火电厂控制系统中DCS应用

　　随着计算机、通讯、网络、测控等技术的发展，DCS 技术也日趋成熟，成本不断降低，在火力发电厂中得到普及。

　　DCS 在电厂辅助车间也得到认同并得到更广泛的应用，相对于以前的PLC 系统，辅控DCS 可靠性更高，功能更强大，开放性更好，不仅能够提高全厂自动化水平，便于管理，而且能够为电厂节约成本，提高效益。结合我厂实际，重点论述火电厂辅助车间控制DCS的应用。

　　火力发电是我国工业生产自动化水平最先进、最普及的领域之一，DCS(集散式控制系统)在火电厂控制系统的应用已经被广泛接纳，近几年来电厂控制网络一体化已经逐渐兴起。

　　随着我国电力系统管理体制的不断深化，对发电企业的发电质量和成本控制都提出了更高的要求，而这些要求都依赖自动化水平的提高，为此火电机组自动化水平急待解决。而DCS系统用于全厂辅助车间设备控制具有系统可靠性更高、功能更强大、开放性更好、更加便于实现全厂管控一体化、系统性能价格比更好等优点。北京国电智深控制技术有限公司近年来承接了若干个电厂的全厂辅助车间DCS 控制工程，均获得了较好效果，结合我厂实际情况，

　　本文重点论述辅控DCS 在我厂的应用，自从我厂采用了最新的控制技术，火力发电机组主设备控制水平长足进步，经济效益明显提高，使自动化和信息化水平上了一个很大的台阶。

1. 火电厂用DCS的特点

　　1)大型火电厂用DCS 除去上述趋势共性外，还有它固有的个性：汽机、锅炉等控制及安全要求复杂，燃料、水、灰等相关辅助设施庞大，产生的电能受电网调度要求高等，造成用于电厂的DCS 应具有回路反馈控制、顺序控制、混合控制等复杂控制功能，具有驱动多种执行机构的要求，完成复杂计算能力及先进控制(APC)功能。

　　2)由于FSSS 对作为事件顺序的操作记录的要求很高，而且可能是多系统组合来完成该项功能，所以SOE 的带有时间戳的开关量输入设备及相关功能是必须具备的。在时间同步方面，除了DCS 系统内时钟同步方式，还有目前正兴起的GPS 卫星时间同步方式。

　　3)由于电厂的主要产品“电能”的特殊性及电网调度和电业管理的要求，电厂已推行“火力发电厂厂级监控信息系统技术要求”(SIS)，现在也基本上做到很好和DCS 之间的衔接问题。

　2. 国内外DCS系统现状

　　DCS 系统进入21世纪，在通信和信息管理技术、集成电路技术的进步以及工艺设备大型化的影响下，在节能环保和提高生产效率的需求下，形成了新一代的DCS，或称为第四代DCS。在电厂方面，我们重点介绍ABB、西门子、艾默生和日立五家相关产品，这五家也是现在电厂DCS 的主流厂家。

　　近20年来，国内在原来DDC 直接数字控制技术自行研发和工控机应用的基础上，在对国外DCS 的工程应用及技术引进的基础上，逐渐形成了独立自主的DCS 产业，特别是在大型火力发电厂中的应用国产DCS 已取得了可喜的业绩。其中大家熟悉的有新华、上自仪MAXDNA、国电智深、和利时、浙大中控和南京科远等。现在有600MW 及以上火电厂业绩的有国电智深、和利时以及上自仪MAXDNA，所以在这里介绍下这三家的系统。火电厂辅助车间设备的控制功能通常采用可编程序控制器PLC 来实现，但近年来，越来越多的电厂开始采用DCS 完成辅助车间设备的控制操作。本文对采用DCS 和PLC 实现电厂辅助车间设备的控制进行了比较，认为DCS 系统用于全厂辅助车间设备控制具有系统可靠性更高、功能更强大、开放性更好、更加便于实现全厂管控一体化、系统性能价格比更好等优点。北京国电智深控制技术有限公司近年来承接了若干个电厂的全厂辅助车间DCS 控制工程，均获得了较好效果。

