火電自動控制優化設計研究

翟傳旭

摘 要：火電控制系統在我國的重工業中已經基本得到了應用和普及，其產量逐年增加。火電領域為了滿足市場的用電需求和社會發展的需要，應該不斷的優化火電自動控制設計，從而推動火電廠產生更大的經濟效益。但是，在生產過程中，火電自動控制系統仍然存在著很多的問題，仍然有較大的優化和提高效率的空間，本論文在闡述火電自動優化控制系統的重要意義的基礎上，對存在的問題提出了相應的優化對策，希望能夠從整體上提高電廠的經濟效益。

關鍵詞：自動控制系統；火電；問題；優化對策

火電自動控制系統的設計的普及度很高，設備控制原因和方法的使用都很相近，在使用過程中出現的問題可以及時的按照預定的解決方案解決。火電廠自動控制系統的設計中，鍋爐的設計決定了發電廠的發電效率，同時也關系到空氣污染的程度和環境保護的質量。

1 火電自動優化控制系統的重要意義

燃燒控制系統作為電廠鍋爐的主控系統，其包括燃料控制系統、風量控制系統、爐膛控制系統，目前大部分電廠仍然采用PID進行控制。該系統由主蒸汽壓力控制和燃燒率控制組成串級控制系統，控制燃燒、送風量、引風量等，子控制系統分別通過不同的測量和控制手段來保證機組的經濟燃燒和安全燃燒。鍋爐燃燒自動控制系統，任務是使燃料燃燒所提供的熱量適應外界對鍋爐輸出的蒸汽負的要求，同時還要保證鍋爐安全經濟運行。目前，通過自動控制優化設計后，會減少煤炭使用并降低相應污染系數。以往工業鍋爐通過人工結合儀表監控，無法達到較為滿意的結果。現在通過計算機的控制，可以自定設置參數，運算方法科學且靈活，相較以往模糊判斷，具有很大的提高，這是傳統儀表和人工監測無法實現的。鍋爐溫度檢測控制系統中使用自動控制系統，改善了對鍋爐的監控品質，提高了平均熱效率，從而節省了能源和減少了污染。自動控制包括對主機、輔助設備和公用系統的控制。熱工控制系統的功能是控制各種熱工過程的參數，包括溫度、壓力、流量、液位（或料位）等，使其處于最佳狀態，以達到火電廠的安全、經濟運行。燃料量控制作為鍋爐控制中最基本的系統之一，因為煤量除對主汽壓力影響外，同時也對送風、引風情況造成一定影響。

2 火電廠自動控制系統存在的問題

2.1 抗干擾能力過差

自動控制系統是一個非常復雜的系統，其內部由非常精密的測溫儀、分散儀、自動積水系統、溫控系統等組成，這些系統對運行環境的要求極高，一旦遇到較強的電磁波和電子元器件電容干擾就會出現紊亂。且這個系統體積龐大，跟外部接觸面積大，較容易受到環境的影響。

2.2 調節器反應時間偏慢，系統對執行命令的反饋和反應時間變長

火力發電廠的調節器如果在標稱值不等于測量值時，輸出值會發生起伏，當調節器的上漲幅度達到最高值或者下跌幅度達到最低值時，輸出值才會固定下來，但在達到上限的過程需要時間，所以會讓調解器的反應動作看起來很慢，系統響應指令的時間也會變長，這會對發電帶來負面影響。

2.3 在采用性能分析法中得出的結果不準確

對火力發電廠的自動控制系統的分析通常采用最小方差控制，這種方法在評價結果中顯出出來的優勢顯而易見，此外，由于這種方法需要采集自動控制在運行過程中所有數據，計算得出方差結果來評估系統性能，因此這種方法能夠帶來非常豐富的數據信息，通過采集的這些信息能夠對機器在運行過程中出現的偏差進行分析，找出產生偏差的原因，對癥下藥，采取針對性的措施予以解決。采用這種方法也有其弊端，這種方法的成功建立在控制器平穩運行的基礎上，但是如果機器運行不穩定或者檔機，那么這種方法將無法采集數據，因此無法作進一步的分析。

