DCS系統(tǒng)在發(fā)電廠地應(yīng)用

1、實用文案雙控專題（報告）設(shè)計（論文）題目 DCS 系統(tǒng)在發(fā)電廠的應(yīng)用所在學院： 自動化與電氣工程學院專 業(yè)： 電氣工程及其自動化班 級：研控1302學生姓名：竇勝指導(dǎo)教師：程明起訖日期： 2014-52014-06目錄第一章緒論 3第二章DCS系統(tǒng)構(gòu)成 42.1數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)（DAS 42.2模擬量控制系統(tǒng)（MCS 42.3順序控制系統(tǒng)（SCS 52.4爐膛安全監(jiān)控系統(tǒng)（FSSS 5第三章 發(fā)電廠DCS系統(tǒng)電氣應(yīng)用 53.1電氣DCSS統(tǒng)的實現(xiàn) 63.1.1控制部分 63.1.2通信部分 63.1.3電氣監(jiān)控系統(tǒng)與DCS的連接方式 63.1.4后臺機系統(tǒng) 73.2電廠DCS功能優(yōu)勢分析 73.2

2、.1 關(guān)于故障分散 73.2.2關(guān)于控制室的尺寸和表盤長度 83.2.3關(guān)于節(jié)約電纜 83.2.4關(guān)于減少備品備件的種類和數(shù)量 83.2.5關(guān)于減少機組運行對儀表控制設(shè)備制造廠商的依賴 83.2.6關(guān)于控制系統(tǒng)構(gòu)成的靈活性，組態(tài)的便捷性和系統(tǒng)的可擴展性83.2.7關(guān)于DCSS統(tǒng)提供的一些獨特的控制功能 9第四章小結(jié) 9參考文獻： 9第一章緒論集散型控制系統(tǒng)（Distributed control system）又名分布式計算機控制系統(tǒng)（以下均簡稱DCS是利用計算機技術(shù)對生產(chǎn)進行集中監(jiān)視、操作、管理和分 散控制的一種新型控制技術(shù)。集散型控制系統(tǒng)一般由幾種管理部分， 分散控制監(jiān) 測部分和通訊部分組

3、成。其中分散控制監(jiān)測部分（即現(xiàn)場控制單元），按機組整體設(shè)計分散于現(xiàn)場，或集中安裝在控制室，一般可控制1個或多個回路，具有幾 十種甚至上百種運算功能。集散型控制系統(tǒng)軟件一般由實時多任務(wù)操作系統(tǒng)， 數(shù) 據(jù)通信軟件，組態(tài)軟件和各種應(yīng)用軟件所組成。其中組態(tài)軟件工具、邏輯編輯軟 件、畫面軟件，可以按用戶要求生成實用系統(tǒng)。DCSS過計算機網(wǎng)絡(luò)，充分利用網(wǎng)絡(luò)上的計算機資源，實現(xiàn)生產(chǎn)過程中大量數(shù)據(jù)的并行計算， 使系統(tǒng)具有可靠性 高、成本低、靈活性強等特點。近年來，發(fā)電行業(yè)進一步提高了電廠綜合自動化水平， 注重并加強了信息化 的投入，很多火電廠提出需要適合自己工廠的廠級監(jiān)控信息系統(tǒng)（SIS）以提高生產(chǎn)安全及生產(chǎn)

4、效率，實現(xiàn)工廠管理信息系統(tǒng)與各種集散控制系統(tǒng)之間的信息共 享。SIS以集散控制系統(tǒng)為基礎(chǔ)，以安全運行和提升發(fā)電企業(yè)經(jīng)濟、安全效益為 目標，運用安全、先進、有效的專業(yè)方法，達到電廠廠內(nèi)的信息平臺共享。高一 級的生產(chǎn)運行的實時信息監(jiān)視和調(diào)節(jié)，同時又提升了機組運行的可靠性。 它為電廠管理層的決策提供真實、可靠的實時運行數(shù)據(jù)，為發(fā)電企業(yè)提供科學、準確的 經(jīng)濟性指標。在大型火電廠，DCS是計算機系統(tǒng)與發(fā)電機組控制模式結(jié)合的控制系統(tǒng)，與 傳統(tǒng)控制系統(tǒng)有本質(zhì)區(qū)別。DCSM有通用性強、系統(tǒng)組態(tài)靈活、控制功能完善、 數(shù)據(jù)處理方便、顯示操作集中、調(diào)試方便、運行安全可靠等特點，在大型火力發(fā) 電廠的生產(chǎn)過程中，能提高

