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自动化控制系统在火力发电厂的应用
作者：陈婷
来源：《科学与财富》2012年第03期
摘要：在国内大型火力发电厂的自动化控制方面，DCS是电力系统中应用广泛的控制系统。本文就DCS为基础的电厂自动化控制系统进行了分析。 关键词：火电厂；自控系统；DCS
信息化时代，各类先进的电子信息技术、计算机、网络技术广泛应用于各行各业，提升了综合自动化生产水平，火力发电厂也不例外。DCS控制系统集“集”与“散”于一身，既包括集中监视、集中操作和集中管理等集中化控制，同时还包括分散控制。依托微型计算机，DCS系统的功能实现了阶层化、分散化。先进通讯技术的融入，使各子系统与控制中心保持密切的联系，进行协调、同步动作。
一、火力发电中电气自动化技术系统优势功能及特性
火力发电生产中自动化电气技术的优势功能在于通过对控制设备的监视实现统筹控制，辅助交换数据的信号反馈，完善构建自动化控制系统，主体依据曲线、主接线图等测量形式设备内含的数据信息及固有运行状态，可及时就设备异常动作事件、信号警告进行上报处理，进而有效避免了各类不良的人为操作失误及设备发生的危险状况。同时电气自动化系统需要提供必要的各类电量的日报表、启停设备记录次数报表以及检修维护相关报表等。其内含的高级功能可给火力发电生产提供特殊化数据反馈功能，诸如利用脉冲信号或自身测控装置固有的计量功能统计电量，在线对远方定值修改进行自动校核，实施对电气系统主站各设备的实时管理，诊断系统故障并针对电动机运行状况实施维修养护处理等。火力发电厂生产实践中电气自动化技术系统具有一定的复杂繁琐特征，布置设备与总体数量较为繁多，且安装阶段需将其分散布设于各个电动机与配电室主控中心，其中包含较多电气元件的安装环节，且系统承载运行大量信息，令维护检修更加难于操作。由控制层面来讲火力发电厂应用电气自动化系统监控设备主体与DCS系统连接，因此对于两台机组我们应考量唯一控制权属性，完善DCS控制模式，确定系统联网方式的可靠高效，在保障正常运行操作与启停基础上，还应实现对事故状态、异常运行的实时显示，进而为操作人员提供相应的应急处理及操作维护指南，确保电气自动化系统实现合理工况下的稳定运行。
二、DCS为基础的电厂自动化控制系统 2.1 DCS的控制子系统
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DCS的功能模块根据需要，已经软硬件允许的条件可以增减，实现功能的多样化，最基本的系统有：数据采集系统DAS、模拟量控制系统MCS、顺序控制系统SCS、燃烧器管理系统BMS。
2.1.1 数据采集系统DAS
数据采集系统可以进行在线连续测量各种信号，如现场变送器的信号，还可以单独成为一个结构；上下位机结构，还可以组成小型集散系统，进入实时控制网络。DAS可实现的功能有：检测生产过程中液位、流量、压力、温度等基本信号；提供多种热力系统流程图，监视系统各主要参数，越限时发出报警；高速采集继电器出点开关信号，及时记录下事故障信号并报警；实时显示主要参数的变化趋势；自带事故记忆库；定时打印制表。 2.1.2 模拟量控制系统MCS
模拟量控制系统是机组自动化水平的表征，可实现对锅炉和汽机的协制、一次风压的控制、二次风量的控制、炉膛氧量控制、炉膛的压力控制、磨煤机的调节、锅炉的给水控制等各种自动调节，对工艺过程进行精确的控制，既节约了成本，又提高了生产效率。 2.1.3 顺序控制系统SCS
顺序控制简化了系统的操作程序，运行人员通过简单的操作，就可以完成对辅机设备或辅机系统甚至是整个机组的起停。还可以通过操作一个或几个按钮，完成成套机组的起动。顺序控制系统可以实现的功能有：(1)在条件满足设定情形时，系统经过判断，自动执行和转换程序。(2)手动、机动转换自如。通过人机转换接口，将按程序设定的自动控制转换为手动运行，操作人员可以在点步、跳步及手动操作等功能中根据需要任意选择，同时可以选择显示的信息，如选择显示报警或故障信息。(3)自带程序检查功能，在需要时可以通过自检电路检查程序运行的正确性。(4)具有一定的保护功能，发生事故时可以自动中断或复归控制进程。 2.1.4 燃烧器管理系统BMS
燃烧器管理系统，又称锅炉炉膛安全监控系统，大型火电机组的自动保护和自动控制系统中均有这一系统。燃烧器管理系统能够保证锅炉燃烧系统按规定顺利操作、安全启停、投切。出现危险工况时，迅速切断燃料投进系统，启动降温系统，防止爆燃、爆炸等破坏性事故的发生。
2.2 DCS的优点
DCS已经投入使用多年，积累了很多优点，在逐步发展完善的过程中这些优点将更加突出。
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(1)可靠性高。DCS的控制结构属于拓扑结构，结构特点是将控制功能分散到各个操作站上，相互间既又相关联，这就允许DCS在出现故障和错误的情况下仍然可以正常运行，不至功能丧失，保证DCS很高的工作可靠性。
(2)开放性好。DCS的设计理念是开放式的，整个设计过程遵循标准化、系列化和模块化的要求，加上DCS极好兼容性能和扩充能力，可以很方便地接入新的系统，或是卸载原有系统，对DCS都不会产生任何不良影响。
(3)控制功能多。DCS控制系统可以实现顺序控制、连续控制和批处理控制，还可以准确完成各种与实际相适应的特殊控制，因此各个行业都可以使用DCS控制系统来实现生产控制。
(4)维护容易。DCS可以拆分为几个小型计算机，而且各计算机之间相互不影响，因此维护简单。当DCS出现故障时，找到出现故障的小型计算机，只对其进行维修或更换就可以，不会影响到DCS控制系统的运行。
(5)灵活性高。DCS系统中有与各种控制、测量信号相对应的控制方法和显示图形，用时直接从数据库中调用。将调用的系统显示在画面上，形成与用户工作需求相匹配的控制系统。 (6)协调性好。DCS的各个工作站之间通过系统网络连接，所有的信息和数据都为系统共享，便于协调各个工作站之间的工作，因此DCS能够以最佳的方式完成系统的调节和控制，优化配置提高资源使用效率。 三、结语
总之，火力发电厂生产运行中自动化电气技术发挥着至关重要的功能作用，并在现行生产实践中通过不断的深入研发、总结创新实现了质的飞跃，全面激发了火电机组运行服务潜力，完成了一体化机、炉、电的单元监控运行模式，强化了电网服务的统一管理运行。因此我们只有继续深入探析，创新应用、全面激发优势功能才能持续提升工作效率、强化自动化控制水平，合理控制火力发电厂运行管理成本，进而令其实现常胜常新的全面发展。■ 参考文献
[1]宋邦富．DCS应用及发展[J]．化学工程与设备，2010，(3)．
[2]白建云．大型火力发电厂顺序控制技术研究与应用[J]．技术交流，2007，(3)
