分析火电厂热工自动化DCS控制系统的应用与发展论文_王晓俊, 丁浩

分析火电厂热工自动化DCS控制系统的应用与发展论文_王晓俊, 丁浩

华电内蒙古能源有限公司包头发电分公司内蒙古包头市 014013

摘要:热工自动化控制是火电厂基本的发展趋势。随着现代信息技术不断进步,热工自动化控制与我国电力发展之间的联系日益紧密,并已成为我国火电厂生产能力的主要推动力量。并且火电厂热工仪表的自动化控制是火力发电厂系统中的重要组成部分,它在应用中极大的提高和促进了设备的利用性和可靠性。本文概述了火电厂热工自动化,简述了火电厂热工自动化的应用现状,对DCS应用发展进行了探讨分析。

关键词:火电厂;热工自动化;DCS系统;应用发展

一、电厂热工自动化的概述

电厂热工自动化指的是在不需要人工控制或者无人直接参与的情况下通过自动化仪表和自动化控制装置完成电厂热力参数的控制与测量,对各种信息的处理都能够实现自动化控制、自动化报警和自动保护要求。热工自动化控制在电厂的应用使得热工设备安全得到了充分保障,大大降低了电厂工作人员的劳动强度,还提高了机组的工作效率和经济性,从而改善了工作条件和工作环境。它的有效使用可以大大提高现代化企业发展水平。

二、火电厂热工自动化的意义

火电厂热工自动化技术顾名思义,它就是一种在火电厂热量发电过程中,人们采用相应的科学技术,使得发电设备的控制系统,在没有技术人员参与的情况下,可以自行控制的技术,从而对火电厂发电设备起到测量、控制、检测等作用。目前在我国火电厂发展的国中,热工自动化技术应用得比较广泛,其意义主要体现在以下几个方面

(1)保证设备和人身安全。发电机组在运行的过程中,如果出现异常的情况,人们就可以通过自动化技术来对发电机组进行及时、全面的控制,这样就大幅度的降低了机组异常造成的损失,保障人们操作人民院的人数安全。

(2)保证火电厂正常、经济运行。自动化系统在发电机组运行的过程中,它可以通过对机组运行参数的挑战,来保障电力系统的正常运行,有效的避免了发电厂在经营时出现故障,从而使其出现不必要的停机、停炉现象,给人们带来了巨大的经济损失。

(3)提高生产效率和经济效益。发电机组在使用的过程中,技术人员可以通过自动化系统来对其机组的运行情况进行全面的了解,从而采用相关的技术措施,来使其工作效率可以到达预期的要求,使其能量效果消耗量控制在一个额定的范围内,使得火电厂的经济效益得到有效的增加。

(4)进行事故记录和分析。

火电厂热工自动化技术的应用,有利人们对一些安全事故进行及时的解决,从而在发电机组运用的过程中起到一个良好的预警效果。

三、火电厂热工自动化DCS控制系统的应用

3.1热工自动化DCS控制系统设计

DCS是分布式控制系统的简称,该系统也被称之为集散控制系统,其在火电厂热工系统中的应用,能够真正意义上地实现热工控制自动化。在对热工DCS控制系统进行设计的过程中,子系统的功能设计是关键环节,直接关系到整个系统的应用效果。热工DCS控制系统包括5个子系统。热工DCS控制系统包含5个子系统,每个子系统都有自己的功能和负责的任务,下面重点对各个子系统的功能设计进行分析。1.DAS的功能设计,在热工DCS控制系统中,DAS(数据采集)是较为重要的子系统之一,它的主要任务是对热工机组的运行过程进行在线检测,并根据检测到的数据信息生成相关参数,经运算处理后,在显示器上以画面的形式,将结果呈现给操作人员。系统具备自动报警功能,并能够对火电机组的性能指标进行计算,上述功能使现场操作的准确性获得大幅度提升。2.MCS的功能设计,该子系统能够对锅炉和汽轮机组进行整体控制,它的主要任务是对相关变量进行控制,如生产中的水、风等等,同时还能对汽轮机组的负荷进行调节,从而使机组始终保持在最佳的运行状态。MCS是一个模拟量控制系统,根据控制对象可将该子系统分为锅炉侧和汽轮机侧两个部分。锅炉侧MCS系统具有如下功能:协调控制、蒸汽温度控制、引风控制、水箱水位控制等。汽轮机侧MCS子系统具备给水系统全程调节和除氧器水位调节等功能。

