陈日利

（晋能控股电力集团阳高热电有限公司 山西省大同市 037000）

1 引言

DCS 系统作为一种新型的微机控制系统，其在热电厂机组的运行中，主要是借助于计算机等来实现控制的，与传统的控制方式相比，这种控制方式的效率更高，且控制的功能更多，不仅可以实现集中控制，还可以实现分散控制，提升了供热系统运行的多方面需求。DCS 系统在热电厂锅炉控制中的应用极为普遍，提升了锅炉系统的自动化水平。

2 DCS系统的一般运行过程

热电厂锅炉在运行过程中产生的模拟信号会被数据采集器收集并传送到DCS 系统中。通过DCS 系统，产生的数据会被传输给转移输入装置中，转移输入装置可以将接收到的信号进行分析和处理然后将处理结果传输给过程控制器。过程控制器会对信息进行辨别，然后给各个模块下达相应的指令，从而确保控制过程的精确性和稳定性。现场操作者通过对过程控制器转化的调节信号进行分析，然后对控制系统和控制打印功能进行远程控制。热电厂的工作过程是连续不断的，在DCS 系统实际工作过程中避免不了出现问题，为了充分发挥DCS 系统的优越性，需要分析和探究该系统在实际生产过程中可能出现的一些故障。

3 锅炉控制方案分析

锅炉控制方案：较常出现的控制方案有燃烧自动控制和锅炉给水自动控制两种。燃烧自动控制主要分为：煤量控制，风量控制，炉膛负压控制。其中，煤量控制的主要原理是利用了煤量预判与锅炉的出口蒸汽压力调节，结合过热度修正的方式进行，锅炉的出口蒸汽压力偏差作为主要调节变量，通过PID 运算，实现煤量自动控制；风量控制工作的原理是，使用煤量预判风量。将锅炉煤量与风量绘制成特定的函数关系，在煤量变化时引起风量变化；烟气中的氧气含量作为风量调节的修正变量，根据氧气含量的不同值来修正送风量、适应氧量、主汽流量的变化；炉膛负压控制工作的原理是，使用单冲量调节。将炉膛负压作为调节变量，根据炉膛内压力值的变化进行控制。燃烧自动控制方案便于锅炉运行的自动调整，实现了锅炉运行过程的经济适用性。锅炉给水控制利用负荷对应给水量，引入主蒸汽压力变化和过热度变化，通过PID 运算，作为给水控制前馈，消除负荷变化引起的给水量滞后带来的系统振荡。

4 热电厂锅炉控制系统的组成

4.1 MCS系统

MCS 系统指的是对设备进行实时控制系统，控制系统的运行是通过控制信号的变化来实现的。例如，当锅炉控制系统接收到负荷能量变化的信息时，及时分析并反馈相应信息，实现电热厂锅炉运行过程的闭环反馈控制。通过对系统内信息数据资源的优化整合，来保障电热厂动静态系统的协调推进，从而实现锅炉系统的稳定运行。

4.2 FSSS系统

热电厂中的FSSS 系统主要指的是锅炉膛控制系统，主要作用就是保证锅炉的安全运行，避免锅炉运行过程中可能出现的各类安全事件。为了保证FSSS 控制系统能够正常运转，这就需要在锅炉点火时将燃烧控制器融入点火枪，通过燃烧点火键的控制来实现控制，通过这种方式可以从极大程度上实现锅炉膛的高效运转。

4.3 SCS系统

SCS 系统的主要作用就是严格控制好热电厂锅炉正常生产过程中的顺序生产，确保锅炉的正常生产工作具备正确的逻辑性。SCS系统的存在使得热电厂生产的全流程都能够正确有序进行，从而避免出现系统故常实现热电厂的安全稳定运行。