3 火電自動控制設計優化對策

3.1 對控制系統內部組織框架進行及時更新

自動控制系統是一個復雜的系統，內部架構組織非常繁雜，是多個組織框架和部件的集合體，因此為了讓機器運轉更加有效率，需要對系統內部各個組織框架進行更新，不斷監控機器運行時的狀態，及時發現問題，及時處理問題。在設備工作過程中，需要有高層制定完善的運行計劃和更新計劃，有專業人員對系統進行不定時的更新和維護，讓系統自始至終保持高效率運轉的狀態。數據采集是了解系統運行狀態的最好手段，需要在系統內部設置監控儀，通過電腦PC端顯示的方式來監控內部系統的運行狀態，采用先進的掃描儀對系統進行掃描，測量出的數據及時反饋到總控室，專業人員能夠對這些數據進行分析，結合屏幕顯示技術、掃描數據技術、數據采集技術等維持設備高效率的運轉。

3.2采用誤差檢測技術

這種技術通過分析系統運行過程中的方差來檢測系統的性能，通過機器的實際測量值跟標稱值進行比對，找出偏高或者偏低的原因。在實際運行過程中，測量值會圍繞著標稱值上下浮動，而標稱值也不能過于呆板的設定，可以設定一個標稱值范圍，一般去標成指上下浮動1%即是正常范圍，如果超出這個波動范圍，就預示著系統出現故障的可能性較大。

3.3 引進AGC管理模式

火力發電廠的AGC系統已經超出了單純的控制和發電技術范疇，它已經延伸到電力分配和電力運輸等環節，是一個涉及面極廣、實現功能極多的系統，它功能強大，涉及的技術含量也很高，因此要想完整的發揮AGC系統功能，需要火力發電廠增加投入，實現火力發電各個環節的自動化，這樣才能讓AGC系統物盡其用，發揮出最大威力。

3.4 引入單片機控制程序

火力發電廠要想控制成本，降低人力成本的投入，同時減少人為帶來的誤差，提高運轉效率，就必須要在自動控制系統上下功夫，盡可能實現全自動發電，而自動化技術離不開單片機技術，單片機自動化控制系統在火力發電廠自動化系統中應用極為廣泛，有效取代了人力操作，避免了人為的失誤。PLC是一種較為初級的自動化控制技術，內部含有功能模塊，能夠對模塊進行設計和編程，多個模塊組合在一起，就成了一個集成芯片，這個集成芯片體積較小，但是功能卻非常強大，使用全過程傻瓜式操作，在處理火電廠排污上起著重要作用。目前應用比較廣泛的單片機控制系統是氣力除灰以及空調自動溫控系統，讓發電效率大幅提供的同時還降低了設備的磨損率，且單片機程序設備非常穩定，受到周圍電信號和電磁波的干擾較小，抗干擾能力強，具備較強的安全性能。

3.5 采用集散控制系統

集散控制系統在實際使用中非常靈活，能夠對控制系統進行分散或者幾種處理，系統響應指令時間短，響應速度非常快，組態方便，抗干擾能力強，在復雜的電子元器件環境中，能夠有效抵抗電磁波的干擾，具備較強的可靠性。能夠在生產過程中充當電子眼的角色，對生產過程進行全程監視，應用集散控制系統可以實現在總控室中通過視頻監控故障報警系統、溫控系統、檢測系統等是否處在正常運行狀態。

4 結語

火電廠的自動控制系統是電廠經濟效益的決定原因之一，對自動化控制系統設計的優化是與新常態經濟戰略相符合的，起到了節能減排的作用，是可持續發展戰略的具體體現。當前，自動化控制設計應該以提高電廠的發電量和經濟效益為中心，在自動化控制運行的條件下，充分發揮人的積極因素和設備的最大作用，實現企業效益的最大化。自動控制設計的優化除了起到了節能減排的作用之外，還能以燃料量的變化為依據，針對不同的變化來選擇送風量，起到自動調節作用，這樣可以提高資源的利用率，還可以起到增加發電量的作用，做到物盡其用。自動控制系統設計是火電發電廠的重要攻堅區域，可以做到推動火電發電的可持續發展，降低對環境的污染，因此企業和當地的政府部門應該大力重視和支持設計的優化工作。

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