5、發(fā)電技術(shù)的自動化水平，減少不必要的人員浪費，增 強系統(tǒng)的安全系數(shù)。第二章DCS系統(tǒng)構(gòu)成分散控制系統(tǒng)根據(jù)電廠工藝的要求來完成控制邏輯組態(tài)， 實現(xiàn)發(fā)電機組工藝 要求。系統(tǒng)的主要功能包括數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)（DAS，模擬量控制系統(tǒng)（MCS，順序 控制系統(tǒng)（SCS，爐膛安全監(jiān)控系統(tǒng)（FSSS。2.1數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)（DAS雙冗余操作方式畫面；運行人員操作指導(dǎo)；保護聯(lián)鎖條件指導(dǎo)；主保護首出 記憶；重要輔機跳閘首出記憶；所有參數(shù)的現(xiàn)在值和狀態(tài)顯示；參數(shù)報警的提示、 記錄、打??；參數(shù)的實時和歷史趨勢顯示；記錄操作員操作；SOE點的報警、打印及記錄；運行報表的打印和收集；記錄參數(shù)狀態(tài)變化；報警一覽；軟光字牌報 警；顯示系

6、統(tǒng)圖畫面；監(jiān)視過程控制系統(tǒng)運行狀態(tài)；運行參數(shù)在線修改、整理； 操作員站安全管理；機組啟停指導(dǎo)曲線；機組經(jīng)濟指標性能計算功能。2.2模擬量控制系統(tǒng)（MCS自動調(diào)整的主要項目如下：AGC空制功能；負載指令回路；協(xié)調(diào)控制；爐跟 蹤控制回路；機跟蹤控制回路；FCB控制功能；RB控制功能；鍋爐負荷調(diào)節(jié)；主 要燃料調(diào)整爐排煤音量調(diào)節(jié)；送風吹調(diào)整；汽包水位調(diào)整，汽油機水泵調(diào)速；泵 出口尺寸色調(diào)調(diào)整；主蒸汽i, ii級噴霧減溫器調(diào)節(jié)；噴再熱蒸汽溫度控制事 故的發(fā)生；再熱蒸汽溫度燃燒器傾斜角度調(diào)整； 一旦壓力調(diào)節(jié)器；磨熱風風量調(diào) 節(jié)；磨煤機出口溫度調(diào)節(jié)；冷凝器水位調(diào)節(jié)；除氧器水位調(diào)節(jié)；壓差旁通壓力調(diào) 節(jié)器；高壓

7、旁路溫度調(diào)節(jié)；低壓旁路溫度調(diào)節(jié)，調(diào)節(jié)水壓差旁通啟動渦輪機油溫 度調(diào)控；A, B汽泵油冷卻器的溫度控制；三個過熱輔助氣體壓力控制；再熱輔 助氣體壓力調(diào)節(jié)器；輔助氣體溫度，減少了水的控制，空氣加熱器溫度調(diào)整；吹 蒸汽壓力調(diào)節(jié)器，燃油霧化蒸汽壓力控制燃油壓力控制霧化空氣壓力，點火風一 爐壓控制，波紋管爐壓控制。其中，協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)包括六種模式：蒸汽輪 機，鍋爐手動根本出路鍋爐手動渦輪自動跟蹤模式，渦輪全自動鍋爐自動跟蹤模 式，鍋爐，汽機手動鍋爐自動跟蹤模式，自動渦輪機的自動跟蹤模式，機爐協(xié)調(diào) 工作。2.3順序控制系統(tǒng)（SCS汽機側(cè)各種泵類與各種風機共計 50臺，各種受控制電動門及電磁閥，共計 130臺

8、。主要功能及程序控制有：汽機油系統(tǒng)功能組；汽機疏水功能組；汽機真 空功能組；A、B小汽機功能組；汽機凝結(jié)水功能組；高價功能組；海水冷卻功 能組；低加功能組；鍋爐給水功能組；汽機盤車功能組；汽機循環(huán)水功能組；電 動給水泵保護；汽機凝汽器沖洗程序控制；主要輔機保護功能有；A、B小汽機及汽泵保護；高、低加保護；大汽機潤滑油壓低聯(lián)鎖保護；大汽機抽汽逆止門聯(lián) 鎖保護；循環(huán)水泵、凝結(jié)水泵等重要輔機的保護；機組自動啟?？刂葡到y(tǒng)APS2.4爐膛安全監(jiān)控系統(tǒng)（FSSS鍋爐爐膛安全系統(tǒng)（FSSS,即ABS1功能主要有：爐膛吹掃；燃油泄漏試驗； 點火油油泄漏試驗；點火油投入允許；燃油投入允許；MFT動作條件及復(fù)位；

