关于火电厂自动控制系统优化策略的分析研究

王少君

摘 要：文章结合笔者多年的工作经验，针对当前我国火电厂的热工控制系统做了相关分析，其运行过程中存在的各种问题也做了相关探讨，同时给出了一些解决方案。希望通过文章的分析研究，可以为业内同行提供一些微薄的帮助，与此同时，也为我国的电力事业贡献出自己的一份力量。

关键词：火电厂；热工自动控制系统；问题；优化策略

中图分类号：TM621.6 文献标志码：A 文章编号：2095-2945（2018）27-0117-02

Abstract： Based on the author's working experience for many years， this paper analyzes the thermal control system of thermal power plant in our country， discusses the problems existing in the process of its operation， and gives some solutions at the same time， in the hope that the analysis and research of this article can provide some help for the industry colleagues， as well as for the power industry in China.

Keywords： thermal power plant； thermal automatic control system； problem； optimization strategy

引言

通常来说，火电厂的热工自动控制系统主要由检测、执行设备和控制系统三部分构成。当然，我们知道，火电厂在生产过程中，其运行环境极为复杂，易燃、高温、高压等恶劣环境极为常见，所以现代火力控制系统除了上述的三部分构成之外，还包括顺序控制、自动监测、报警和保护措施，主要目的就是为了确保火电厂的热工自动控制系统在工作中的安全性。近年来，DCS控制系统也在科技信息化技术的推动下取得了很大的创新，火电厂的热工自动化程度也随之而得到了新的发展。本文结合笔者的相关工作经验，对电厂的热工控制系统进行了分析，主要是针对DCS系统中存在的问题进行了分析，同时提出了一些解决措施，希望可以给诸位同行做一些参考和借鉴。

1 DCS控制系统概述

集散控制系统（简称为DCS系统），是建立在微处理器基础之上的一个控制系统，糅合了屏幕显示技术、通信技术、控制技术和计算机技术等多种自动化技术，所以在精度控制方面以及响应速度、工作可靠性等方面的功能都更加强大也更具优势，同时还具备工作数据的采集和处理能力。它采用控制分散、操作和管理集中的基本设计思想，采用多层分级、合作自治的结构形式。其主要特征是它的集中管理和分散控制。如图1所示，是DCS系统简图。

2 热工自动控制系统运行过程中存在的问题

近年来，我国在DCS技术运用方面取得了很大的进步，这主要是科学不断发展和革新的必然趋势。相对于传统的控制系统而言，DCS系统在火电厂的生产过程中，其运行更加安全稳定，而且从一定程度上大大增强了机组的可操作性和控制性。尽管如此，我们也不得不承认，我们的DCS技术在某些方面仍然存在很多的不足之处。这也和我们国家在DCS技术方面的起步较晚有很大联系。所以目前在DCS的技术层面还有很多问题是亟待我们去探索和解决的。常见的问题有如下几种：

2.1 DCS系统中的软硬件问题

在我们常见的DCS系统中，经常会把BMS、CCS、DEH等相对来说比较重要的控制点放置到热控系统当中，其主要原因是因为这几个重要的控制点是确保设备安全运行的保障，同时也是设备在能否在运行过程中发生故障时第一时间发挥作用，控制设备停止运作的重要保障。但是事实情况是，设备在实际运行过程当中，有很多外在的或者人为不可控的因素会对DCS系统产生不利影响，进而影响到设备的安全性和稳定性。例如，设备中的限流保护措施是保护电路避免因电流输入输出产生故障的措施，但是如果设备中没有安装限流保护措施，就很有可能导致设备产生电路故障，进而影响到设备其他一些列的运转。除此之外，设备运行过程中的信息处理速度等相关额定值如果设置不恰当，也会在一定程度上影响到热工自动控制系统的正常运行。

2.2 热工控制元件问题

众所周知，任何机器设备在运行过程中都有可能因为运行时间过久而产生设备或元件老化问题，热工控制设备也不例外。在经过长时间运行后，热工控制元件很容易因为老化或其他质量问题而产生故障，而且通常情况下这些元件产生故障，设备系统也没有自动识别功能，所以很容易产生连锁反应，导致其他的故障产生。比如某个元件老化或损坏，导致系统无法识别正确信号，也就无法发送正确指令，而错误信息和错误指令发出后，必定会对设备接下来的运行产生影响，甚至跳闸。有相关数据和实际工作经验表明，在热工自动控制设备故障中，由热控元件故障而产生问题的概率占半数以上，由此可见，热工控制元件故障对热工自动控制系统整体运行的影响非常大，所以一定要注意这方面的问题。

