电厂DCS自动化控制解决方案

电厂DCS控制系统解决方案

一、概述：

青岛华凌科技有限公司专业从事电厂DCS控制系统设计集成，在火力发电、焦煤炼钢、锅炉烟气的脱硫脱硝等行业得到广泛应用。其设计集成的余热发电DCS控制系统，能够显著提高监控的自动化水平，更好的实现各个层面的生产自动化结合。同时，也能更好的满足电厂发展的要求。

二、控制系统结构和软件功能

1、系统架构图：

2、系统软件功能2.1系统管理组态：定义系统硬件配置与管理、数据库定义、算法定义等，在工程师站定义好系统配置后，就可以通过系统网总线下装到各操作员站和控制站2.2控制调节：系统支持弹出式调节面板供操作员调节重要参数，包括测量值、设定值和输出值的动态棒图与数字双重显示，所有的PID调节均设手自动切换按钮，可实现手动与自动控制之间的无扰切换。2.3报表生成与趋势显示：允许用户生成具有Excel风格的各种样式的报表模板，随时可操作员供调用，提供各瞬时量的累计及统计功能。历史趋势画面可显示任意参数在一定时间内的变化趋势。2.4人机界面的定制：工艺流程图采用了分层结构，在整个电厂设备工艺运行的总貌图中，可灵活进入各级流程图，详细显示各部分运行流程及状态，所有设备的启停、开关等操作都可在工艺流程图中方便的实现。对主要设备如锅炉汽机的联锁保护，专门设计了逻辑显示画面，提示操作员逻辑的执行情况。

案例展示（图1）

2.5报警管理：允许用户定义各种报警事件的级别和提示信息，还可以写到报警记录库中供用户日后查询。对某些重要报警信息，可定义其强制跳出显示；SOE事故顺序记录可记录毫秒级的开关量动作信息。2.6系统管理：系统设多层登录级别，只有获得相应的输入口令才可获得相应的操作权限，保证了系统操作的安全性。

三、工程项目控制方案

3.1项目控制方案

系统控制纳入了数据采集系统（DAS）、模拟量控制系统（MCS）、辅机顺控系统（SCS）、机炉保护系统（FSSS）、汽机紧急停车系统（ETS）、电气控制系统（ECS）等功能。3.1.1数据采集系统（DAS）

DAS系统由各I/O模件完成对生产过程中的数据及设备状态进行采集与处理，它包括：现场信号级（4～20mA）、信号隔离、硬件滤波、A/D转换、软件处理等部分，硬件部分自带补偿电路，能做到高频干扰的自动隔离和原始信号补偿，软件处理包括开方、累积、误差补偿、温压补偿、滤波等，确保参与显示和控制的输入信号的准确性。所有的DAS系统数据通过上位监控软件在CRT上显示、报警提示并记录到历史数据库。DAS系统数据能以多种方式显示记录，包括工艺流程显示，参数棒图显示等。

3.1.2模拟量控制系统（MCS)

在本系统中共设计了40多套自动调节系统，包括锅炉与汽机的所有重要参数的调节。如机炉协调控制系统（采用直接能量平衡的控制策略）、汽包水位调节、主汽压力调节、主汽温度调节、炉膛负压调节等。以下为汽包水位控制系统实例：

汽包水位是控制系统中最重要的控制指标。汽包水位过高将影响蒸汽质量，水位过低则引起锅炉干烧，造成水冷壁爆裂。在本方案中采用以汽包水位、给水流量和蒸汽流量构成三冲量控制系统与以汽包水位进行单冲量调节结合的控制方案，两种方案在不同负荷阶可手动自动无扰切换。汽包水位作为主调节器的输入，主调节器的输出作为副调节器的给定，与给水流量相平衡。通过调节主给水阀改变给水流量来维持汽包水位的恒定。把主蒸汽流量作为系统的前馈信号，反映和克服系统的外扰，给水流量信号反映和克服内扰。

3.1.3锅炉顺序控制（SCS）

顺序控制系统主要完成各辅机的顺序启停及联锁保护。在顺控逻辑中，采用了分级式结构，功能细化到单台设备控制。通过联锁、保护和安全跳闸功能保证余热锅炉的安全运行。锅炉顺控逻辑主要包括：锅炉启动、锅炉停车、床温高联锁停炉、给水泵与供浆泵跳闸联锁停炉、除灰顺序控制以及送引风跳闸联锁逻辑等。

3.1.4炉膛安全监控系统（FSSS）

FSSS系统的主要作用是对燃料系统及燃烧设备进行管理和控制，保证锅炉安全运行。FSSS系统包括燃烧器控制系统和炉膛安全系统，其主要功能包括：炉膛自动点火、火焰监视、炉膛吹扫允许条件及吹扫程序、油枪控制、一次风机启停控制、二次风门控制、送引风门的挡板联锁，供浆泵启停控制、燃油截止阀控制、送引风机联锁等部分。

四、应用效果青岛华凌科技有限公司设计集成的DCS控制系统在余热发电已经得到广泛的应用，充分显示了该系统的高可靠性和稳定性，对于其他电厂安全、经济、高效运行具有很好的借鉴作用。

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