1、低热值燃料热电厂 DCS 的应用及技术改进山东枣庄矿业集团田陈煤矿富源电厂 闫波 张国 刘印【摘要】本文总结了作者所在的低热值燃料热电厂分散控制系统(DCS)的应用和存在的问题，并在研究我国热电厂自动化技术的基础上，参考国内外有关资料，结合自身在小型低热值燃料热电厂建设和运行中的工作实践，提出技术方面的改进。【关键词】低热值燃料热电厂 DCS 应用 改进 一 DCS 在热电厂的应用最近十年，DCS(Distributed Control System)即分散控制系统在热电厂中的广泛应用，极大的提高了电厂自动化水平。其实质是利用计算机技术对生产过程进行集中监视、操作、管理和分散控制的一种控制技术
2、。分散控制系统是纵向分层、横向分散的大型综合控制系统，它以多层计算机网络为依托，将分布在全厂范围内的各种控制设备和数据处理设备连接在一起，实现各部分信息的共享和协调工作，共同完成控制、管理及决策功能。概括起来，分散控制系统的硬件设备由管理操作应用工作站、现场控制站和通信网络组成，其软件是由实时多任务操作系统、数据库管理系统、数据通信软件、组态软件和各种应用软件组成。分散控制系统在结构上采用了模块化设计方法，无论是硬件还是软件都可以根据实际应用的需要去灵活地加以组合，即可以采用增加或减少现场控制站及人机接口的方法，使用组态软件，生成用户所要求的应用程序，实现对简单的生产过程或大规模的生产过程运行
3、的有效监控。也就是说，通过合理的配备可以实现火电机组的模拟量控制系统（MCS）、数据采集系统（DAS）、锅炉燃烧控制系统和炉膛安全系统（FSSS）、顺序控制系统（SCS）等功能。作为机组监视和控制的主要手段，DCS 在机组分部试运行和整机启动调试过程中发挥了重要作用，加速了机组安装调试的进程；机组正式移交生产时保护和控制系统的主要功能均已能投入使用，保障了机组的安全、可靠的运行，最大限度地挖掘了机组潜力，提高了效率，减少了人员，降低了成本，二 DCS 建设中存在的问题1 设计工作水平较低由于 DCS的控制逻辑均由计算机软件完成，控制系统逻辑设计的大部分工作从设计院转移至 DCS制造厂，因此设计
4、院仅承担了编制技术规范书、提供基础资料和控制要求、确认 DCS制造厂图纸文件和安装接线设计等工作，而忽视了对控制逻辑图的确认和控制策略的研究，加上较少深入参与系统验收和调试，使设计院缺少在控制系统设计方面经验积累，无法对 DCS技术有更深入的认识，不能及时解决 DCS调试和投运过程中遇到的问题。致使多年来 DCS技术规范书一直未能作过实质性修改和更新。2 DCS的硬件性能的不断提高和应用软件相对滞后一方面，从国外进口的 DPU等核心硬件性能快速提高，另一方面，应用软件的国产化进程跟不上 DCS技术发展和更新的速度。一些 DCS功能甚至还在DOS下运行；组态方式落后、复杂，控制画面粗糙简陋；没有
5、操作向导、机组性能诊断和优化等功能；3 DCS在提高机组经济性方面的效能还没有充分发挥出来。当前，国内电力市场的竞争愈演愈烈，电网为了自身的安全和经济效益，对热电厂单元机组提出了一系列严格的调频和调峰的范围和速度的要求；竞价上网的市场原则迫使热电厂必须最大限度地挖掘机组潜力，提高效率，减少人员，降低成本；国家法律对环保日益严格的要求，并采取相应的经济调控手段，也将迫使电厂采取对策。但是 DCS中缺乏相应的功能，而在减少成本、提高效益方面功能较强的电厂信息化管理软件如 ERP、EAM、MIS 等，由于缺少和 DCS的接口，在大量调用电厂实时生产过程的数据(包括实时数学模型)往往会遇到困难；即便能
6、够流畅调用 DCS中的实时数据并计算出经济性方案，还是无法通过 DCS实时控制生产，仍然使机组较难达到最大的经济性。4 故障隐患仍然存在 尽管随着调试、运行经验的积累，DCS 的可靠性已经大大改善，但是 DCS使用中的隐患依然存在，硬件故障率高。我厂在安装调试过程就曾出现过模块烧坏、死机、冗余切换故障。5 控制设备过于集中将所有的控制设备集中到一个大的电子设备间内，这样便于管理和维护。但从现场返回的大量的信号和控制电缆增加了安装和调试的难度；长度的增加提高了线路故障的发生率，降低了信号的抗干扰能力；同时，增加的电缆和庞大的电子设备间也大量增加了成本。6 机构设置不完全合理电厂自动化中设置电气和