5 DCS系统在热电厂锅炉应用中遇到的常见故障

5.1 DCS系统内部模块的常见故障

DCS 系统的内部模块主要包含了：数据采集站、过程控制器、操作员接口站和工程师工作站这四个部分。在热电厂锅炉的应用中，这些内部模块可能会出现一些常见的故障：

（1）模块因频繁拔掉、插入等动作而造成的配件接触不良，从而造成内部部件不能正常工作；

（2）在模块进行调换和维修的过程中，模件因为开关位置不对、布线过程中没有注意到模件跳线及电压跳线的问题，出现了系统内部信息无法传输或信息传输不充分的问题。开关位置和布线情况的问题会直接造成DCS 系统无法正常使用。

（3）在DCS 系统工作时出现了不规范的操作程序造成系统报警。这些不规范的操作中较常出现有热插拔法使用程序不当，正常情况下，使用热插拔法对DCS 系统几乎不会造成影响，但是在特殊情况下使用这种方法可能会使得插拔位置附近的模件松动或接触不良从而造成DCS 系统无法正常使用。因为在解决这种故障的时候只有通过开关复位才能恢复插拔位置附近模件的位置才能保障系统的稳定性，因此虽然热插拔法这种方式对DCS 系统的影响并不算特别大，也不会造成内部模件的损坏，但是在实际的操作过程中还应该尽量避免使用这种方法。

DCS 系统需要对热电厂锅炉生产过程中出现的输入输出信号进行收集和分析，在实际生产过程中这些信号的收集和处理需要不同的微处理器和相应的管理人员来负责，在DCS 系统出现故障的时候需要根据故障信号来确定相应的负责人和故障模块。通常情况下，经过工程师工作站系统可以查看到故障信号具体所在点，然后在CAD 图纸上输入特定的MT 命令来推算出故障点的具体位置。当系统中的硬件因故障而造成了停机，可以通过使用万用表来对过程输入和输出单元进行测量分析，通过对反馈信号的分析可以推测出故障点是出现在电热厂锅炉生产车间或是系统内部。当判断出故障的具体位置后，需要进行故障排除和配件返厂维修。在对故障进行维护的过程中，较常使用的方法是替换法，通过对各个模件进行更换来确认出现故障的具体原因，当然在维修结束后也要找出故障原因便于在日后的生产过程中引起重视。

5.2 DCS系统其他的常见故障

DCS 系统中不仅会有内部模块出现的常用故障，还可能有其他一些常见的故障。比如：

（1）电量供应方面存在较大的波动，电源运行时有其他干扰源，从而引起了过程控制器故障，导致系统死机无法正常运行。

（2）环境因素，如温度和湿度会影响DCS 系统出现故障，当环境温度和湿度处于一个较高的范围时，DCS 系统就容易出现输入和输出单元死机；当环境温度和湿度处于较低的范围时，DCS 系统内部的一些模件可能会失效；环境中的粉尘过多时，DCS 系统也会出现不能正常工作的情况，因此环境因素对系统的影响也需要引起我们的关注。

（3）发电机定子及线圈温度系统显示异常跳动。在某热电厂锅炉的正常工作时，出现了这种情况，经过分析诊断并没有发现出现故障的具体情况。当在电阻箱中输入了标准的电阻信号之后系统才正常显示温度。

在热电厂锅炉的工作过程中，要做好对DCS 系统的监控工作，及时发现并解决出现的故障，同时也要分析故障出现的原因避免之后的工作中再次出现。

6 DCS在热电厂锅炉控制中的应用

6.1 锅炉燃烧控制系统的运用

在热电厂不断发展的同时，存在一部分锅炉燃烧系统更新升级不到位，造成了系统无法对给煤量进行及时地测量和调整，从而使得热电厂系统不能够长期稳定安全地运行。在锅炉燃烧系统正常运转的过程中，锅炉的进风量可以通过调整二次风机的转速来实现增减，协调好燃烧系统和进风量的关系可以实现锅炉的风煤比达到科学水平。一般情况下，锅炉燃烧控制系统在正常运转的过程中主要包含了两方面：

（1）在实际燃烧过程中风煤比会对煤质的变换状态和煤质量产生一定程度的影响。在锅炉燃烧控制系统中为了保证煤质的优良性，可以通过系统控制来灵活合理的调整风煤比，从而实现获取的煤质量得到保证，锅炉也能够正常运行。

