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【摘要】DCS控制系统是火电机组的神经中枢，它的连续、可靠运行是机组安全经济运行的重要保障。随着火电机组单机容量的增大、参数的提高，热力系统变得更加复杂。本文主要讲述了DCS及其后备监控设备配置和热工自动化技术改造的优势。
【关键词】火电机组；DCS分散控制系统
一、火力发电厂热工自动化的概念
火力发电厂热工自动化的主要概念是以火力发电过程中数据的测量、信息的处理、设备的自动控制、报警和自动保护为基础，通过自动化系统的控制来达到无人操作的过程。在火力发电厂生产过程中为了使发电设备的安全有所保障，需要对设备进行自动化控制，以避免重大事故的发生，同时也减少了一定的人力资源。一般的火电自动化系统都分为四个子系统，其中以自检系统、控制系统、报警系统、保护系统为主。
二、DCS及其后备监控设备配置
目前DCS不仅覆盖了热工自动化方面的所有功能，还包括了电气监控功能，后备监控设备也几乎全部取消。DCS安全技术包括两个方面：（1）提高DCS可靠性，从源头上减小DCS故障发生率，如提高DCS电磁兼容性、开发安全控制器等。（2）合理配置DCS及其后备监控设备，减小DCS故障的影响程度。根据当DCS故障时最大限度减小对机组安全运行的影响这一指导思想，《火力发电厂热工自动化安全技术指南》中提出一系列新的DCS配置要求。（1）对于循环水泵、空冷机组的冷却水泵及仪用空压机等重要公用系统（或扩大单元系统），应按单元或分组纳入单元机组DCS中，以免因公用DCS故障而导致全厂或两台机组同时停止运行。（2）控制器宜按工艺系统功能区配置。重要的多台冗余或组合的辅机（辅助设备）应按下列原则配置，以确保一对控制器故障不会造成机组被迫停止运行：送风机、引风机、一次风机、凝结水泵和循环水泵等两台冗余的重要辅机及A、B段厂用电应分别配置在不同的控制器中，但允许送风机和引风机等纵向组合在一个控制器中。（3）为了减少一对控制器故障对模拟量控制系统失灵造成的影响，重要模拟量控制回路应适当分散配置，影响同一重要参数的控制回路应尽量配置在不同控制器中。（4）控制器（包括汽包水位控制器）的配置必须严格遵循重要保护和控制分开配置的独立性原则。（5）DEH控制器应按失电或故障时自动停止机组运行的故障安全原则配置。炉膛安全系统（FSS）和汽轮机紧急跳闸系统（ETS）控制器在其继电器执行回路已按故障安全原则配置时，其跳闸输出可按带电动作原则配置。对于DCS后备监控设备，也应根据下述问题对目前的配置方案重新进行思考：在DCS局部故障时能否维持短时稳定负荷下运行；DCS在发生全局性或重大故障而紧急停机过程中能否确保机组的真正安全。但对以上问题，系统分析和实践都无法给出肯定无误的回答。当DCS发生全局性或重大故障时，目前机组配置的后备操作设备提供了发出停机、停炉，启动交、直流润滑油泵，打开真空破坏门等指令的手段，但停机、停炉是一个复杂的过程，需要进行一系列操作，这将全部依赖独立于DCS的保护和联锁回路去自动执行。
三、热工自动化技术改造
（1）机组稳定在额定参数运行所带来的效益。由于分散控制系统（DCS）对机组运行参数在线自动监测调整，同时配合热工现场设备的更新，使机组的调节品质相对于原来人工手动调整或老式模拟仪表自动调整有了大幅度的提高，由此产生较好的经济效益。（2）安全生产所带来的经济效益。DCS的投入，使机组运行的安全可靠性得到提高，使得误操作减少，故障分析速度加快，停机时间减少。汽轮机数字电液控制（DEH）系统保证了汽轮机运行更稳定，负荷响应快，故障率低。一般2OOMW机组启动一次需耗资几万元到十几万元，而延长停机时间影响电量的经济损失则更大，所以热工自动化改造为安全生产所带来的隐性经济效益是很难估量的，也是相当可观的。（3）减人增效。DCS/DEH系统的投入为实现单元机组真正的炉、机、电集控，即为机组长值班制创造了条件。从已改造的机组来看，运行人员不仅劳动强度降低，而且监管人员也减少。热工专业的检修人员也可以相应减少。（4）降低检修、维护费用。（5）基于计算机技术的热工自动化技术改造为火电厂管理和决策信息化奠定了基础。对改造后可获得的效益归纳为：节省燃料；提高锅炉效率和整个机组的效率；虽然锅炉出力有瓶颈，但仍能增加出力；因易于控制，可提高蒸汽温度的平均值。其他方面的效益是，增加单元机组的可靠性和可利用率，降低维修费用和改善设备性能；由于新的改进，使得系统的校正和调整更容易；降低灾难性故障所带来的风险和改善人身安全；改进了热力循环性能；更好地利用机组出力；优化蓄能和与其他各部门间更好地协调；质量更稳定；能量消耗降低；环境负担降低；降低了人员费用。