期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆3.SCS的功能设计,该子系统能够按照规定的顺序,并依据具体的原则,对热工设备的运行状态进行逻辑判断,根据判断结果,向设备发出控制指令,从而使热工机组中的各个部分以预先设定好的顺序启动,进而达到控制机组运行的目的。火电厂内的主、辅机是SCS子系统控制的主要对象,可实现主辅机的自动开关机,同时,还能对机组的运行参数进行监视。因该子系统采用的是分层设计,控制方面运了优先级技术,所以能在较短的时间内,完成顺序控制。

3.2热工自动化DCS控制系统的应用

火电厂热工自动化DCS控制系统的应用效果主要体现在如下几个方面:1.提高了自动化运行效率,DCS控制系统本身具备良好的兼容性,可对多个设备进行有效控制,在保障机组安全、稳定运行的同时,大幅度提升了自动化运行效率。通过显示器,可将机组的运行状况直观呈现给操作人员,由此使得整个操作过程变得更加简便,运行成本随之下降。2.降低了故障几率,利用DCS控制系统可对热工机组的运行进行维护与管理,通过检测,可以及时发现设备的故障问题,并以报警的方式通知操作人员,由此缩小了故障的影响范围,保障了机组的运行可靠性。3.提高了安全系数,DCS控制系统具有远程控制输入/输出设备,可对热工机组进行远程操控,对于操作人员无法在现场进行处理的特殊环境,DCS均可以进行远程控制,由此使得安全系数得到了显著提升。4.主蒸汽压力特性调节方面的应用,实践中为了使火电厂热工自动化作用下发电机组、汽轮机等有着良好的应用工况,并且实现对主蒸汽压力特性的有效调节,则需要考虑使用自动控制理论。具体表现为:1)在自动控制理论的作用下,通过对主蒸汽压力调节要求的考虑,在计算机三维空间中对其偏差进行科学分析,从而为主蒸汽压力有效调节提供参考信息,确保其调节有效性;2)基于自动控制理论的火电厂热工自动化方面的主蒸汽压力调节,需要考虑使用双回路形式,且将控制信号作用于主蒸汽压力调节方面,促使主蒸汽压力所需的调节措施运用更具科学性。

四、火电厂热工自动化DCS控制系统的发展趋势

4.1与PLC融合

PLC是具有可编程功能的存储器,可对系统内部程序进行存储,并对运算指令进行快速执行。火电厂在对DCS控制系统进行应用时,可将DCS与PLC进行有机融合,这样能够使DCS系统具备逻辑控制功能,从而使顺序控制过程得以优化。

4.2引入IGDS

火电厂归属于工业领域的范畴,IGDS是目前最为先进的工业图形显示系统,在DCS系统中引入IGDS,可使人机交互界面的整体效果获得大幅度提升,不但显示速度可以变得更快,而且还能使画面有所增多。

4.3融入先进的控制理论

火电厂的生产流程具有复杂性和多样性的特点,尤其是热工自动化系统,若是采用简单的控制方式,很难达到预期中的控制效果。为满足热工自动化的需要,DCS控制系统必须具有更加精准的控制,而且操作过程也要尽可能简单、流畅。为实现这一目标,可在DCS系统中引入先进的控制理论,对系统进行优化,由此可为DCS系统的应用与发展提供更广泛的空间。

五、结束语

热工自动化系统的发展是高速化、智能化、透明化和一体化趋势。在电厂,对故障信息的处理与充分利用是发掘热工故障诊断与故障预测的基础,现场总线的应用为热工自动化控制系统的发展提供了拓展空间。近几年,科学技术的高速发展促使了热工自动化控制的改善,一方面作为机组最为主要的DCS系统在控制结构中出现了巨大的变化,另外,随着电厂监控和管理系统的提高以及现场总线技术的逐步普及,给热工自动化系统注入了新的活力。

参考文献:

[1]孙长生.电力行业热工自动化技术的应用现状与发展.自动化博览.2016.

[2]李国伟.基于智能巡检系统在火电厂的研究.科技信息(学术研究).2017(27).

[3]赵霞.城市热网计算机监控系统.煤气与热力,2016.

[4]陈瑞军,DCS在电厂中的应用及发展方向探讨.内蒙古电力技术,2015.

论文作者:王晓俊, 丁浩

论文发表刊物:《当代电力文化》2019年第10期

论文发表时间:2019/9/25

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