連云港博大機械設備制造有限公司 隨著社會的發(fā)展，人們對環(huán)境的要求越來越高，火電廠煙氣脫硫及脫硝系統(tǒng)正在不斷增加。對于現(xiàn)有機組的改造除了主系統(tǒng)需要選型外，其控制系統(tǒng)也要綜合考慮。針對目前較流行的幾個控制系統(tǒng)，本文分別進行了介紹，并分析了他們的優(yōu)缺點及其發(fā)展趨勢，并針對在增加脫硫及脫硝裝置進行改造機組的控制系統(tǒng)選型提出一些建議。
【關鍵詞】 脫硫 PLC DCS FCS 模擬信號 數(shù)字信號
1.前言
隨著控制技術的不斷發(fā)展，燃煤電站的控制系統(tǒng)大都已經(jīng)實現(xiàn)了自動化控制。新建設機組全部采用先進的控制技術，老機組的控制系統(tǒng)也相繼進行了改造，大部分機組已經(jīng)改造完畢。燃煤電站的控制系統(tǒng)基本都采用了目前較流行的分散控制系統(tǒng)即DCS系統(tǒng)，保證發(fā)電生產(chǎn)系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運行。目前由于人類環(huán)保意識的增強及人類生存發(fā)展的需要，國內(nèi)外都在積極注重環(huán)境保護技術的發(fā)展及環(huán)保工程的實施，新建大型燃煤機組都設計有脫硫及脫硝系統(tǒng)。以前的老機組都沒有脫硫（SO2、SO3）及脫硝（NO、NO2等）裝置，以及未來的CO2的減排控制等，根據(jù)國家對環(huán)保的要求必須對現(xiàn)有的發(fā)電機組進行污染物的排放控制，達到國家環(huán)保要求?；痣姀S鍋爐在增加脫硫及脫硝裝置進行改造時，其控制系統(tǒng)要根據(jù)具體電廠及具體機組的特殊情況進行設計?，F(xiàn)在隨著控制技術的不斷發(fā)展，在控制領域出現(xiàn)了幾大主要控制系統(tǒng)。那末在改造設計當中采用什么樣的控制系統(tǒng)是目前我們設計人員要認真面對的。即要保證系統(tǒng)的安全穩(wěn)定，又要考慮客觀實際又要節(jié)約資金。本文簡單介紹了現(xiàn)場脫硫及脫硝改造機組現(xiàn)狀，介紹一下幾個控制系統(tǒng)各自的特點，根據(jù)不同的機組及現(xiàn)場實際情況，為控制系統(tǒng)設計提供一些參
2.火電廠改造機組現(xiàn)狀
由于目前改造機組增加脫硫、脫硝系統(tǒng)的工藝大都趨于簡單化，尤其是200MW及以下機組，主要考慮成本及系統(tǒng)占地面積等因素。目前在改造機組中脫硫系統(tǒng)的技術一般采用簡易濕法脫硫技術、干法和半干法脫硫技術。脫硝技術有采用SCR、SNCR和燃燒調(diào)整方式等，其中在改造機組中主要采用降低氮氧化物的生成技術，采用低氮燃燒器及調(diào)整二次風等方法降低氮氧化物。從目前國內(nèi)應用的脫硫及脫硝技術上看，其工藝系統(tǒng)相對比較簡單，控制回路也比較少。根據(jù)目前對改造機組的設計情況來看，對控制系統(tǒng)的要求大致分為以下兩種情況。一種情況是將脫硫、脫硝的控制系統(tǒng)并入到電廠相應機組的主控制系統(tǒng)當中，與原主系統(tǒng)實現(xiàn)集中控制。另一種情況是將脫硫、脫硝的控制系統(tǒng)獨立設計，使脫硫、脫硝的操作控制在主系統(tǒng)之外。在系統(tǒng)停運及檢修時，不影響主系統(tǒng)的正常運行。