（中国能源建设集团华北电力试验研究院天津300161）
摘要：本文简述了电厂热工自动化的应用现状，对DCS热工自动化技术在电厂的应用及发展进行了探讨分析。
关键词：热工自动化；DCS控制系统；电厂；应用
目前，我国电厂已经广泛地应用热工自动化DCS控制系统，此系统不但可以有效提高电厂机组的运行安全，大大提升运行效率，使得热工控制系统逐渐向自动化以及智能化转变，而且还能够有效地节约生产成本，提高企业的经济效益，在电厂的生存与发展中起到了重要作用，进而促进我国经济的发展。
1电厂热工自动化的应用现状
自动化应用是现阶段各企业单位探索的主要方向。而热工自动化控制系统的应用为电力事业提供了有效的发展平台，是在火力发电的道路中慢慢发展而来的。目前热工自动化主要包括自动检测、自动控制、自动报警和自动保护四个方面：①自动检测、自动检测是热力过程中温度、压力、流量、成份和液位等热工参数的测量是采用自动化仪表独立完成，不需要工作人员直接参与控制之中。自动检测的应用可以及时的发现电厂工作中存在的各种不足和问题，并且对电厂机组的运行情况及时调整。②自动控制是应用自动控制装置实现电厂机组中某些过程和设备自动运行和调节，确保机组运行的安全性和经济性。③自动报警指的是在无人控制的情况下对机组运行中偏离参数控制情况下提示工作人员进行调整和纠正，以防发生重大的故障和事故。④自动保护是热工参数超过限定值或者相关的设备运行条件无法满足设计要求的时候应当对机组设备进行自我修复和控制，或者采取终止工作，避免事故的扩大和损伤。
2热工自动化DCS在电厂的应用
2.1采用自律分布式的系统结构
自律分布控制系统是现代电厂热工发展中的一项重要控制系统。该系统可以同时满足自律可控性和自律可协调性的系统。所谓“自律可控性”是指，如果在该系统中的任何一个部件系统出现问题，那么其余的系统就能在自我保护的基础上对自身的系统进行控制，而“自律可协调性”是指，任何系统出现问题时，企业的系统可以协调控制自身的工作状态，并在工作中互相协调。
自律DCS与现有DCS有以下差别：现有的DCS主要有两种类型，即层次分布型系统与水平分布型系统。当前者的上位子系统出现问题时，下位子系统无法实施调节，但下位子系统可以在一定范围内进行局部控制，具有自律控制性，但缺乏协调性；后者的部分子系统停止工作时，其余的系统可以继续工作，子系统的问题并不影响其余系统的工作状态，但在这种情况下，系统彼此之间无法交换信息，无法实现彼此控制，所以，它具备协调性，缺乏控制性；而在传统的集中式系统中，由于只有一个控制器，因此它既无自律可控性，也无自律可协调性。
2.2EIC综合技术
在以前的发电控制过程中，电气控制装置E（Electric）、仪表控制装置I（Instrument）和计算机控制装置C（Computer）都是彼此独立的装置，采取分别安装的方式。在现代科技的支持下，国家开展了EIC综合技术运用，将这三种装置结合起来，并由DCS进行统一规划和完成，这是DCS的未来发展方向。为了让这个目标成为现实，对该综合系统起到控制力的分布系统应具有相应的控制能力，即需要配套的硬件、软件支持，同时还需要适合综合系统组成的编码。
2.3过程控制仪表
随着DCS的广泛使用，常规的控制仪器的使用范围大大缩小，特别是中央控制室的BTG盘上所装设的指示仪表和记录仪表的使用更是急速下降。目前在300MW以上大型机组上设置的仪器表已经缩小到29块，并且不再安装记录表。随着大屏幕IGS的应用，现代中央控制室将不再使用仪表盘。国外在这项技术的使用上已经有了一定经验，今后过程控制仪表的主要发展趋势是在FB支持下使用各种智能变送器和智能执行器，这些装置不但可以实现各种复杂的互补，还可以在设备运行中以及停止运行时检查到出现在系统中的问题，为仪器运行提供了一个安全稳定的运行环境。现代社会的发展越来越注重环境的保护，各种先进的监控发电厂污染物排放量的仪器日益增加，但这些设备的结构复杂，造价高昂，在实际使用和维护中都非常困难。
2.4现场总线
