摘要：随着我国社会经济的发展，电网的发展也走上了一个新阶段，电厂作为能源转化的大本营，其数量和规模也是不断的扩大，对电厂而言，化学水处理程序对生产设备的使用寿命有着很大影响，甚至是关乎生产安全，在水处理领域多年的研究表明，集散控制系统与人工控制系统相比，集散系统可以降低控制风险，DCS控制系统应用以来，并且不断的改良优化，在整个电厂的生产过程中，发挥着越来越重要的作用。
关键词：火电厂；化学水处理；DCS系统；系统优化
1火电厂系统现状
概述火力发电是现代社会电力发展的主力军，火力发电站是将热能转换为电力的发电厂，主要设备为涡轮机，涡轮机由是蒸汽驱动的、水被加热、变成蒸汽来旋转驱动发电机的蒸汽涡轮机。在通过涡轮机之后，蒸汽在冷凝器中冷凝并且再循环到其被加热的地方，这被称为兰金循环。火力发电站设计的最大特点是化石燃料在这里占主导地位，某些火力发电厂还被设计为产生用于工业目的的热能，以用于区域供热或水的脱盐以及产生电力。化石能源经常在燃气轮机以及锅炉中燃烧，来自燃气涡轮机的废热以热废气的形式可以用于通过使该气体通过热回收蒸汽发生器（HRSG）来产生蒸汽，然后蒸汽被用于在联合循环中驱动蒸汽涡轮机提高整体效率。电站通常大规模构造并且设计用于连续操作，几乎所有的电力发电厂都使用三相发电机来产生频率为50Hz或60Hz的交流电（AC）电力。大公司或机构可能有自己的发电厂为他们的设施供热或供电，特别是如果蒸汽用于其他目的。蒸汽驱动的涡轮机驱动发电机，该发电机为用于推进的电动机提供动力。通常称为联合发电厂的联合热电厂产生用于过程热或空间加热的电功率和热量。
2火电厂DCS系统分析
2.1 DCS系统结构分布式
控制系统（DCS）是用于过程或工厂的计算机化控制系统，其中自主控制器分布在整个系统中，由中央操作者监督控制。这与使用集中式控制器的非分布式控制系统相反，非分布式控制系统的核心是位于中央控制室或中央计算机内的离散控制器。DCS通过直接控制工厂的生产功能提高了可靠性并降低了安装成本，而且能够进行远程监控生产过程。分布式控制系统首先出现在大型，高价值、安全很关键的过程工业系统中，DCS制造商提供本地控制级别和中央监控设备作为集成封装系统，从而降低设计集成风险。SCADA和DCS系统的功能非常相似，但DCS倾向于在大型连续过程工厂中使用，其中高可靠性和安全性是重要的，并且控制室在地理上并不遥远。DCS的关键属性在于系统中的节点周围的控制处理的分布的可靠性，这减轻了单个处理器故障。如果处理器出现故障，它只会影响工厂过程的一个部分，而不是影响整个过程的中央计算机的故障。这种局部于现场输入/输出（I/O）连接的计算能力分配，还通过了消除可能的网络和中央处理延迟来确保有着快速的控制器处理时间。DCS系统主要有五级结构：①0级包含现场设备，如流量和温度传感器，以及最终控制元件如控制阀；②1级包含工业化输入/输出（I/O）模块及其相关的分布式电子处理器；③2级包含监控计算机，从系统上的处理器节点收集信息，并提供操作员控制屏幕；④3级是生产控制级别，不直接控制过程，而是关心监控生产和监控目标；④4级是生产调度级别。级别1和级别2是传统DCS的功能级别，其中所有设备都是来自单个制造商的集成系统的一部分。级别3和4不是传统意义上的严格过程控制，而是在生产控制和调度的地方。火电厂DCS控制部分主要有燃料准备系统，用于将煤输送到发电厂的输送系统在燃煤发电站中，来自储煤区的原料煤首先被压碎成小块，然后输送到锅炉，接着将煤粉碎成非常细的粉末。减速齿轮减速机是用于在停机后以非常低的速度旋转涡轮发电机轴的机构，当其完全停止时，如果允许涡轮轴保持在一个位置过长，则存在涡轮轴偏转或弯曲的趋势。这是因为涡轮机壳体内部的热倾向于集中在壳体的上半部分中，使得轴的上半部分比下半部分更热。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆油系统辅助油系统泵用于在蒸汽涡轮发电机的启动时供应油，它提供蒸汽轮机主进汽阀、控制控制阀、轴承和密封油系统，相关液压继电器等机械所需的液压油系统。