浅谈火电及核电DCS.docx

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1、浅谈国内火电DCS与核电DCS的异同企业：北京广利核系统工程有限公司日期：2012-03-05领域：DCS点击数：4852   摘要：DCS控制系统是随着现代工业生产自动化的不断发展和自动化控制需求不断提高应运而生的综合控制系统。不论是火力发电厂还是核能发电厂随着DCS系统的不断完善，基本在上世纪末期普遍采用DCS控制系统取代了传统的模拟仪表控制系统及PLC等控制系统。核电DCS与火电DCS由于控制对象的不同而各有特点。  关键词：DCS；超临界机组；压水堆   1引言  1975年美国Honeywell公司推出了

2、第一套DCS系统：TDCS-2000。经过多年的发展，当前全球约有数百家厂商推出了千余种DCS系统，广泛应用于电力、石化、冶金等工控领域。世界上第一座火力发电厂是1875年在法国巴黎建成的，距今有130多年的历史。第一座核电站是奥布尼斯克(Obninsk)核电站，于1954年在前苏联卡卢加州开始运行，距今有50多年的历史。到上世纪末期DCS系统逐渐成熟后，火电厂和核电厂的仪控系统开始普遍采用DCS。  火力发电厂生产过程：煤等化石燃料在锅炉炉膛中燃烧加热水冷壁里的水使之变为蒸汽，锅炉产生的蒸汽进入汽轮机，汽轮机旋转

3、带动发电机发电。核能发电厂(压水堆)的生产过程：反应堆中的核燃料经过核裂变反应产生热量来加热一回路的水，一回路的给水在蒸汽发生器中将热量传给二回路的给水使之转化为蒸汽，蒸汽推动汽轮机转动，从而带动发电机发电。这个过程与火力发电厂相似，因此核反应堆也被称为“核锅炉”。由于燃煤锅炉与核锅炉有着不同的能量转换特性，也就注定了火电DCS与核电DCS有着不同的特点。  2DCS系统的基本特点  2.1高可靠性  由于DCS将系统控制功能分散在不同的计算机上实现，系统结构采用容错设计，因此某一台计算机出现的故障不会导致系统其它

4、功能的丧失。此外，由于系统中各台计算机所承担的任务比较单一，可以针对需要实现的功能采用具有特定结构和软件的专用计算机，从而使系统中每台计算机的可靠性也得到提高。  2.2开放性  DCS采用开放式、标准化、模块化和系列化设计，系统中各台计算机采用局域网方式通信，实现信息传输，当需要改变或扩充系统功能时，可将新增计算机方便地连入系统通信网络或从网络中断开，几乎不影响系统其他计算机的工作。开放性另一方面表现在，当前主流的DCS产品几乎都可以通过组态直接无缝集成第三方系统和设备，无需更改系统程序。  2.3灵活性  通过

5、组态软件根据不同的流程应用对象进行软硬件组态，即确定测量与控制信号及相互间连接关系，从控制算法库选择适用的控制规律以及从图形库调用基本图形组成所需的各种监控和报警画面，从而方便地构成所需的控制系统。 2.4易于维护 功能单一的小型或微型专用计算机，具有维护简单、方便的特点，当某一局部或某个计算机出现故障时，可以在不影响整个系统运行的情况下在线更换，迅速排除故障。 2.5协调性  各工作站之间通过通信网络传输各种数据，整个系统信息共享，协调工作，以完成控制系统的总体功能和优化处理。 2.6控制功能齐全 控制算法丰富，

6、集连续控制、顺序控制和批处理控制于一体，可实现串级、前馈、解耦、自适应和预测控制等先进控制，并可方便地加入所需的特殊控制算法。   3火电DCS的侧重点 以超临界百万火电机组为代表进行介绍。水的临界状态参数为22.12MPa，374.15℃，当机组主蒸汽压力参数高于这一临界状态参数时，通常称为超临界参数机组。对于超超临界参数，目前国际上尚无标准明确界定是多少，国内863课题把机组主蒸汽压力为25MPa以上、主蒸汽温度达580℃以上时，称其为超超临界机组。截止到2010年10月份，国内已经商运的百万超临界火电机组就达

7、到了64台，这些机组的热控系统采用了四个厂家的DCS，其中采用西屋OVATION系统的44台、采用西门子SPPA-T3000系统的18台、采用和利时HOLLiASMACS系统的1台、采用国电智深EDPF-NT+系统的1台。综合以上四家的仪控系统，总结出当前国内百万火电机组DCS系统具有以下特点。 3.1管控一体化成趋势  常规火电厂按工艺生产流程分为单元机组部分、机组公用部分、电厂辅网部分，与之配套的传统DCS也主要应用于这三块主要生产流程上。而近年来，随着计算机网络技术、数据安全和容错技术、模型仿真技术、实时数据

8、库技术不断提高和电厂经营管理需求的不断提高，火电厂DCS系统已经从单纯的生产过程控制系统逐渐演变为以集生产过程控制系统(DCS)、生产管理系统、经营管理系统于一体的火电厂数字化系统，暨管控一体化系统，如图1所示。在当前的火电DCS市场上，除了最基本的生产过程监控系统之外，DCS厂商还要提供客户集生产管理、经营管理、资产管理等于一身的全方位一体化控制系统(或留