9、鍋爐減負荷停制粉系統(tǒng)；點火油快關(guān)閥控制；鍋爐減負荷投油；燃油回油閥控制； 燃油快關(guān)閥控制；磨煤機油壓控制；鍋爐報警。第三章 發(fā)電廠DCS系統(tǒng)電氣應(yīng)用隨著電子信息技術(shù)和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的發(fā)展，DC在電力生產(chǎn)中得到了廣泛的應(yīng)用， 尤其300M及以上容量機組的熱工控制已全面采用 DC控制系統(tǒng)，逐步形成了數(shù)據(jù) 采集DAS模擬量控制MCS順序控制SCS燃燒器管理BMS大系統(tǒng)，在汽機、鍋 爐等熱力設(shè)備的順序控制、數(shù)據(jù)采集以及爐膛安全監(jiān)控等方面取得了成功的經(jīng) 驗，提高了電廠自動化水平和機組運行的安全性、經(jīng)濟性。與之相比，采用一對 一硬手操方式的電氣控制已顯落后，電氣控制納入 DCS目前國內(nèi)有許多大型發(fā) 電廠已實施并

10、積累了很多運行經(jīng)驗。3.1電氣DCS系統(tǒng)的實現(xiàn)發(fā)電廠電氣DC系統(tǒng)主要是用來監(jiān)控發(fā)電廠各電氣設(shè)備的運行參數(shù)，對運行 狀態(tài)進行集中監(jiān)視和控制，采用分層分布式結(jié)構(gòu)。3.1.1控制部分主控機是由計算機、CRT和外圍設(shè)備組成，一般安裝在發(fā)電廠的主控室內(nèi)，CRT能顯示系統(tǒng)運行狀態(tài)、設(shè)備參數(shù)和各種操作指導(dǎo)等，并可同時和單獨地提供 報告和畫面顯示，當模擬量越限時，顯示并打印報警信息，包括越限對象名稱、 編號、越限參數(shù)值以及越限時間，并能累計越限次數(shù)。現(xiàn)場控制級主要由PLC和各種檢測裝置組成，PLC實現(xiàn)對各電氣設(shè)備的控制以及與上位機的通信，把采 集的信息實時反饋給上位機；電機控制裝置主要由大功率接觸器、斷路器及

11、顯示 板組成，其控制電路由PLC控制，實現(xiàn)電機正反轉(zhuǎn)，從而控制流量、壓力、溫度 等，并可顯示各參數(shù)值。3.1.2通信部分主控級網(wǎng)絡(luò)操作單元與現(xiàn)場監(jiān)控單元之間的通信采用主從工作方式，網(wǎng)絡(luò)操作單元是主站，現(xiàn)場監(jiān)控單元是從站。通信由網(wǎng)絡(luò)操作單元發(fā)起，只能進行主站 與任一臺從站之間的通信，兩臺從站之間不能直接通信，若要通信需要從主站中 轉(zhuǎn)，現(xiàn)場監(jiān)控單元采用PC總線接插板技術(shù)，內(nèi)部配有一塊RS-485通信卡，主要 完成物理層和數(shù)據(jù)鏈路層的任務(wù)。為適應(yīng)發(fā)電廠的工作環(huán)境，通信卡中使用了電 源隔離、光電隔離等抗干擾技術(shù)，能有效防止外界的干擾，提高系統(tǒng)工作的穩(wěn)定 性。3.1.3電氣監(jiān)控系統(tǒng)與DCS的連接方式電氣

12、監(jiān)控系統(tǒng)與DCS的連接主要有硬接線方式和現(xiàn)場總線連接方式。兩種方 式各有優(yōu)缺點，而運用硬接線和現(xiàn)場總線相結(jié)合的方式，使系統(tǒng)抗干擾能力增強， 減少了平時檢修維護量，提高了安全可靠性，減小了投資成本。3.1.4后臺機系統(tǒng)該系統(tǒng)包括DCS系統(tǒng)和電氣工作站，DCS系統(tǒng)對電氣設(shè)備進行控制，通過通 信管理層獲得所需的其它信息，送至電氣工作站。電氣工作站是以工控機為主機 接受來自通信管理裝置上的信息，并進行處理分析來完成監(jiān)控功能。3.2電廠DCS功能優(yōu)勢分析目前大機組的儀控系統(tǒng)大多選用 DCS系統(tǒng)。DCSS統(tǒng)在發(fā)電廠發(fā)電機組控制中的應(yīng)用已有十多年的歷史了，而且正在越來越多地得到應(yīng)用。DCS系統(tǒng)是過程控制專家

