DCS控制系統在鍋爐的運用
史鋼軍
（南京化纖股份有限公司）
摘要：本文主要介紹了DCS控制系統結構及其在鍋爐運行中體現出的優勢。
關鍵字：集散系統組態、安全生產。
1，集散控制系統簡介
南京化纖股份有限公司自備電廠共有3爐（75T循環流化床）3機（6MW背壓機組），為了提高生產過程自動化控制水平，更好地控制運行參數，我們配備了DCS控制系統。鑒于運行速度需滿足工藝要求,完成諸如實時數據顯示、報警、回路調節、設備的啟停、聯鎖、解鎖、事故追憶、歷史值的查閱等功能。我們選用了選用相對國內技術領先、功能完善的浙大中控股份有限公司集散控制系統。
根據生產流程的需要，我們配備了6個控制站，1個工程師站，7個操作員站，相互之間通過網絡連接，整個網絡由SCNET網和SBUS網組成。為了加強系統運行的安全性，均采用了冗余控制。主控卡、數據轉發卡、外配24VDC電源、網絡交換機等都采用了冗余控制，當一路出現故障時，系統能自動切換，保證系統的正常運行。具體網絡結構如下：
工程師站的主要作用是完成軟件組態及對各站數據庫、報表、圖形、歷史庫的下裝，I/O站完成現場信號采集及控制功能，操作員站完成現場監視，包括報警、工藝流程顯示、控制操作參數修改(如PID參數修改)、趨勢顯示、統計等功能。系統共有引風、送風、給水、減溫水、給煤等調節量,用于調節爐膛壓力、低溫過熱器后氧量、煙氣出口氧量、鍋筒水位、蒸汽溫度、蒸汽流量。系統中所有電機、電動閥開停均由DCS操作,控制室內還安裝了3個輔屏柜。為了及時處理緊急情況,在操作臺上安裝了緊急停爐按鈕，這樣可實現對整個系統的多重保護，將事故的可能性降至最低。
2，DCS系統的數據顯示功能
2.1，數據、流程圖顯示畫面
流程圖主要包括：汽水系統畫面、燃燒煙氣系統畫面、點火系統、除氧公用系統、MFT保護系統。
根據工藝要求將系統的工藝流程在DCS系統操作員站屏幕上形象逼真地反映出來，將所有能動的設備在運行時，讓其產生動態，使操作人員易于識別哪些設備運行，哪些設備停止，如引風機運行時，風機由綠色變成紅色，并運用隱藏顯示功能，便可轉動。給煤機運行時皮帶顯示會轉動，且爐膛火焰上下跳動，所有調節閥隨閥門開度變化而產生閥位的變化，液位亦隨實際液位實時變化。
DCS對采集到的數據進行實時保存，操作人員可在趨勢一覽里查詢需要的參數。可以準確地反映當時的工況，趨勢保存時間與操作站電腦硬盤的容量有關。較以前的二次表顯示體現出很大的優勢。
2.2，操作畫面
系統組態提供了風機啟停/風閥調節、給水閥、減溫水閥、給煤機啟停/頻率調節、電動閥開關等操作畫面，每一幅畫面均將該回路調節所需參數完整提供。風機啟停、電動閥開關畫面采用窗口形式，窗口類似于正常電機控制使用的控制箱，它顯示出遠程/就地、故障、運行狀態。調節畫面采用PID窗口形式，有自動、手動轉換功能，可隨意修改設定值，由PID自動輸出給現場執行機構，完成自動調節的功能。
3，DCS組態
3.1 設備啟停的組態
現場設備的啟停主要是通過圖形編程來實現DCS對設備的啟停，組態時需考慮現場設備的電氣控制原理和設備的功率。根據電氣設計資料，在其接觸器控制電路加入中間繼電器(其中間繼電器受控于DCS系統I/O站開出端子板上的繼電器)，以滿足開出信號端子板上繼電器所能承受的電流，此類設計一般考慮為大功率電機啟動時使用。當電機功率不大時，可直接用I/O端子板上的續電器進行直接控制。
3.2，調節回路的組態
現場執行機構多為角行程調節執行機構，在組態中運用BSCX模塊進行控制。將測量值，設定值、連接至相應的引腳，輸出控制連接至執行機構。并可構成一個簡單的調節回路。在操作畫面上可調節PID參數，正反作用。每個調節回路都有獨立的PID參數。
鍋爐液位是利用三沖量進行控制，及汽包液位、給水流量、主蒸汽流量。整個調節系統有主副兩個回路和一個前饋通道組成，給水反饋形成副回路，能及時反映調節效果和消除給水自干擾。液位反饋形成主回路，當水位偏離給定值時主PID輸出通道通過副回路調節給水量，使穩態時水位回到給定值，主蒸汽流量作為前饋通道。下為示意圖：
3.3，系統連鎖功能
本系統所有連鎖開關都采用自定義一字節軟開關來實現，可以在畫面上手動切除與投入。總連鎖投入時：如引風機停時系統自動按照順序同時停一次風機與給煤機、二次風機、返料風機。連鎖切除時，設備可隨意啟停。
根據MFT停爐條件設計邏輯圖，如上圖所示，當爐膛壓力、床溫、汽包液位等模擬量異常時，在連鎖投入的情況下，會自動停給煤機。汽包液位、汽包壓力到達設定值后會自動開關事故閥，保證鍋爐的安全生產。設定值在工程師權限下可修改。輸出動作后，將在首出中記憶，在不復位的情況下不會消失。
4，結束語
本系統自2006年投入運行以來，未出現過軟硬件問題，系統運行穩定，控制操作靈敏，安全可靠性高。一方面減少了司爐工的工作強度提高了工作效率，又有效地節約了能源，減少污染。初步估算由DCS替代所有顯示、調節二次表可節約投資50萬元。實踐證明在循環流化床上使用DCS系統較以前的二次表常規控制節約了大量的人力投入和資金投入，在以后的發展中有著廣泛的前景。