【关键词】火电机组；DCS分散控制系统
一、火力发电厂热工自动化的概念
火力发电厂热工自动化的主要概念是以火力发电过程中数据的测量、信息的处理、设备的自动控制、报警和自动保护为基础，通过自动化系统的控制来达到无人操作的过程。在火力发电厂生产过程中为了使发电设备的安全有所保障，需要对设备进行自动化控制，以避免重大事故的发生，同时也减少了一定的人力资源。一般的火电自动化系统都分为四个子系统，其中以自检系统、控制系统、报警系统、保护系统为主。
二、DCS及其后备监控设备配置
目前DCS不仅覆盖了热工自动化方面的所有功能，还包括了电气监控功能，后备监控设备也几乎全部取消。DCS安全技术包括两个方面：（1）提高DCS可靠性，从源头上减小DCS故障发生率，如提高DCS电磁兼容性、开发安全控制器等。（2）合理配置DCS及其后备监控设备，减小DCS故障的影响程度。根据当DCS故障时最大限度减小对机组安全运行的影响这一指导思想，《火力发电厂热工自动化安全技术指南》中提出一系列新的DCS配置要求。（1）对于循环水泵、空冷机组的冷却水泵及仪用空压机等重要公用系统（或扩大单元系统），应按单元或分组纳入单元机组DCS中，以免因公用DCS故障而导致全厂或两台机组同时停止运行。（2）控制器宜按工艺系统功能区配置。重要的多台冗余或组合的辅机（辅助设备）应按下列原则配置，以确保一对控制器故障不会造成机组被迫停止运行：送风机、引风机、一次风机、凝结水泵和循环水泵等两台冗余的重要辅机及A、B段厂用电应分别配置在不同的控制器中，但允许送风机和引风机等纵向组合在一个控制器中。（3）为了减少一对控制器故障对模拟量控制系统失灵造成的影响，重要模拟量控制回路应适当分散配置，影响同一重要参数的控制回路应尽量配置在不同控制器中。（4）控制器（包括汽包水位控制器）的配置必须严格遵循重要保护和控制分开配置的独立性原则。（5）DEH控制器应按失电或故障时自动停止机组运行的故障安全原则配置。炉膛安全系统（FSS）和汽轮机紧急跳闸系统（ETS）控制器在其继电器执行回路已按故障安全原则配置时，其跳闸输出可按带电动作原则配置。对于DCS后备监控设备，也应根据下述问题对目前的配置方案重新进行思考：在DCS局部故障时能否维持短时稳定负荷下运行；DCS在发生全局性或重大故障而紧急停机过程中能否确保机组的真正安全。但对以上问题，系统分析和实践都无法给出肯定无误的回答。当DCS发生全局性或重大故障时，目前机组配置的后备操作设备提供了发出停机、停炉，启动交、直流润滑油泵，打开真空破坏门等指令的手段，但停机、停炉是一个复杂的过程，需要进行一系列操作，这将全部依赖独立于DCS的保护和联锁回路去自动执行。
三、热工自动化技术改造
（1）机组稳定在额定参数运行所带来的效益。由于分散控制系统（DCS）对机组运行参数在线自动监测调整，同时配合热工现场设备的更新，使机组的调节品质相对于原来人工手动调整或老式模拟仪表自动调整有了大幅度的提高，由此产生较好的经济效益。（2）安全生产所带来的经济效益。DCS的投入，使机组运行的安全可靠性得到提高，使得误操作减少，故障分析速度加快，停机时间减少。汽轮机数字电液控制（DEH）系统保证了汽轮机运行更稳定，负荷响应快，故障率低。一般2OOMW机组启动一次需耗资几万元到十几万元，而延长停机时间影响电量的经济损失则更大，所以热工自动化改造为安全生产所带来的隐性经济效益是很难估量的，也是相当可观的。（3）减人增效。DCS/DEH系统的投入为实现单元机组真正的炉、机、电集控，即为机组长值班制创造了条件。从已改造的机组来看，运行人员不仅劳动强度降低，而且监管人员也减少。热工专业的检修人员也可以相应减少。（4）降低检修、维护费用。（5）基于计算机技术的热工自动化技术改造为火电厂管理和决策信息化奠定了基础。对改造后可获得的效益归纳为：节省燃料；提高锅炉效率和整个机组的效率；虽然锅炉出力有瓶颈，但仍能增加出力；因易于控制，可提高蒸汽温度的平均值。其他方面的效益是，增加单元机组的可靠性和可利用率，降低维修费用和改善设备性能；由于新的改进，使得系统的校正和调整更容易；降低灾难性故障所带来的风险和改善人身安全；改进了热力循环性能；更好地利用机组出力；优化蓄能和与其他各部门间更好地协调；质量更稳定；能量消耗降低；环境负担降低；降低了人员费用。