2.3 电源故障

电源故障也是热工自动控制系统故障的一个重要部分。通常，造成电力故障或者中断的原因很多，例如缺乏备用电源，或者其他信号干扰而导致的断路、接触不良等。不过相对来说，电源的故障排查较为简单，一般只要确保保险配置正常运转即可发挥出相应的保護作用，同时，一定要增强危机意识，时刻确保备用电源处于满电状态也是很有必要的。除此之外，也要注意加装防信号干扰系统，避免信号干扰而产生故障。

2.4 干扰造成的故障

在火电厂的热工自动控制系统中，造成干扰的原因主要有接地问题、备用电源问题以及大功率无线通信交换设备（比如工作中用到的对讲机、手机等）。常见的就是DCS系统会在运行过程中由于一些大功率电气设备的运行而产生停机等故障，因此近年来DCS系统的干扰信号问题已经逐渐受到人们的关注。所以在实际生产过程中，务必要分清楚可能产生信号干扰的设备和线路，将之与系统的信号线分离开来，避免产生干扰故障。同时，在设备中可以安装必要的抗干扰设备或设计抗干扰操作程序，避免干扰的产生。

3 热工控制系统运行问题的优化策略

近三十年以来，由于改革开放的缘故，我国的经济水平快速提升，各行各业也都取得了前所未有的发展，电力企业的发展也在21世纪以后取得了前所未有的成就，当前，电力企业的发展方向也逐渐向自动化和集成化靠拢，无论是发电设备，还是企业规模，亦或是发电技术，都在近几年取得了新的成就。但是如前所述，由于多方面的原因，我国的火电厂在热工控制系统的运行过程中，仍然存在诸多问题，因此，我们必须在现有基础上对热工控制系统存在的问题进行深入的分析与探索，并积极地去解决这些问题，不断的对热工控制系统进行创新与优化，提升企业的自动化水平的同时，推动电力企业的进一步发展，为我国的电力实业做贡献。

3.1 提升系统的监测能力

通常来说，提升系统的监测能力的常用办法就是从控制站点的DPU为基础开始入手，但是经过长时间的实践看来，这种方式对于提升系统性能来说效率太低，太缓慢，无法满足实际工作中的需求。因此，根据笔者的工作经验，建议大家可以从信号入手。可以采取多点采样的方法来进行信号的采集，然后将采集到的信号再进行系统分析与对比，从中得出有用信息，进一步提升系统的监测能力和自我判断能力。

3.2 提升DCS的安全性能

要想提升DCS的安全性能，就需要改变传统的设备关键节点布置方法，而是在设备的关键节点进行分散布置，如此一来，即便设备产生故障，多个节点会一起分摊压力，然后再一起协同工作，解决故障问题，可以有效的降低损失。除此之外，采样点也应当设置为多点取样，这样获得的参数数据也更精确，从而提升系统的可靠性和准确性，对于系统中的故障问题也能及时发现和避免。

3.3 设计方面优化系统的运行性能

对于DCS控制系统的优化，要以提高系统的预防功能和软化故障为主要目标，着重优化系统的硬件设备质量和软件质量；优化设备的保护系统，对装置的电流保护系统、跳闸保护系统等都进行优化；延长设备的使用年限，优化设备功能的稳定性也是一个重要方面，需要不断优化设备的工作环境和条件，定期对设备进行通风和清理操作，确保设备通风干燥，无灰尘积压，避免因为这些问题而导致设备故障。当然，就目前的情况看来，对于火电厂的自动化系统和设备的设计，我们仍然要将安全置于首位，其次才是从经济角度考虑，这样才能更好的提升自动化系统的性能，同时也保障企业的长远发展。

3.4 过程通道维护

根据实际工作经验来看，当前的过程通道故障最常见的就是I/O故障。而且I/O故障由于无法通过人为的主观意识来判断故障的部位和原因，因此处理起来比较麻烦。I/O故障的原因和部位只能通过结合系统和数据库的相关数据进行综合分析才能得出，且维修也是经由生产商家进行。所以当设备发生故障时，工作人员无法在短时间内迅速排查出故障位置和原因，因此，提升工作人员的职业素养也是极有必要的。

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