一、概 述
熱電聯(lián)產(chǎn)機組是為了滿足城市供熱(替代許多小鍋爐和小煙囪)和工業(yè)熱負荷裝設(shè)的多臺容量較小的供熱機組。綜合利用機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)境保護和垃圾處理）的機組。這兩類機組有機組容量較小、汽水系統(tǒng)多采用母管制、鍋爐與汽輪發(fā)電機數(shù)量常不對等的共同特點。
分散控制系統(tǒng)（DCS）是由高速數(shù)據(jù)通信主干網(wǎng)絡(luò)、分散的過程控制單元和功能強大的人機界面構(gòu)成的控制系統(tǒng)，它可以通過數(shù)據(jù)通信方便地與發(fā)電廠的實時監(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。
按照原來的設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)，由于控制系統(tǒng)投資較高，小容量機組一般不采用分散控制系統(tǒng)，但投資體制改革后，為了提高機組的自動化控制水平和運行管理水平，使機組安全、穩(wěn)定運行，各種小容量機組也普遍應(yīng)用分散控制系統(tǒng)。分散控制系統(tǒng)在小容量機組上的應(yīng)用既有與大容量機組上的應(yīng)用相同的方面，也有許多不同的方面，因此，需要根據(jù)其運行特點，合理配置控制系統(tǒng)，達到簡化網(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。以下對分散控制系統(tǒng)在熱電聯(lián)產(chǎn)機組和綜合利用機組上的應(yīng)用進行分析。
二、分散控制系統(tǒng)的應(yīng)用
2.1 在大容量機組上的應(yīng)用
以2臺300MW單元制機組為例，每臺機組各設(shè)置1套分散控制系統(tǒng)，分別為DCS1和DCS2。由于2臺機組有公用系統(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2對網(wǎng)關(guān)（冗余配置）與DCS1、DCS2的2條冗余環(huán)網(wǎng)連接；同時，考慮到2臺機組操作人員對公用系統(tǒng)設(shè)備操作時的一致性，2臺機組的操作員站需要經(jīng)過授權(quán)后才能對公用系統(tǒng)的設(shè)備進行操作。大容量機組典型分散控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)見圖1。

2.2 在熱電聯(lián)產(chǎn)機組和綜合利用機組上的應(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
對于熱電聯(lián)產(chǎn)機組和綜合利用機組（如三爐兩機），如果按照大容量機組上應(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1套，一爐一機1套）和公用系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)，其系統(tǒng)結(jié)構(gòu)見圖2。

對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對各臺鍋爐進行負荷分配（各臺鍋爐負荷分配的原理見圖3），從而獲得汽輪機運行所需的蒸汽量，所以主蒸汽母管的蒸汽壓力信號必須接入公用系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)DCS0。即從通信數(shù)據(jù)傳輸來說，對于圖2的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，主蒸汽母管壓力信號需要經(jīng)過公用系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)和網(wǎng)關(guān)，再送到每臺鍋爐的控制器，而網(wǎng)關(guān)為薄弱環(huán)節(jié)，一旦發(fā)生故障，將會直接影響機組的安全、穩(wěn)定運行，可能造成數(shù)據(jù)通信延時，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)的人機界面按鍋爐、汽輪機分別集中監(jiān)控，3個網(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
通過深入分析，提出熱電聯(lián)產(chǎn)機組和綜合利用機組分散控制系統(tǒng)的應(yīng)用采用多臺機組共用1套分散控制系統(tǒng)的方案。以三爐兩機機組為例，其系統(tǒng)結(jié)構(gòu)見圖4。

2.2.2.1 優(yōu)點
a.網(wǎng)絡(luò)簡單，便于維護，節(jié)省投資。
b.公用系統(tǒng)的分散處理單元（控制器）直接掛在同一個環(huán)網(wǎng)上，不存在監(jiān)控信息跨網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)膯栴}。
c.主蒸汽母管壓力信號直接通過環(huán)網(wǎng)與各臺鍋爐的控制器通信，不再需要經(jīng)過網(wǎng)關(guān)。
d.分散控制系統(tǒng)的操作員站不必按各臺汽輪機、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，實現(xiàn)集中運行操作和管理，精簡運行值班人員，提高自動化水平。
e.除氧給水不必單獨設(shè)操作員站，而由汽輪機值班員兼管。
2.2.2.2 應(yīng)用實例
目前，國內(nèi)已經(jīng)投產(chǎn)和在建的熱電聯(lián)產(chǎn)機組和綜合利用機組發(fā)電工程，已經(jīng)有多臺機組共用1套分散控制系統(tǒng)的實例。南京第二熱電廠擴建3臺440t/h鍋爐、2臺125MW汽輪機熱電聯(lián)產(chǎn)機組，采用1套分散控制系統(tǒng)實現(xiàn)在同一集控室對三爐兩機集中監(jiān)控；安徽金源熱電有限公司合肥經(jīng)濟技術(shù)開發(fā)區(qū)熱電廠3臺220t/h鍋爐、1臺50MW和1臺25MW汽輪機熱電聯(lián)產(chǎn)機組，采用1套分散控制系統(tǒng)對三爐兩機進行集中監(jiān)控。
2.2.2.3 需說明的問題
a.由于熱電聯(lián)產(chǎn)機組和綜合利用機組容量一般較小，每臺機組的I/O點數(shù)也較少，共用1套分散控制系統(tǒng)，總的I/O點數(shù)不會太多，分散控制系統(tǒng)仍然能滿足要求。
b.分散控制系統(tǒng)具有集中監(jiān)視、分散控制的特點，在多臺機爐共用1套分散控制系統(tǒng)時，不會由于分散控制系統(tǒng)故障，影響全廠機組的運行。
c.為確保分散控制系統(tǒng)能夠定期檢修，設(shè)計時充分考慮分散處理單元分散設(shè)置的合理性，各臺鍋爐或汽輪機的各種功能控制器以單臺汽輪機、鍋爐為單位分別設(shè)置，因此檢修某臺鍋爐或汽輪機均不會影響其他鍋爐或汽輪機；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)，因此檢修時將相應(yīng)的設(shè)備從控制網(wǎng)絡(luò)中脫離，不會影響整個數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)和其它設(shè)備的安全、穩(wěn)定、運行。
d.整個系統(tǒng)中，電源相對薄弱，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
以上分析了熱電聯(lián)產(chǎn)機組和綜合利用機組的運行特點，對分散控制系統(tǒng)在此類機組上應(yīng)用的方式進行了討論。實際應(yīng)用證明，多臺機組合用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，對系統(tǒng)的可靠性和維修等方面無影響。