采用现场总线FB也是DCS未来的发展方向。FB是由DCS所控制一条通信线路，它能排除干扰和免受不良影响。采用FB可将现场的所有智能设备，如智能变送器和智能执行机构全部统一连接到FB上。不仅减少控制电缆的数量，还能减少因长线传输导致的信号不良和信号差异等问题。使用FB后，整个系统结构实现有机系统的分散管理和运行，加强现场设备智能化运行，对发电控制设备的运行和维护都起到了积极作用。
3DCS热工自动化技术在电厂的应用
3.1DCS在电厂生产主系统中的应用
电厂在应用DCS系统后可实时监控现场设备实际运行状态，有利于设备维护成本的降低，提高设备运行效率，特别是应用通讯总线技术后，使用很少的现场电缆就可完成连接，DCS借助组态编程软件可完成DCS硬件、逻辑程序以及连锁保护的组态，应用网络技术可进行数据实时传输，这样一方面可对生产系统中设备的实际运行参数、耗费的材料如耗电量、耗水量、耗煤量等开展实时监控，另一方面可控制现场设备，来完成分散式控制。尤其是近年来随着现场控制总线技术、以太网技术以及冗余控制器与光纤的应用，DCS的稳定性得到了大幅提升，且信息传输速度不断加快，这样能更好的满足生产工艺未来的发展需求。
3.2DCS在电厂生产辅助系统中的应用
电厂生产工艺具有复杂性、连贯性，上一道生产工艺的实际质量会对下游工艺流程造成严重影响，尤其是建设辅助系统的情况，如输煤、化水制水、除尘除灰等，电厂辅助系统通常会消耗大量材料，在辅助系统中应用自动化控制系统后，有利于精细化控制辅助系统，可使材料的耗费量大幅降低，进而促进企业生产成本的降低。
3.3DCS在过程控制中的应用
我们把电厂生产作业流程中DCS的实时检测与控制称为过程控制，对于生产流程中的温度、压力、流量、液位等数据电厂需实时掌握，这样有助于生产工艺的及时调整，把DCS技术应用到过程控制中后，可对多个指标实现同时控制，可优化过程控制。此外由于电厂具有较多生产工艺，这样很容易形成成本浪费，而在过程控制中应用热工自动化控制技术后，可参照电厂实际运行工况对各项生产指标进行及时调整，精确判断运行情况，实现电厂的智能化控制，以确保电厂的连续、稳定、高产、高效。
4热工自动化控制技术的发展趋势
4.1分散式控制系统
由于分散式控制可同步进行数据的传输与控制，可对电厂设备的实际运行工况进行有目的的调整，及时调整电厂运行方式，未来的电厂热工自动化技术必然会朝着分散式控制的方向发展，在分散式控制中应用数据总线与光纤技术可完成控制系统与远程机柜间进行数据传输，这样可使数据更真实、更有效。近年来，随着电厂生产规模的日益扩大，数据传输距离不断变远，未来的数据传输将朝着无线传输方向发展。
4.2智能控制仪表的应用
在电厂控制系统功能日益强大的影响下，这就要求仪表的功能应不断强大，利用智能化仪表把传统变送器取代，尤其是在测量流量方面，温压补偿一体式差压变送器的应用，可有效降低由于设备安装位置不当而引发的测量差异。智能控制仪表具有很多自身优点，智能仪表自身就具有一定的简单逻辑计算功能，如可温压补偿计算流量，有利于简化控制系统中的程序设计，同时可避免由于测量环境温度、压力仪表实际安装位置的不同，而引发数据采集误差，因此，智能控制仪表的应用也是未来自动化控制技术应重点研究的方向之一。
结语
自动化系统有高速发展，智能、透明和一体化的趋势。在发电厂中，故障信息处理的充分利用是找出热故障和故障预测的基础，现场总线控制系统的热自动化开发为其提供了发展空间。近年来，科学技术的快速发展促进自动化控制的改进，一方面，作为最主要的DCS系统控制结构出现了巨大的变化，另一方面，与电站监控和管理系统的改进和现场总线技术的逐步推广也为自动化系统注入了新的活力。
参考文献：
[1]朱春风，昊杨辉.DCS在电厂热工控制方面的应用[J].商情，2011（47）.
[2]汪磊.火力发电DCS自动化技术的应用现状研究[J].价值工程，2014，19（6）.
作者简介：
高金龙（1988.04-），男，天津人，河北工程大学自动化专业学士学位，调试工程师，单位：中国能源建设集团华北电力试验研究院（天津），单位邮编：300161