13、們借用計算機局域網(wǎng)研究成果，把 局域網(wǎng)變成一個實時性，可靠性要求很高的網(wǎng)絡(luò)型控制系統(tǒng)，運用于過程控制領(lǐng) 域。這樣的控制系統(tǒng)給我們帶來以下一些好處：(1) 故障分散是推出DCS系統(tǒng)的最大理由，DCS系統(tǒng)就是要解決集中控制系 統(tǒng)致命的弱點一故障集中。故障分散的理由是 DCS系統(tǒng)采用了大量的微處理器， 各個微處理器承擔一個范圍較小的(地域上)控制任務(wù)，某個微處理器故障不會影 響整個系統(tǒng)的正常工作。(2) 縮小控制室尺寸或控制表盤的長度。(3) 大量縮減控制系統(tǒng)所需的電纜。(4) 大量減少控制系統(tǒng)所需的備品備件種類及數(shù)量。(5) 減少工藝生產(chǎn)的運行對儀表控制設(shè)備廠商的依賴，減少儀控人員培訓所 需的費用

14、。(6) 提供了控制系統(tǒng)構(gòu)成的靈活性，具有組態(tài)便利和可擴展性。(7) 實現(xiàn)過程實時參數(shù)和歷史數(shù)據(jù)的管理，提供性能計算，設(shè)備壽命計算等 功能。這是傳統(tǒng)的儀表控制系統(tǒng)所望塵莫及的。DCSS統(tǒng)是否確實給我們帶來了這些好處呢？3.2.1關(guān)于故障分散大多數(shù)DCS生產(chǎn)廠商現(xiàn)階段所提供的系統(tǒng)在實際應(yīng)用中并非象我們想象的那么故障分散。由DCS系統(tǒng)控制的發(fā)電廠單元發(fā)電機組，因為DCS系統(tǒng)的某些故 障而被迫停運的事情時有發(fā)生。這與傳統(tǒng)的儀表控制系統(tǒng)相比后者似乎要優(yōu)于前 者。所以DCS系統(tǒng)的構(gòu)成越接近傳統(tǒng)的儀表控制系統(tǒng)，即微處理器或多功能控制 器所承擔的控制任務(wù)從地域上越分散，越能做到故障分散。322關(guān)于控制室的尺

15、寸和表盤長度這一點所有的DCS系統(tǒng)都能做到大大縮小。不過與傳統(tǒng)的儀表控制系統(tǒng)相 比，電子室的尺寸和設(shè)備相對增加了。3.2.3關(guān)于節(jié)約電纜由于DCS系統(tǒng)所采用的設(shè)備器件在現(xiàn)階段來說仍然是比較嬌貴， 需要防塵和 空調(diào)，REMOTEI/（還不能大量使用，因此，DCS系統(tǒng)的主要設(shè)備都需要安置在條 件比較好的電子室，大量的現(xiàn)場信號仍然需用電纜接到電子室。 與傳統(tǒng)的儀表控 制系統(tǒng)相比，電纜有所縮減，但效益有限。3.2.4關(guān)于減少備品備件的種類和數(shù)量備品備件的種類和數(shù)量有所減少，并且需要與之打交道的儀表控制設(shè)備制造 廠商也有所減少。3.2.5關(guān)于減少機組運行對儀表控制設(shè)備制造廠商的依賴由于DCS系統(tǒng)在應(yīng)用技

16、術(shù)方面還不能盡如人意，因此，在機組運行時，尤其在機組試行期間，DCS生產(chǎn)廠家的專家服務(wù)似乎成了必不可少。使得培訓所需花 費也有所增加。3.2.6關(guān)于控制系統(tǒng)構(gòu)成的靈活性，組態(tài)的便捷性和系統(tǒng)的可擴展性大多數(shù)DCS系統(tǒng)的組態(tài)也是比較方便的。不過多數(shù)系統(tǒng)在在線組態(tài)功能方面 尚有許多工作可做，好多系統(tǒng)為離線組態(tài)，在工程師站編程，然后編譯，再下載。標準文檔實用文案有些系統(tǒng)這一過程比較費時，在調(diào)試期間這一問題尤其突出。327關(guān)于DCS系統(tǒng)提供的一些獨特的控制功能由于DCS系統(tǒng)可提供歷史數(shù)據(jù)和實時數(shù)據(jù)的管理， 性能計算等功能，把過程 控制推向一個新的更高層次的領(lǐng)域。第四章小結(jié)綜上所述，DCS系統(tǒng)解決了現(xiàn)代化大生產(chǎn)中過程控制傳統(tǒng)的儀表控制系統(tǒng)難 以勝任的問題，而相對計算機集中控制來說故障還是分散的，在許多方面有其獨 特的優(yōu)點，是傳統(tǒng)的儀表控制系統(tǒng)和計算機集中控制系統(tǒng)所無法比擬的。但是現(xiàn)階段的DCS系統(tǒng)在應(yīng)用中仍然有一些重要的問題需要解決。隨著網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的不斷發(fā)展和網(wǎng)絡(luò)可靠性的不斷提高，同時電氣設(shè)備的控制、保護等設(shè)備在不斷的發(fā)展， 這樣電氣監(jiān)控管理系統(tǒng)的