7、热控两个专业，从而使主控室出现电气和热控两套监控系统，专业分隔，力量分散，设备选型不统一，设计标准和技术不一致，安装和调试不协调，给电厂管理带来诸多不便，无法真正实现的炉、机、电协调运作。三 技术改进1 进一步提高 DCS的功能，扩大应用范围(1)随着硬件技术的发展，DCS 分散处理单元(DPU)的存贮能力、运算速度成倍提高，能完成更复杂的数值和逻辑运算。DCS 越来越强大的能力可以运行一些大型的先进控制软件、机组性能诊断和优化软件，可以向操作员提供过程诊断信息，实现操作指导，改善调峰机组的监视和控制，以满足热电联产电厂对自动化提出的新要求。要努力提高我国电厂 DCS的应用水平，加大应用软件开
8、发的力度。首先，充分挖掘 DCS的潜力，充分利用 DCS所提供的控制模块(算法)，设计出完善、先进的控制逻辑，并适当引进国外先进控制和优化软件，组织消化吸收，以便洋为中用。对于国内已经开发成功的应用软件，应适当创造条件在实际工程中采用，以加速产业化。(2)把 DCS的应用范围扩大到对电气系统和辅助系统的控制，将 PLC控制的输煤、除灰、化水等纳入到 DCS中来，真正实现机炉电统一操作。2 DCS 采用物理分散布置和现场总线技术 随着计算机技术的发展，监控系统将由以前的全部集中到一个控制楼里的配置方式，逐步趋向于采用适度物理分散配置的原则。庞大的控制楼将取消，变成若干个小型的电子设备间，分别布置
9、在锅炉、汽轮机房或其它主设备附近。节省电缆，并为主厂房模块化设计、安装、缩短工期，以及主厂房合理布局创造条件。使用智能化仪表，提供数字化信号，大量采用远程 I/O，通过现场总线传输。通这种配置方式必将为大量节约监控电缆，降低基建费用，缩短工期作出贡献。3 积极提高热电厂自动化设计水平面对电力市场新形势和自动化技术高度发展所提出的新挑战，电厂自动化设计工作应当紧跟 DCS技术发展，特别是现场总线技术的发展。消化和吸收国外的技术，研究先进的控制理论和策略在电厂中的应用。在深入学习机组运行操作经验和循环流化床锅炉控制技术的基础上，修改和更新 DCS技术规范书。把电厂信息管理系统设计纳入电厂自动化设计
10、范围，编制 MIS技术规范书。研究由于电厂竞价上网对电网负荷调节、电厂负荷分配和机组负荷分配和机组负荷控制等方面所提出的新问题。4 机构重组，加强对自动化专业的领导热电厂自动化技术应用的纵深发展和电厂进入信息网络化时代现状，将打破热工、电气、微机各专业自动化的界限并汇合在一个大系统中，使电气控制纳入 DCS、维修“社会化”；现代化的信息管理系统也将促使电厂形成新的一套现代化管理方法。这就需要电厂利用机构重组解决组织形式，并且选拔和培养一批能胜任多专业综合的电厂自动化专业领导工作骨干，领导整个电厂自动化专业。5 加速电厂管理自动化的进程，提高电厂综合自动化水平目前电厂自动化设计主要针对电厂工艺过
11、程的控制和监视，即过程自动化，这无疑是十分重要的，电力买方市场的形成，要求不仅能保证电厂安全满发，还应当千方百计降低运行和维护费用，缩短检修时间，提高设备使用寿命，合理利用电厂资源，因此电厂管理自动化水平必须大力提高。 应该在 DCS上增加电厂管理层，以实现与 MIS的无缝连接，这些都为实现电厂 MIS功能创造了条件。因此，应将 MIS纳入电厂自动化设计范围，综合考虑电厂过程自动化和电厂管理自动化，并引进和开发电厂性能优化软件、设备管理软件以使电厂管理水平有实质的改善。第一作者简介：姓名：闫波，性别：男，出生年月：1977 年 11 月 2 日，学历：大学本科，毕业院校：山东科技大学，职务：热控专工，职称：工程师，专业：热工自动化。工作单位：滕州富源低热值燃料热电有限公司、通信地址：地址：山东枣庄矿业集团田陈煤矿富源电厂 、邮编：277523 电话：0632-4053759 13863285786单位英文译名：Tengzhou Fuyuan low calorific value fuel thermoelectric Co.Ltd.