（2）将系统引入到热电厂的初期时，需要对之前的生产过程进行分析，从而确定相应的试验项目。通过分析和实验，将风煤比控制在一个科学合理的范围内，系统就会自动寻找一个科学的运行状态，温度的变化和含氧量会根据设定寻找到合理的范围，从而提升锅炉燃烧的经济性和热控制系统的安全稳定性。因此，热电厂的安全稳定运行需要管理人员对DCS 系统的功能有充分的了解，从设备构成、运行情况等进行全面分析研究，实现热电厂运行的安全稳定发展。

6.2 烟气含氧量控制系统的运用

通过对烟气中的含氧量具体情况进行了检测和研究后得出了：当排烟系统中热量损失变大时，炉膛中存在的问题就会变少。一般情况下，系统中的含氧量和空气系数两者肯定是存在相应的联系。当烟煤控制系数处于1.3-1.5 范围内时，需要对炉膛内的烟气含氧量情况进行测量，然后进行空气系数的计算，由此保证系统可以正常运行。

6.3 炉膛负压控制系统的运用

在热电厂锅炉控制系统中，当进风量出现了变化的时候，偏差控制系统就会对引风量进行调节，从而使炉膛内的风量稳定。所以，在设计炉膛负压控制系统的过程中，需要充分考虑风量变化这个变化因素，同时需要构建前馈和反馈体系来实现炉膛负压的恒定运行。

6.4 供热运行系统的控制

DCS 系统在热电厂锅炉控制系统正常运转时，既要考虑到锅炉运行的经济实用性，还要满足用户负荷的需求，确保系统运行的节能、恒定。350MW 循环流化床热电联产机组，供热是通过汽轮机五段抽气作为热源，换热后将热水供出的方式进行供热。因此，在供热系统中，应该灵活地调节出水温度，保证控制系统运行的安全性、稳定性。

通常情况下，DCS 系统在热电厂锅炉供热运行系统中，机组纯凝工况和主蒸汽流量的变化会对系统运行的稳定性产生影响，为了保证系统稳定运行要做到以下两方面：

（1）合理修正煤水配比。锅炉给水系统会受到供热抽气的影响。锅炉给水量相较于纯凝工况偏高，会影响到煤水配比，科学合理的煤水配比对锅炉系统有着至关重要的作用，不仅能够实现锅炉系统的长期使用，还能够保证对供热系统进行科学控制。

（2）调节BTU 控制参数修正煤量。当发生锅炉流量、煤质变化等情况时，锅炉系统的正常运行必定会受到影响。在遇见了这种情况时，供热运行系统可以通过改变BTU 参数来对煤量修正，从而保证系统的正常运行。

6.5 联锁保护系统的运用

在热电厂锅炉系统运行的过程中，当炉膛内的压力为正时，存在高温烟气外漏，这种现象会对人员以及设备的安全运行造成影响。通过使用联锁保护控制系统，可以结合系统的运行情况来调节项目的构建。在一般情况下，锅炉运行的过程中引入炉膛上部压力、流化风量和床温、给水流量等重要参数胡增加连锁保护功能，会在炉膛上部压力和流化风量超限时触发BT 保护，床温和给水流量超限时触发MFT 保护，系统程序会按照先停燃料系统再停送、引风机的流程进行自动运行，充分保证系统运行的安全性、稳定性。

7 结语

总的来说，DCS 系统在热电厂锅炉控制系统中的应用可以使设备的运行稳定性得到提升。项目策划者和实施人员在系统引入之前应该对设备的运行状态、设备的构成、控制方式等多方面进行了解和研究，从而使DCS 系统和锅炉系统能够协调稳定运行。正常情况下，对DCS 系统中的燃烧控制系统、炉膛负压控制等方面进行调节和试运行，从而保证热电厂锅炉控制系统的稳定运行，促使电厂的进一步发展。