刍议DCS 在电厂热工控制系统中的应用与管理维护

梁雪

（国能（福州）热电有限公司，福建 福清 350309）

随着市场经济不断发展，电力行业竞争日益激烈。为推动电厂企业实现可持续经营战略目标，需应用多种新型技术及系统提高生产环节管理水平。DCS 控制系统是电厂热工控制工具之一，该系统可提高电厂企业运行效率，确保电厂运行安全稳定，提高系统管理智能化水平。但DCS 控制系统应用及维护过程复杂，需要采取针对性的研究。

1 电厂热工控制系统应用现状

从我国电厂热工控制系统运行实际情况来看，具有以下两点特征。第一，虽然我国DCS 控制系统由专业技术人员自主编制而成，但受技术因素影响，运行环节精细化水平仍未达到预期，运行过程仍存在亟须解决的问题。第二，机组控制软件大多由国外引进而来。国外自动控制系统研究时间更早，发展水平相对更高，软件参数更加科学，运行过程更加稳定。受软件功能及质量要求影响，我国绝大部分电厂DCS 控制系统及各软件大多为国外进口。

2 DCS 控制系统内涵、组成与应用优势

2.1 DCS 控制系统内涵

作为一种新型控制系统，DCS 控制系统具有集散性特征，这是传统控制系统无法做到的。DCS 控制系统由计算机控制系统衍生而来，可利用软件环境更新及工作思维应用的措施，实现管理环节及管理流程完善。在局域网影响下，DCS 控制系统运行环节更加安全，控制具有时效性，可实现覆盖范围全方位控制，系统整体均处于被监控条件下。

现阶段，DCS 系统已在我国电力行业实现了广泛的应用，在热工控制环节中取得了瞩目的成绩。针对火力发电机组而言，可应用DCS 控制系统掌握锅炉炉膛内部运行状态，收集的数据可利用集中处理的方法完成分析。此外，依托DCS 控制系统可强化火力发电机组运行效率，使机组运行过程更加可靠，确保热工控制安全运行。但如上文所提，我国应用的DCS 控制系统大多为国外引进，如何使DCS 控制系统满足我国电厂生产的需求，已成为急需解决的主要问题。

2.2 DCS 控制系统组成

DCS 控制系统共有以下五部分组成。第一，数据采集系统。在DCS 控制系统内，数据采集也被称为计算机监控系统。在机组运行环节中，当各项数据信息完成在线监测及处理后，可以通过画面的方式实时传递，便于工作人员接收信息。此外，数据采集系统还可实现自动报警及制表打印，可提高电厂热工控制环节中DCS 控制系统运行精准度。第二，模拟量控制系统。在DCS 系统内，模拟量控制系统可实现汽轮机控制及锅炉控制，控制对象可细化为汽轮机侧模拟量及锅炉侧模拟量。汽轮机侧模拟量包括给水系统、除氧机水位等，锅炉侧模拟量包括气温协调系统、送风调节系统、引风调节系统及蒸汽温度控制系统等，利用串集的方式可实现锅炉给水过程全方位管控。第三，顺序控制系统。顺序控制系统可结合规定运行顺序，掌握各装置逻辑关系及运行特点，利用操作指令控制机组内各设备。顺序控制系统可实现厂房主机及辅机监控、参数监视及连锁保护。虽然顺序控制系统极为复杂，但控制思路相对简单，应用效果优越。第四，数字电液调节系统。数字电液调节系统是电厂热控汽轮发电机组重要构成部分，该系统可实现汽轮机功率及转速调节。在机组开启、关闭及故障条件下，还可实现控制及保护。第五，锅炉炉膛安全监控系统。该系统也被称为燃烧管理系统，无论锅炉处于正常运行状态、开启状态及关闭状态，均可实现内部燃烧参数及设备运行状态监测，利用逻辑运算及判断等方法使电厂锅炉始终保持安全的运行条件下，热控效果优越。

2.3 DCS 控制系统应用优势

第一，兼容性更强。在电厂企业运行过程中，需完成多个对象的同时控制。但不同控制对象产生的控制参数不同，加之干扰源普遍存在，很难实现电厂自动化控制。干扰源及参数之间关联不够明显，在系统设计时，还应综合考量多项要素。而DCS 控制系统则可实现这一功能，可做到复杂的高级计算，控制水平可得到显著的提高。除此之外，DCS 系统对热工系统也具有极强的兼容性。第二，远程智能输入输出系统的应用。现阶段，部分DCS 控制系统开发厂商已经研发出了远程智能输入输出系统，根据其工作原理，可将远程输入输出系统分为三个部分，分别为智能前端、计算机适配器及现场通信总线。智能前端也被称作测控装置，是一个独立的工作系统，可实现电热阻测量，工作人员可根据该部分掌握电热组运行状况。计算机适配器具有网络管理功能，可完成与总线信息转换。在远程智能输入输出系统中，现场通信方式为全数字串行，可利用广播式完成信息传递，也可实现点对点传递。不难看出，DCS 控制系统现场管理能力极强，可实现电热数据独立收集，能够为管理工作的展开提供坚实的信息基础。第三，可实现全过程监控。在电厂企业经营过程中，为提高生产效率，设备已实现更新换代，且已淘汰部分后备监控设备。针对这一问题，可应用DCS 控制系统实施全面监控，监控数据能够显示在大屏幕中，技术人员也可根据具体需求完成界面优化，使工作过程更加快捷便利，电厂管理效率及运行过程安全性得到了显著的提高。针对大型机组，可应用DCS 控制系统完成管理。也可将DCS 控制系统应用至辅机管理环节中，将技术方案与DCS 控制相互整合，降低成本支出，提高工作效率，提升管理环节技术水平。

