一、概 述
熱電聯(lián)產(chǎn)機(jī)組是為了滿(mǎn)足城市供熱(替代許多小鍋爐和小煙囪)和工業(yè)熱負(fù)荷裝設(shè)的多臺(tái)容量較小的供熱機(jī)組。綜合利用機(jī)組是燃用煤礦的劣質(zhì)煤、廢棄的煤矸石、鉻渣（均為資源綜合利用）以及可燃垃圾（環(huán)境保護(hù)和垃圾處理）的機(jī)組。這兩類(lèi)機(jī)組有機(jī)組容量較小、汽水系統(tǒng)多采用母管制、鍋爐與汽輪發(fā)電機(jī)數(shù)量常不對(duì)等的共同特點(diǎn)。
分散控制系統(tǒng)（DCS）是由高速數(shù)據(jù)通信主干網(wǎng)絡(luò)、分散的過(guò)程控制單元和功能強(qiáng)大的人機(jī)界面構(gòu)成的控制系統(tǒng)，它可以通過(guò)數(shù)據(jù)通信方便地與發(fā)電廠的實(shí)時(shí)監(jiān)控和管理信息系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)連接，提高發(fā)電廠的管理水平。
按照原來(lái)的設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)，由于控制系統(tǒng)投資較高，小容量機(jī)組一般不采用分散控制系統(tǒng)，但投資體制改革后，為了提高機(jī)組的自動(dòng)化控制水平和運(yùn)行管理水平，使機(jī)組安全、穩(wěn)定運(yùn)行，各種小容量機(jī)組也普遍應(yīng)用分散控制系統(tǒng)。分散控制系統(tǒng)在小容量機(jī)組上的應(yīng)用既有與大容量機(jī)組上的應(yīng)用相同的方面，也有許多不同的方面，因此，需要根據(jù)其運(yùn)行特點(diǎn)，合理配置控制系統(tǒng)，達(dá)到簡(jiǎn)化網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)、減少控制設(shè)備，使分散控制系統(tǒng)的應(yīng)用更為合理。以下對(duì)分散控制系統(tǒng)在熱電聯(lián)產(chǎn)機(jī)組和綜合利用機(jī)組上的應(yīng)用進(jìn)行分析。
二、分散控制系統(tǒng)的應(yīng)用
2.1 在大容量機(jī)組上的應(yīng)用
以2臺(tái)300MW單元制機(jī)組為例，每臺(tái)機(jī)組各設(shè)置1套分散控制系統(tǒng)，分別為DCS1和DCS2。由于2臺(tái)機(jī)組有公用系統(tǒng)，必須配置1套公用系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)DCS0。 為了保證分散控制系統(tǒng)數(shù)據(jù)交換的安全可靠，公用系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)分別通過(guò)2對(duì)網(wǎng)關(guān)（冗余配置）與DCS1、DCS2的2條冗余環(huán)網(wǎng)連接；同時(shí)，考慮到2臺(tái)機(jī)組操作人員對(duì)公用系統(tǒng)設(shè)備操作時(shí)的一致性，2臺(tái)機(jī)組的操作員站需要經(jīng)過(guò)授權(quán)后才能對(duì)公用系統(tǒng)的設(shè)備進(jìn)行操作。大容量機(jī)組典型分散控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)見(jiàn)圖1。

2.2 在熱電聯(lián)產(chǎn)機(jī)組和綜合利用機(jī)組上的應(yīng)用
2.2.1 2套分散控制系統(tǒng)和公用網(wǎng)絡(luò)的結(jié)構(gòu)方式
對(duì)于熱電聯(lián)產(chǎn)機(jī)組和綜合利用機(jī)組（如三爐兩機(jī)），如果按照大容量機(jī)組上應(yīng)用分散控制系統(tǒng)的模式，至少也需要采用2套分散控制系統(tǒng)（兩爐一機(jī)1套，一爐一機(jī)1套）和公用系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)，其系統(tǒng)結(jié)構(gòu)見(jiàn)圖2。

對(duì)于主蒸汽為母管制的系統(tǒng)，分散控制系統(tǒng)依據(jù)主蒸汽母管的蒸汽壓力信號(hào)對(duì)各臺(tái)鍋爐進(jìn)行負(fù)荷分配（各臺(tái)鍋爐負(fù)荷分配的原理見(jiàn)圖3），從而獲得汽輪機(jī)運(yùn)行所需的蒸汽量，所以主蒸汽母管的蒸汽壓力信號(hào)必須接入公用系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)DCS0。即從通信數(shù)據(jù)傳輸來(lái)說(shuō)，對(duì)于圖2的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，主蒸汽母管壓力信號(hào)需要經(jīng)過(guò)公用系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)和網(wǎng)關(guān)，再送到每臺(tái)鍋爐的控制器，而網(wǎng)關(guān)為薄弱環(huán)節(jié)，一旦發(fā)生故障，將會(huì)直接影響機(jī)組的安全、穩(wěn)定運(yùn)行，可能造成數(shù)據(jù)通信延時(shí)，使調(diào)節(jié)品質(zhì)下降。