　　3. 辅控DCS的应用

　　火电厂主辅控制一体化DCS 系统，属于火电厂主辅控制技术领域。该系统包括主厂房控制系统：一个或多个水、煤、灰辅助车间控制系统;数据通讯接口;集中控制室和就地控制室;以及在所述集中控制室和就地控制室内设置的操作员站，其中所述操作员站通过所述的数据通讯接口对主厂房控制系统及一个或多个水、煤、灰辅助车间控制系统进行集中监控。辅控DCS 解决了现有技术中数据接口形式、备品备件种类繁多、维护工作量大、通讯故障率高等问题。兖煤菏泽能化有限公司赵楼综合利用电厂在新建一期1×300MW 机组中对辅控DCS 予以肯定，并采纳了辅控DCS。

　3.1水点

　　利用辅控DCS 设置水点监控网络，在补给水车间控制室设置就地水系统监控点操作员站，构建水网就地集中监控网。水点监控网络通过冗余通讯接口接入辅网。纳入水网的系统有：锅炉补给水处理系统，循环水石灰处理系统，工业废水处理系统，综合水泵房系统，制氢站，厂外取水泵房。其中，制氢站采用就地PLC 控制(不在本次招标范围内)，通过冗余的通讯接口接入水点监控网络，在补给水车间控制室进行监控。取水泵房离厂区较远，采用光纤加原程I/O 控制方式，在锅炉补给水控制系统进行监控，投标方应提供满足该系统控制要求的相关设备，并在招标书中对其实现方式进行阐述。

　　3.2 灰点

　　设置灰点监控网络，在除灰控制室设置就地灰系统监控点操作员站，构建灰网就地集中监控网。纳入灰网的系统有：气力除灰系统，布袋除尘系统，煤点。设置煤点控制网络，本工程的输煤系统就地监控点设在输煤综合楼输煤程控室。输煤控制系统的控制机柜分别布置在就地设备附近或输煤综合楼控制室内，通过通讯接口与煤网通讯，煤网再与辅助车间集中监控系统通讯，全部实时数据、监视画面送到辅助车间集中监控网络系统，在集控室的辅网操作员站上可对其进行监控。在输煤控制室内设置维护检修、事故处理和调试时使用的就地人机接口设备，完成对输煤系统的监控，最终实现就地无人值班。煤点监控网络通过冗余通讯接口接入辅网。

　　含煤含油废水处理及厂外输煤控制系统纳入煤网，就地监控地点设在输煤控制室。启动锅炉房采用就地PLC 控制(不在本次招标范围内)，通过冗余的通讯接口接入煤点监控网络，在输煤控制室进行监控。

　　3.3 凝结水精处理控制系统

　　凝结水精处理控制系统包含汽水取样、化学加药的监控。在煤仓间6.3 米层凝结水精处理控制室设上位机操作员站。凝结水精处理控制系统通过冗余通讯直接接入辅网。空调控制系统包括集控室及电子设备间空调系统、主厂房通风、采暖加热站的控制。通过通讯接口与辅网相连接，可在集控室辅网操作员站进行监控。

4. 结论

　　总之，采用辅控DCS 设计的机组设备运行稳定可靠，自从投产以来运行状况一直很好，它实现了自动投入率100%，保护投入率100%，没有发生过一起误跳拒跳事故。辅控DCS 在火电厂的运行实践证明它是一个具有高可靠性、高可用性的系统，具有模拟控制系统无法相比的优越性。只要管理、使用得当，其可用率可望达以上。DCS 的应用极大地提高了大型火电厂的自动化水平，提高了机组的运行质量和效率，并促使机组运行人员大量减少，为火电厂向一名值班员监视控制一台机组的运行管理方式过渡创造了基本条件。