3 电厂热工控制环节中DCS 控制系统应用要点

3.1 现场总布线技术应用要点

在DCS 控制系统运行过程中，应给予现场总布线技术足够的重视。在现场总布线过程中，应综合考量多项要素，使DCS 控制系统与现场设备相连接，建设现场局域通信网络。在传统布线技术应用过程中，DCS 控制系统维护成本更高，且接口兼容性更低。可将现场总布线技术应用至DCS 控制系统建设环节中，实现现场控制系统结构优化目标，使电厂系统运行更加可靠。在电厂热工系统运行过程中，汽轮机系统与锅炉系统是独立运行的。为实现传统电厂热力系统改造升级，应建设以标准现场总线为核心的独立的DCS 系统，做好布线过程锅炉系统与汽机系统的接口预留。

3.2 高速网络通信技术应用要点

DCS 控制系统由互联网技术衍生而来，将高速网络通信技术与DCS 控制系统相整合，可实现DCS 网络质量提升，使数据传输过程更加安全稳定可靠。针对电网分布式控制系统，以太网在应用过程中存在一定的延迟，且传输过程易受网络风暴等因素影响，阻碍DCS 数据的传输及运行。随着电厂建设规模的不断扩大，这一问题愈加明显。针对这一现象，为提高DCS 系统运行水平，可采取以下两种方法。第一，结合目前应用的以太网，利用网络流量控制技术对网络流量数据加以收集，例如，sFlow 监控技术等，通过采集数据分析的方法建设流量模型，全面掌握局域网数据流量情况，完成系统正常运行条件下的数据收集。第二，实施通信网络升级。淘汰事件触发器，应用时间触发器，使系统运行过程中的通信任务可及时发送。由全局时钟控制对发送过程加以控制，提升信息时效性，降低物理链中数据使用频率，提高DCS 系统的运行性能及运行效果。

4 DCS 控制系统维护管理要点

4.1 硬件管理与维护

首先，当输出模块及输入模块发生故障问题时，应做好系统诊断及维修。在故障诊断及维修时，可利用更换模块的方式对故障问题加以解决。但部分技术人员受认知水平影响及专业能力限制，针对内部元件老化问题引发的热工控制模块故障问题无法准确地做出判断。在系统运行过程中，输入输出模块问题最易发生。模块更换十分困难，应由专业人员展开维修。其次，当某一设备或组件发生故障问题时，相关工作人员应及时地对故障问题加以排查，做好深入分析及研讨，利用专业的方法对问题加以处理。先展开故障诊断，再实施故障维修，这是一个科学严谨的工作流程，对工作人员能力要求十分严格。在接收到故障信息后，技术人员应展开安全检查，随后实施技术维护。再次，当设备硬盘或冷却风扇出现故障问题时，操作员站将出现死机现象，造成此问题发生的原因主要是人为操作不当或设备老化。在具体解决过程中，应做好控制逻辑修改及软件更新。除此之外，为提高DCS 控制系统运行水平，PID 控制器实现了应用及推广。传统PID 控制器具有延迟低、线性、参数整定的特征，数学模型精确程度也难以得到保障。与其他工业企业相比，电厂热工控制过程复杂，具有随机性、非线性的特征，控制效果仍有待提高。应加强传统PID控制器创新，积极研发智能PID 控制器。

4.2 软件管理与维护

在DCS 控制系统软件维护环节中，应及时对软件加以备份存储，还应做好软件应用环节信息记录，提高信息的准确程度，使记录过程更加标准，定期展开软件功能检测。针对各个级别的权限检测，应给予足够的重视程度。如有特殊需求，还应对软件加以更新或修改。针对部分处于运行状态或维护状态的设备，应用科学有效的方法对其加以隔离。操作站在运行过程中易出现故障，不仅需要做好故障排查及维修，还应确保操作人员检测工作的全面落实，以维持操作站的稳定运行。针对部分无法解决的故障问题，应根据设备实际情况，应用专业的方法对其加以检查。如操作员站出现无法解决故障的问题，则需应用断电或调节电路控制器的方式停止运转。为使安全信息实现共享，故障问题统一处理，应加强网络安全管理，做好监测预警通报，定期展开事件调查等工作。此外，还要做好全员网络安全宣传。在软件管理与维护过程中，部分管理人员注重后续管理，忽视了提前预防。应建设技术预防及操作预防制度，在完善技术防线的基础上，避免受内部人员工作疏忽影响，造成软件系统存在故障。强化确认安全意识培养，定期展开安全意识培训活动，通过考核等手段使全体人员养成安全理念，提高全体人员安全防范能力，促进安全意识深入人心，积极建设坚固的安全防线。

5 结语

综上所述，DCS 控制系统已在电厂热工控制环节中实现了广泛的应用，电厂生产效率及生产质量得到了显著的提高。但需要注意的是，DCS 控制系统结构复杂，应用及管理维护难度大。技术人员应充分掌握DCS 控制系统特征及组成，加强DCS 控制系统应用优化及完善，从硬件及软件角度入手，提高DCS 控制系统管理维护水平，确保DCS 控制系统的重要作用及价值得以发挥。