根據(jù)以上不同種情況，控制系統(tǒng)可以有不同的設計原則及不同的控制實現(xiàn)方式。******種情況設計可以選用與主系統(tǒng)一致的DCS系統(tǒng)設備，使之與其實現(xiàn)方便的通訊連接。如考慮價格及其它因素亦可設計采用PLC及FCS總線技術，通過其它通訊方式與主系統(tǒng)實現(xiàn)連接。在該方案設計時必須考慮主系統(tǒng)的兼容性，調(diào)研原系統(tǒng)的設計容余及備用空間情況。更重要的是原主系統(tǒng)與新設計系統(tǒng)的通訊協(xié)議是否兼容等。第二種情況控制系統(tǒng)的設計比******種情況要靈活得多，可選的控制系統(tǒng)與原主控制系統(tǒng)沒有聯(lián)系，是一個獨立的控制系統(tǒng)。該獨立的控制系統(tǒng)可以根據(jù)用戶的要求設計為DCS、PLC、FCS任意一種形式，也可以設計成三個系統(tǒng)技術的綜合控制系統(tǒng)。選型主要根據(jù)以下幾種情況而定：該系統(tǒng)的運行方式；控制系統(tǒng)的資金投入；現(xiàn)場與控制室的距離；系統(tǒng)中模擬控制回路的數(shù)量；系統(tǒng)中開關量的數(shù)量；現(xiàn)場一次儀表智能化的程度等。三個控制系統(tǒng)各具有優(yōu)缺點，如條件許可也可以設計成綜合的控制系統(tǒng)。它們都在許多電廠中得到了廣泛的應用。
3.PLC控制系統(tǒng)
可編程控制器即簡稱PLC(PROGRAMMABLE LOGIC CONTROLLER)，雖然現(xiàn)在仍然稱PLC，但已經(jīng)與原來的實際意義不相符合，并不是最初簡單的可編程控制器。PLC的最初定義是一種數(shù)字控制專用電子計算機，它使用了可編程序存儲器儲存指令，執(zhí)行諸如邏輯、順序、計時、計數(shù)與演算等功能，并通過模擬和數(shù)字輸入、輸出等組件，控制各種機械或工作程序。經(jīng)過30多年的發(fā)展，PLC已十分成熟與完善，并開發(fā)了模擬量閉環(huán)控制功能。長期以來，PLC始終在各行各業(yè)自動化控制領域得到廣泛的使用，為各種各樣的自動化設備提供了非?？煽康目刂茟?。主要原因在于它能夠為自動化控制應用提供安全可靠和比較完善的解決方案，適合當前工業(yè)企業(yè)對自動化的需要。目前的PLC已經(jīng)不僅具有早期的邏輯運算功能，而且已經(jīng)向綜合控制方向發(fā)展。新型PLC也在不斷完善PID閉環(huán)控制功能，其他各種功能也在不斷得到改進。PLC已被廣泛應用于連續(xù)過程的控制領域，而且基于連續(xù)過程控制技術的發(fā)展趨勢正在進一步得到增長。通訊是PLC廣泛應用的關鍵技術，這種技術在PLC領域已經(jīng)得到擴展。同系統(tǒng)一樣，對PLC進行分散化處理已經(jīng)成為可能，更容易進行管理，以便能夠更好地集成在一起。
PLC系統(tǒng)的價格也在逐漸降低。由于PLC系統(tǒng)最小模件單元的價格只在千元左右，甚至更低所以大部分用戶已經(jīng)不再對已損壞的模件修理而是直接更換新的模件，因為修理這樣的故障模件也許會花費同樣甚至更多的費用。現(xiàn)在一些小型甚至超小型PLC系統(tǒng)已經(jīng)向工業(yè)用戶提供了模擬量I/O、PID控制回路、通訊接口，甚至與企業(yè)網(wǎng)絡系統(tǒng)相連接的現(xiàn)場總線。具有14個通道的I/O和4個PID控制回路的PLC系統(tǒng)，其價格也只有千元左右，這種產(chǎn)品非常適合小系統(tǒng)控制應用的需要。一些PLC供應商依托強大的應用市場發(fā)展小型PLC產(chǎn)品，甚至大量的工業(yè)用戶已經(jīng)將其看作是低端應用市場上的日用品。
