火电厂脱硫脱硝改造中控制系统的选型

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摘要：随着科学技术的发展和人们对环保意识的增强，发电厂的控制技术也随之不断发展并日趋成熟。在控制系统领域，人们坚持安全运行与节约资源并进的观念，对脱硫脱硝系统的主系统的选型和控制系统进行改造，从而达到系统的安全稳定运行和国家环保的意识。文中简要介绍了DCS、PLC、FCS等几个控制系统，并分析了他们的优缺点以及发展趋势，火电厂在对脱硫脱硝系统机组进行改造时要综合考虑各种因素，对控制系统进行选型。

关键词：火电厂；脱硫脱硝；控制系统

中图分类号：TF704文献标识码： A 文章编号：

随着科学技术的发展，火电厂的控制系统也随之逐步成熟并完善，实现了自动化控制。其控制系统引进先进的技术和设备，对老机组的主系统进行了选型并对机组的控制系统进行了改造。就目前的发展趋势来看，其控制系统采用的是分散控制系统，确保了发电生产系统的安全性。加之，全球经济的发展，人们的生活水平的提高，人们对生活质量的要求越来越高，对环境保护意识逐渐增强，因此，为了适应人类生存的发展需求，国家对环境保护技术的发展极其重视，技术设计人员改造以前的机组设备，采用新设计系统，如脱硫、脱硝系统，从而控制了发电机组的污染物排放量，进而达到国家环保的要求。

火电厂的机组改造状况

以前的老机组没有脱硫（SO2、SO3）和脱硝（NO、NO2）等装置和CO2的减排控制等。现在改造机组时增加了脱硫、脱硝系统，但是在改造是基于对成本和系统的占地面积进行考虑所做的改造，技术简单化。现在的机组脱硫技术采用干法和半干法脱硫技术、简易湿法脱硫技术；脱硝技术采用SNCR、SCR和燃烧调试等方式，采用低氮燃烧器和调整二次风的方法降低氮氧化物的生成技术。就目前的简单化系统和较少的控制回路等情况来说，脱硫脱硝控制系统应当与电厂的相应机组的主控制系统相联系，实现集中控制；或者将脱硫脱硝控制系统独立出来，运行于机组主控制系统之外，当对系统进行检查或系统停止运行时，主系统仍然可以正常运行。如果将脱硫脱硝控制系统并入主控制系统中，那么在设计时可以采用DCS系统设备，从而实现通讯连接，也可以采用PLC和FCS总线技术实现与主系统的通讯连接。针对这种设计情况应该对主系统的兼容性进行考虑，看新设计系统的通讯协议是否与原主系统相兼容。如果将脱硫脱硝控制系统独立出来，使其成为一个独立的控制系统，那么在设计时可以根据客户的要求，采用DCS、PLC、FCS等任何一种形式，或者三个系统技术进行综合控制。

在对控制系统进行选型时，要根据系统的运行方式、现场和控制室之间的距离、系统的资金投入、控制回路的数量、系统开关数量、仪表的智能化程度等情况进行选型。DCS、PLC、FCS等控制系统各自具有优缺点，选型时要根据具体情况而定。

控制系统分析

DCS控制系统

DCS控制系统即分散控制系统，主要是控制危险分散集中显示。该控制系统是一种容纳4C技术的监控技术，是一种树状拓扑的大系统，关键技术是通讯，由I/O板、控制器、操作站、通讯网络等四部分构成。其中操作站是DCS的重要组成部分，控制器I/O板部件与生产过程形成连接，操作站与人员相联系，通讯网络将这两部分相联系，使其成为一个统一的系统。

DCS控制系统的数据主要来源于现场的信号及各种变量，这些数据在控制站中变现为测量值（PV）、设定值（SV）、操作输出值（MV）、回路状态等，当这些数据被采集到DCS控制系统的控制站的存储器中后就形成实时数据。像与工位号相关的信息：量程、工程单位、顺序控制信息、回路连接信息等不仅存储于控制站，还要存储于操作站和工程师站。一般中小型的DCS控制站的分散型和控制回路的限制性被人们广泛接受，如今它已逐步与PLC、FCS等系统实现共享，将会实现融合，并且使得“软DCS”技术得以发展。