在启动期间涡轮机的预设速度下，由涡轮机主轴驱动的泵接管辅助系统的功能。使用在油密封的壳体中的氢气冷却，因为它具有任何气 体的最高已知传热系数和其低粘度，这降低了风阻损失。发电机高压系统现代实用连接发电机的发电机电压范围为11～30kV。发电机高压引线通常是大型铝通道，因为与用于较小机器中的电缆相比它们的电流高。它们被封装在良好接地的铝母线管道中并且被支撑在合适的绝缘体上。发电机高压引线连接到升压变压器，用于连接到高压变电站，以便由本地电网进一步传输。高压导线包括必要的保护和计量装置。因此，蒸汽涡轮发电机和变压器形成一个单元。较小的单元可以共享具有单独的断路器的公共发电机升压变压器，以将发电机连接到公共总线。
2.2 DCS的特点和优势
（1）独立性。DCS系统内采取局域网实时传输信息，组成单元均采用模块化设计，各部分之间相互独立，但是又实现组合工作。该设计很好的实现了分散控制，各个单元之间独立工作，互不干涉，这种相互独立的协作机制将化学水处理过程中的操作风险分散到每一个控制单元，也就是说把操作失误带来的影响通过分散的方式降到了最低，同时出现问题也可以及时解决，这种设计方式有助于组件的更换和维护，不论是减少还是增加控制单元，都不影响整个系统的正常工作运行。电厂降低了成本，提高了效率。（2）机动性。DCS系统可以根据实际需要，通过不同软件编程对操作对象进行有效的软硬件组合，设定操作检测对象相互间的信息连接程式，以可视化操作的方式实现系统有对象、有目的、按需要的运作。这种特性的最大好处就是系统控制的操作更具有针对性，在化学水处理的过程中，可以针对不同加药的工艺流程实现不同特性的自动化检测控制，提升了控制系统的有效性，避免了控制系统单一化和机械化，这种方式也避免了操作系统制约工艺进步的窘境，非常适合化学领域的操作规范和要求，同时也使得企业的生产变得更为灵活，满足企业的需要。（3）易维护。DCS的分散控制使系统的维护变得比较容易。在生产型企业中，一旦某个部分或环节出现意外，整个生产都几乎停滞，故障排除和修复也极为困难，然而采用了DCS的电厂化学水处理过程中，一旦某个单元组件出现问题，就可以快速的定位到所在的控制设备，从而在很短的时间内就可以发现故障零件，由于DCS都采用标准化组件，故障零件易更换，故障排查简单，比传统的集中控制具有明显优势，对企业来说，设备维护和更换的成本极大，由此带来的生产停滞的成本更大，DCS的这种特性降低了企业的风险和成本，既保证了化学水处理的高效进行，也避免了更大的安全风险。（4）可拓展。DCS控制系统各控制单元间相互独立为系统的扩容和改进提供了方便。DCS可以实现系统控制单元的针对性改进，以及分散控制单元的增减，化学水处理作为电力生产的辅助单元，其本身的存在就受制于电力生产，DCS调整了日常运行操作上问题，在技术快速发展的今天，生产工艺和操作系统的更新很快，采用DCS控制系统更有优势，对社会技术发展和市场变化的适应性更强。
结语
火电厂DCS分布式控制系统是检测整个电厂运行状态和效能的极为重要的一个环节，可以通过其提供的数据和画面对火电厂内的机组运行进行实时检查与维护，分析其运行状态。如果DCS系统突然故障，则可能会造成机组异常停运，影响正常供电，因此做好DCS系统故障的预防及处理意义非常重大。
参考文献：
[1]史鑫亮.电厂化学水处理DCS的应用研究[J].城市建设理论研究（电子版），2013，（33）.
[2]丛柏竹.火电厂化学水处理DCS系统应用研究[J].石化技术，2015，（09）.
[3]陈军.电厂DCS网络监控系统的研究与设计[J].数字技术与应用，2015，（11）：99.
论文作者:郭春莹
论文发表刊物:《基层建设》2017年第34期
论文发表时间:2018/3/20
标签：系统论文; 涡轮机论文; 发电机论文; 蒸汽论文; 控制系统论文; 水处理论文; 火电厂论文; 《基层建设》2017年第34期论文;