分散控制系统在电厂中的应用
分散控制系统在电厂中的应用
摘要
目前我国的电力生产正经历着从安全生产管理到安全、经济均予关注的管理模式 的重大转变，同时社会的发展对电网的供电品质和供电可靠性也提出了越来越高的要 求。“厂网分开、竞价上网、同网同质同价”是电力体制改革的根本方向。采用先进的 技术和设备改造原国产的火力发电机组是当前电力企业发展的必由之路。
本文主要针对机组机炉电一体化控制改造工程，根据工程的实际情况和特点以及 Symphony集散控制系统在该工程的应用，从分散控制系统总体设计方案，系统的硬件 及软件设计，自动化控制技术及方案等方面进行论述。
本文还重点说明了目前火力发电机组自动化控制的先进技术和发展方向。通过对 自动发电机控制，机组协调控制，变参数回路控制，前馈式分段气温调节控制等技术 的详细研究，为提高机组的自动化运行水平指明了方向。同时通过对DCS与DEH系 统共享操作站技术，机群组控制技术，DCS与MIS系统连接技术的综合运用，全面提 高了机组的综合运行水平，为创造现代化管理的电厂提供了坚实的基础。
通过研究和实践证明通过采用先进的控制系统，结合国产火力发电机组的情况开 发出机组改造的合理，经济，先进的改造方案。该方案实施后，既能最大限度的节省 投资，又能提高电厂的自动化运行水平，提高机组运行效益。从而提高电厂的运行水 平和适应市场的竞争能力。
关键词：分散控制系统，火力发电，一体化控制，系统设计，控制方案
ABSTRACT
Chinese electric power product is now on a stage changing from safetymanagement to management concerning safety as well as economy.At the same time,the development demands higher quality and security of electric power products. “Parting plants and net,competing the prices,supplying the products with same qualityand price in the same net，’is the essential aim for the reformation of power managementsystem.lt is necessary to reconstruct the original power plant units through usingadvanced technique and devices.
This thesis basis on the reconstructing project of Boiler-turbine integral control discusses the specialties of the project,the application ofSymphony system.lt concerns the design of the system overview,the hardware andsoftware,the technique of automatic control,etc.
This thesis focuses the advanced technique and developing direction of theautomatic control in large-scale coal power plants.Through the researching of generatorautomatic control,Unit coordination control,varying parameter loop-control,feedforwarding steam-temperature control,it tries to explore the ways of developing unitautomation.With the application of sharing operator stations technique betweenDCS-DEH,of unit，s group control,of communication technique between DCS and MIS Symphony system advanced the level of unit complex control.lt builds the firm base formodern management in power plant.
It is proved that by using the advanced DCS system and advanced concepts;we cansave investments,as well as advance automatic control level,increases e conomi cb ene fits, and increasing the competition of power plant in the market.
Key words:DCS,coal power plant,integral control,system design,control conception.
1绪论
1.1火电厂自动化技术概述
近十多年来是我国火电厂自动化技术发展最快的时期，特别是分散控制系统 (DCS)在我国火力发电机组上得到了越来越广泛的应用。其发展大致分为以下几个 阶段：
第一阶段，九十年代初期分散控制系统（DCS)从试点到推广应用。八十年代末， 作为先进国家一项成熟技术，我国在引进的火电机组上广泛应用了 DCS，在国内机组 上也着手选择几个电厂试点。当时，在一些引进机组的工程中暴露出的一些问题，引 发一场激烈的“要不要在我国火电厂推广应用DCS”的争论。对此能源部热工自动化 领导小组对争论作了结论，明确指出，DCS是当代国际上取代传统控制系统的新技术， 已趋成熟也适合中国国情，之所以在某些工程中出现一些问题，不是DCS本身问题而 是我国工程建设管理中应循守旧，把自动化系统放在不恰当位置的结果。因此，领导 小组当机立断做出决定，要在火电机组工程中积极稳妥推广应用DCS。从此，我国火 电厂自动化发展的历史翻开了新的一页，火电厂自动化开始被摆到了一个适当的位置。
第二阶段，九十年代后期，火电厂自动化技术逐步成熟。通过我国各级领导和广 大自动化工程人员的努力，火电厂自动化技术在我国迅速发展，应用技术逐步成熟，
自动化程度逐步提高。主要标志有下列几个方面：①数据采集系统（DAS)、模拟量控 制系统（MCS)、顺序控制系统（SCS)和炉膛安全监控系统（FSSS)全面纳入DCS， 各项功能可用率达到较高水平，单元机组监控实现了以DCS的人一机界面为中心，传 统的后备监控已基本取消。新机组投产时自动化系统可用率达到较高水平。②部分工 程中汽机控制系统（DEH)采用DCS设备，实现了一体化。③火电机组全面应用DCS 对原先落后的自动化技术进行改造。
第三阶段，2000年火电厂自动化设计新思路提出和应用。进入二十一世纪后，国 家提出了 “2000年电厂仪表和控制（I&C)系统设计原则”。该原则针对国内的火电自 动化发展现状和国际上自动化发展水平，提出了新时期火电自动化发展的方向。其主 要表现在以下几个方面：①强调了单元机组机炉电一体化控制的总体思路，要求单元 机组控制进一步智能化、自动化、控制中心小型化。②监控系统的功能配置和物理配 置分段原则的应用。③要求DCS系统的覆盖范围进一步扩大，电气系统（ECS)全面 纳入DC
本项目的实施不仅为电厂带来了直接经济效益，同时还产生了巨大的社会经济效 益，主要表现在以下方面：
提高机组的供电品质，协助电网自动稳定运行
机组进行控制系统改造后，机炉协调控制、频率调节控制、AGC控制、机组快速 减负荷控制等连续稳定投入自动运行，提高了机组供电品质，为电网的自动化调度和 稳定起到了积极的作用。
提高了电厂在电力市场中的竞争能力
“厂网分开、竞价上网、同网同质问价”是电力体制改革的根本方向，要在将来 的电力市场中赢得主动，必须降低发电成本。机组改造后，提高了机组运行的经济性 和安全性，为电厂的节能降耗和减员增效打下坚实的基础，可以直接降低电厂的发电 成本，提高了电厂的竞争能力。
提高机组运行的管理水平
控制系统具有完善的自诊断功能、历史数据记录和事故记录功能，提供了强有力 的事故分析手段。对了解事故过程、分析和查找事故原因、明确事故责任提供了准确 可靠的依据。同时通过历史数据分析，可协助电厂改进运行方案，提过机组优化运行 所需要的数据，提高了机组运行管理水平。采用了开放的控制系统，通过与全厂MIS 系统的连接，促进了全厂管控一体化水平的提高。
4)减少运行人员劳动强度，避免人为事故发生
高度自动化的控制系统可提供机组协调控制、气温调节等自动控制，同时还可提 供重要设备的自动顺控启停操作。大大降低运行人员的劳动强度，减少操作人员的无 效干预，避免了人为误操作事故的发生，为电厂减员增效提供了条件。
5：)减少了污染物的排放，创造环保电厂
控制系统提高了机组自动化运行水平，可以自动适应多种运行工况和燃料，并获 得较高的机组燃烧的效率，降低锅炉排烟温度，降低有害物质的排放，提高机组运行 的环保水平。
6)延长机组的使用寿命
机组改造后可有效地减少机组跳闸次数，减少机组非正常启停次数，减少机组金 属蠕变，提高机组运行的安全水平，延长机组的使用寿命。
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