DCS控制系统的控制站是其基础，其安全性和可靠性的要求最为严格，其掉电保护、抗干扰、冗余、防爆系统等的可靠性和安全性是用户最为信任的。

（二）PLC控制系统

PLC控制系统即可编程控制器，为自动化控制提供了安全性、可靠性的保障以及较为完善的解决方案，适应于工业对自动化的要求，在各行业的自动控制领域被广泛应用，经过三十多年的发展，其已经十分成熟，开发了模拟量闭环控制功能。现在的PLC控制系统不仅具有逻辑运算功能，还具有综合控制功能，适应于连续过程的控制技术。PLC控制系统中最为关键的技术是通讯，且通讯技术已得到拓展。同时，已经可以对PLC进行分散化的处理，从而方便了管理和集成。PLC系统的构成和编程都较为简单，而且它的软件也比较容易掌握，与其相配套的组态软件的种类虽然繁多但已经相对完善。

PLC控制系统的价格逐渐在降低。小型的PLC系统甚至超小型的PLC系统已经向用户提供了通讯接口、模拟量I/O、PID控制回路等，有些甚至给用户提供了与企业网络系统相连接的的现场总线。

PLC控制系统在发展硬件的同时编程组态软件也不断发展，因此，在保证硬件产品性能的同时，也应该采取相应的措施解决组态软件工具、网络通讯能力、故障诊断技术以及软件包的使用性能等。PLC系统构成较为灵活，当小型的控制系统监视点少时就可采用小型的PLC系统进行监视控制工艺流程。随着网络技术的发展，采用多台PLC组成大型的控制系统，然后通过网络使其连接进行监控，那么PLC就可作为底层数据采集，从而实现就地监控。

FCS控制系统

FCS控制系统即现场总线控制技术，总线标准是该系统的核心，当总线的标准被确定为下来后，那么与其相关的设备和技术也随之被确定下来。

现场总线技术要求现场的设备如驱动器、传感器、执行机构等必须是带有串行通信接口的智能化设备。所以说该系统是以计算机大规模集成电路的发展作为基础；同时，该系统集现场设备的远程控制、参数化以及故障诊断于一体。该控制系统采用计算机数字化通信技术连接智能化现场设备，然后控制器从现场设备获取大量信息，将设备的状态、参数、故障等信息进行传送，从而实现设备的远程控制、参数化和故障的诊断等工作。

该系统具有众多优点，如增强现场级信息的集成能力，现场总线从设备上获取大量信息，满足了自动化与CIMS系统的信息集成要求，同时通过数字化网络实现设备的状态、参数以及故障等信息的传送，从而实现系统的远程控制、参数化和故障的诊断等工作；具有互操作性、互换性、开放性以及可集成性，只要总线标准一致，哪怕是不同厂家生产的设备，都可以互相操作、互相交换，所以设备具有可集成性，该系统允许各厂家将各自的专长技术集成通用到系统中，实现系统的开放式；同时该系统采用总线连接方式，从而减少了接线点，确保了接线点的可靠性，并且增强了系统的可维护性；该系统为大规模、大范围的I/O分布式系统节省了大量电缆和工程费用，因此使系统的成本降低。

（四）DCS系统、PLC系统与FCS系统的比较

1.DCS系统具有较强的闭环控制功能，是一个庞大的系统，适合较大型系统； PLC系统具有较强的逻辑控制功能，适宜中型或小型系统；FCS系统的是以设备装置数字智能化为前提，适合各种控制系统。

2.DCS系统具有封闭性，扩展难度较大；PLC系统可通过网络实现同一型号PLC单元的扩充，同时可以作为其他两个系统的前端处理现场I/O；FCS系统具有开放性，用户可以对不同的设备接入现场总线，就可以形成集成系统。

3.DCS系统的投资量较大，而PLC系统则相对较小。FCS系统对一次仪表的智能化要求程度较高，投资也较大。

结语：

不同控制系统具有各自的优缺点，电厂在对机组的脱硫脱硝装置进行改造时要根据具体情况对控制系统的设计进行选型。技术人员在具体选型设计中还要结合用户的需求，综合考虑各种因素，确保对机组的改造控制系统不仅安全可靠，得到用户的认可，而且能够满足国家环保要求。

参考文献：

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