在PLC硬件不斷發(fā)展的同時，PLC的編程軟件也在向前發(fā)展。因為作為整個系統(tǒng)不但要充分考慮硬件產(chǎn)品的性能，還必須采取相應的措施為工業(yè)用戶解決工程師可用的組態(tài)軟件工具、故障診斷技術、網(wǎng)絡通訊能力以及除基本自動化硬件以外的附加軟件包的適用性能。目前不但PLC廠家在不斷努力開發(fā)適合于PLC系統(tǒng)的編程軟件，其他軟件開發(fā)商也在不斷推出與之相配套的組態(tài)軟件，而且每種軟件都適合于多種品牌的PLC產(chǎn)品，為用戶編程提供了極大的方便。
PLC的基本特點是構成系統(tǒng)比較靈活。在一些小型的系統(tǒng)中即控制和監(jiān)視點數(shù)較少時，可以采用小型PLC控制系統(tǒng)來實現(xiàn)工藝過程的監(jiān)視及控制。小型系統(tǒng)采用一臺PC機為主站，多臺同型號PLC為從站，實現(xiàn)系統(tǒng)的監(jiān)視及控制。現(xiàn)在隨著PLC網(wǎng)絡技術的發(fā)展，多臺PLC組成的大型控制系統(tǒng)也不斷被采用，功能已經(jīng)越來越接近于DCS系統(tǒng)。系統(tǒng)可由多臺PLC組成，通過網(wǎng)絡將多臺PLC相連接，PLC可作為底層數(shù)據(jù)采集和實現(xiàn)就地控制。比較大的控制系統(tǒng)可以用一臺PLC為主站，多臺同型號PLC為從站，構成PLC網(wǎng)絡，實現(xiàn)比較復雜系統(tǒng)的綜合監(jiān)視及控制功能。PLC也可以作為DCS的一個子系統(tǒng)存在于DCS系統(tǒng)之中。
4.DCS控制系統(tǒng)
分散控制系統(tǒng)DCS（DISTRIBUTED CONTROL SYSTEM）含義是控制危險分散集中顯示。分散控制系統(tǒng)DCS是集4C（COMMUNICATION，COMPUTER，CONTROL，CRT）技術于一身的監(jiān)控技術。他的特點是從上到下的樹狀拓撲大系統(tǒng)，其中通訊是其關鍵技術。DCS由四部份組成：I/O板、控制器、操作站、通訊網(wǎng)絡。I/O板和控制器國際上各DCS廠家的技術水平都相差不遠，如果說有些差別的話是控制器內(nèi)的算法有多有少，算法的組合有些不一樣，I/O板的差別在于有的有智能，有些沒有，但是控制器讀取所有I/O數(shù)據(jù)必須在一秒鐘內(nèi)完成一個循環(huán)；操作站差別比較大，主要差別是選用PC機還是選用小型機、采用UNIX還是采用NT操作系統(tǒng)、采用專用的還是通用的監(jiān)視軟件,操作系統(tǒng)和監(jiān)視軟件配合比較好時可以減少死機現(xiàn)象；差別******的是通訊網(wǎng)絡，最差的是輪詢方式，******的是例外報告方式，其速度要相差很多?？刂破鱅/O部件和生產(chǎn)過程相聯(lián)接，操作站和人相聯(lián)系，通訊網(wǎng)絡把這兩部分聯(lián)成系統(tǒng)。所以操作站是DCS的重要組成部分，工程師站給控制站和操作站組態(tài)，歷史站記錄生產(chǎn)過程的歷史數(shù)據(jù)。