另外，由于除氧給水系統(tǒng)為母管制，所有的給水泵、除氧器都要接入公用系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)。為了便于監(jiān)視和操作，在公用系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)上往往還要增加額外的操作員站，而且如果分散控制系統(tǒng)的人機(jī)界面按鍋爐、汽輪機(jī)分別集中監(jiān)控，3個(gè)網(wǎng)絡(luò)的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)也將造成監(jiān)控信息跨網(wǎng)傳遞，增加網(wǎng)絡(luò)通信的負(fù)荷。
2.2.2 共用1套分散控制系統(tǒng)的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)方式
通過(guò)深入分析，提出熱電聯(lián)產(chǎn)機(jī)組和綜合利用機(jī)組分散控制系統(tǒng)的應(yīng)用采用多臺(tái)機(jī)組共用1套分散控制系統(tǒng)的方案。以三爐兩機(jī)機(jī)組為例，其系統(tǒng)結(jié)構(gòu)見(jiàn)圖4。

2.2.2.1 優(yōu)點(diǎn)
a.網(wǎng)絡(luò)簡(jiǎn)單，便于維護(hù)，節(jié)省投資。
b.公用系統(tǒng)的分散處理單元（控制器）直接掛在同一個(gè)環(huán)網(wǎng)上，不存在監(jiān)控信息跨網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)膯?wèn)題。
c.主蒸汽母管壓力信號(hào)直接通過(guò)環(huán)網(wǎng)與各臺(tái)鍋爐的控制器通信，不再需要經(jīng)過(guò)網(wǎng)關(guān)。
d.分散控制系統(tǒng)的操作員站不必按各臺(tái)汽輪機(jī)、鍋爐分別設(shè)置，可以統(tǒng)一安排，有利于操作員站分別集中監(jiān)視和控制，實(shí)現(xiàn)集中運(yùn)行操作和管理，精簡(jiǎn)運(yùn)行值班人員，提高自動(dòng)化水平。
e.除氧給水不必單獨(dú)設(shè)操作員站，而由汽輪機(jī)值班員兼管。
2.2.2.2 應(yīng)用實(shí)例
目前，國(guó)內(nèi)已經(jīng)投產(chǎn)和在建的熱電聯(lián)產(chǎn)機(jī)組和綜合利用機(jī)組發(fā)電工程，已經(jīng)有多臺(tái)機(jī)組共用1套分散控制系統(tǒng)的實(shí)例。南京第二熱電廠擴(kuò)建3臺(tái)440t/h鍋爐、2臺(tái)125MW汽輪機(jī)熱電聯(lián)產(chǎn)機(jī)組，采用1套分散控制系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)在同一集控室對(duì)三爐兩機(jī)集中監(jiān)控；安徽金源熱電有限公司合肥經(jīng)濟(jì)技術(shù)開(kāi)發(fā)區(qū)熱電廠3臺(tái)220t/h鍋爐、1臺(tái)50MW和1臺(tái)25MW汽輪機(jī)熱電聯(lián)產(chǎn)機(jī)組，采用1套分散控制系統(tǒng)對(duì)三爐兩機(jī)進(jìn)行集中監(jiān)控。
2.2.2.3 需說(shuō)明的問(wèn)題
a.由于熱電聯(lián)產(chǎn)機(jī)組和綜合利用機(jī)組容量一般較小，每臺(tái)機(jī)組的I/O點(diǎn)數(shù)也較少，共用1套分散控制系統(tǒng)，總的I/O點(diǎn)數(shù)不會(huì)太多，分散控制系統(tǒng)仍然能滿(mǎn)足要求。
b.分散控制系統(tǒng)具有集中監(jiān)視、分散控制的特點(diǎn)，在多臺(tái)機(jī)爐共用1套分散控制系統(tǒng)時(shí)，不會(huì)由于分散控制系統(tǒng)故障，影響全廠機(jī)組的運(yùn)行。
c.為確保分散控制系統(tǒng)能夠定期檢修，設(shè)計(jì)時(shí)充分考慮分散處理單元分散設(shè)置的合理性，各臺(tái)鍋爐或汽輪機(jī)的各種功能控制器以單臺(tái)汽輪機(jī)、鍋爐為單位分別設(shè)置，因此檢修某臺(tái)鍋爐或汽輪機(jī)均不會(huì)影響其他鍋爐或汽輪機(jī)；數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)為冗余配置的環(huán)形網(wǎng)絡(luò)，控制器均直接連接控制網(wǎng)絡(luò)，因此檢修時(shí)將相應(yīng)的設(shè)備從控制網(wǎng)絡(luò)中脫離，不會(huì)影響整個(gè)數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)和其它設(shè)備的安全、穩(wěn)定、運(yùn)行。
d.整個(gè)系統(tǒng)中，電源相對(duì)薄弱，為了提高分散控制系統(tǒng)的安全性，建議設(shè)置雙UPS。
三、結(jié)束語(yǔ)
以上分析了熱電聯(lián)產(chǎn)機(jī)組和綜合利用機(jī)組的運(yùn)行特點(diǎn)，對(duì)分散控制系統(tǒng)在此類(lèi)機(jī)組上應(yīng)用的方式進(jìn)行了討論。實(shí)際應(yīng)用證明，多臺(tái)機(jī)組合用1套分散控制系統(tǒng)的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)方案合理，適當(dāng)配置電源后，對(duì)系統(tǒng)的可靠性和維修等方面無(wú)影響。