火力电厂DCS控制技术研究现状及发展趋势

赵晓亮

（山西潞安余吾热电有限责任公司， 山西 长治 046100）

1 DCS控制系统发展现状

目前国内正处于电力产业高速发展阶段，电力需求增长迅速，老旧的发电机组已经捉襟见肘，急需更新换代。我国正处于大规模的发电机组改造时期，在这个改造过程中，DCS控制系统得到了大规模的应用。目前，国内的DCS控制系统与国外发达国家技术相比，还有一定的差距。就系统运行可靠性来说，国外系统的维护不需要投入较大的工作量，但是造价过高。而国内DCS系统，虽然成本较低，但自动化程度不足，技术水准差，维修成本高。经过国内外现状对比，国外DCS系统发展时间更长，各个方面更为完善，在参数设置与运行状态上都比国内的更加先进，所以从国外购买机组、配套的仪表设备、DCS系统以及自带的编制软件都更加符合国内需要，达到效益最大化[1-2]。

此外，在技术方面，国家对技术引进工作越来越重视，从国外进口DCS系统后，由国内技术人员编制程序。众所周知，编制程序工作复杂繁重，需要专业技术强的人员来完成。但是具体实施的过程中，总会出现差错，造成一些隐患，需在后期的调试中解决。

2 DCS系统应用分析

2.1 DCS系统的技术基础

分散控制系统（DCS）是以微处理器为核心，同时集控制单元、显示模块的新型系统于一体，具有统一协调的功能。其核心思想是集中管理和分散控制，在电力、冶金、石化都得了应用。在具体应用时，一般采用分级递阶结构，也就是说，由子系统组成每一个级别，然后借助对应的子系统实现控制系统的对应功能。具体结构如图1所示。

2.2 DCS系统的应用

图1 分级控制系统结构图

DCS控制系统被火电厂采用后，发电机组控制水平明显提高，但是大多发电机变压器组保留了老式的控制方式，由于控制盘台装备许多模拟仪表、光子表和开关按钮，导致在控制室内DCS对锅炉的控制与汽轮机不协调，从而使火电厂的自动化水平受到影响[3]。

自20世纪开始，国内很多大中型热电厂采用DCS控制电厂的操作与生产进程。由于DCS系统具有软硬件功能，利用其开发先进的控制系统，制造出具有节能效果的复杂控住回路，研发升级操作系统和AI等智能控制方案，可促使我国电力自动化技术得到提高。DCS控制系统，对那些变量多、反应迅速且逻辑结构复杂的子系统来说有着非常强大的控制力，机组将其作为监视和控制的重要机制，能够提高系统的稳定能力、可靠性和控制系统的质量，从而提高机组的收益。

相对于20世纪90年代末，DCS在中国FSSS、DAS、CFB中的锅炉都已成功适用。随着科学技术的发展，DCS在人机接口方面也有提高。其中最为代表的便是工业图形显示系统ICS，其在屏幕大小、速度以及应用方面进行了不同程度的优化。一般而言，大屏幕主要用于中央控制室内，这样可以实时获取较多的运行信息，进而为故障诊断提供更多的便利。目前的应用都取代了TG盘上的显示和记录仪表，更为先进的ICS已经产生，在尺寸界面上胜过CRT。其借助滚动方式实现信息资源的实时显示，需要注意的是，其滚动方式不再是断续的，可以借助鼠标、球标或专用滚动建实现任意方向的操作，同时还可以人为实现画面的放大以及缩小，也可实现多个画面的同时显示[4-5]。

3 DCS系统的发展方向

在以往的发电控制过程中，电气控制装置（Eleteic）、仪表和计算机控制装置都是互补干扰、相互独立的装置。在先进科学技术的支持下，国内开展了综合运用EIC技术的科研项目，将以上三种技术整合在一起，并用DCS控制系统进行统一规划和完善，这将是DCS未来的研究发展方向。此外，由于传统的DCS控制系统是封闭结构，不同的制造厂商的DCS系统不兼容，所以今后系统要向开放、兼容方向发展，这样可以让客户根据自身需要，选择不同厂家的产品连同软件资源接入控制系统，达到集成效益的最大化。