界面得到了很大的优化,所需监控人员也随之下降,大大降低了劳动力的支出,很好地控制了人工成本,使得电厂的经济效益得到了提升,电厂在日后的经营中也更加的安全,也提高了电厂的市场竞争力[2]。

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

因为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[3]。

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

一般来说,无论是输出模块还是输入模块发生故障,要进行对系统的诊断和维修。在维修故障的过程中可通过更换模块来解决故障问题。由于技术人员自身对模块技术认识不足,且受自身专业水平的限制,对于内部元件老化引起的热工控制模块故障问题很难做出准确的判断。在很多情况下,在系统运行过程中出现问题最多的是输入输出模块,由于模块更换困难,所以一般要请厂家专业人士来维修。当进行现场设备故障诊断或修复的过程中,如某一设备或组件发生故障,相关工作人对故障问题及时排查,深入分析故障发生的原因,通过专业的故障维修方法处理问题。

在实际中,如设备发生故障首要要进行诊断工作,而后再进行维修,这是一项十分严谨的工作,对于工作人员的要求非常高,工程技术人员在接收到故障报告后,要严格落实各项安全措施,做好技术维护工作。如果设备的硬盘或冷却风扇出现故障要十分注意,因为这会引起操作员站出现死机。导致此类状况的原因有设备老化或是人为操作,此类问题的解决方法是针对控制逻辑进行修改。

4.2 软件管理与维护

在DCS的软件管理维护中,不仅需对应用软件进行备份,还要严格记录应用软件的具体使用情况,对过程的记录一定要规范严谨。对软件功能要进行深入、全面系统地测试,对各级别权限的检测尤为重要。对于各类软件要进行严格的管理,在实际需要的情况下,对所需软件进行即时的更新和修改,一些设备在运行或维修情况下,要采取科学合理的方式对设备进行隔离和维护。操作站在使用过程中难免会出现一定的故障,在这样的情况下,不仅需要及时对故障进行排除和维修,还要保障操作员监测工作的顺利进行和操作站的正常运转。

实际运行过程中会出现一些较难解决的故障,这时要从设备的实际使用情况出发,使用专业方法进行严格检查,如操作员站出现不能操作的问题,可通过断电或借用电路控制器来停止设备。为使软件在安全的状况下运行需不断更新软件,完善设备监管制度。用科学的方法排除CPU和设备电源灯的故障,提高故障排除的效率[4]。

5 结语

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。（来源: 电力招标采购网）