熱工自動(dòng)控制系統(tǒng)調(diào)節(jié)品質(zhì)探索

張　進(jìn)

（大唐渭河熱電廠，陜西咸陽　712038）

熱工自動(dòng)控制系統(tǒng)調(diào)節(jié)品質(zhì)探索

張進(jìn)

（大唐渭河熱電廠，陜西咸陽712038）

熱工自動(dòng)控制系統(tǒng)是現(xiàn)代火電廠日常生產(chǎn)控制的重要環(huán)節(jié)。不但關(guān)系到穩(wěn)定生產(chǎn)、節(jié)能降耗等方面的內(nèi)容，還關(guān)系到了品質(zhì)指標(biāo)的控制問題。本文就重點(diǎn)從當(dāng)前火電廠熱工自動(dòng)控系統(tǒng)控制的現(xiàn)狀，熱工自動(dòng)控制系統(tǒng)調(diào)節(jié)品質(zhì)的重要意義進(jìn)行了分析，并提出了熱工自動(dòng)控制系統(tǒng)調(diào)節(jié)品質(zhì)的實(shí)現(xiàn)措施。發(fā)揮熱工自動(dòng)控制系統(tǒng)對(duì)品質(zhì)指標(biāo)的調(diào)節(jié)控制作用，不僅能夠促進(jìn)火電廠的節(jié)能環(huán)保，創(chuàng)造更高的效益，還可以實(shí)現(xiàn)穩(wěn)態(tài)品質(zhì)指標(biāo)和動(dòng)態(tài)品質(zhì)指標(biāo)的良好控制，因此加強(qiáng)對(duì)熱工自動(dòng)控制系統(tǒng)調(diào)節(jié)品質(zhì)的探索，對(duì)火電廠的穩(wěn)定發(fā)展具有重要的意義。

熱工自動(dòng)控制系統(tǒng)品質(zhì)指標(biāo)分析探索

近年來，隨著能源危機(jī)的日益嚴(yán)峻，節(jié)能降耗已成為各大高耗電煤企業(yè)關(guān)注的重要問題。在電煤能源危機(jī)日益緊張，合理應(yīng)用熱工自動(dòng)控制系統(tǒng)控制火電廠的生產(chǎn)中樞，不僅有利于節(jié)能降耗提高企業(yè)生產(chǎn)效益，還對(duì)品質(zhì)指標(biāo)的控制有重要的作用。

1　熱工自動(dòng)控制系統(tǒng)的應(yīng)用現(xiàn)狀

熱工自動(dòng)控制是企業(yè)的控制中樞，隨著現(xiàn)代社會(huì)的高速發(fā)展，企業(yè)生產(chǎn)效率的提升，很大一部分的火電廠對(duì)自動(dòng)化設(shè)備的投入十分重視，自動(dòng)調(diào)節(jié)品質(zhì)往往受調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)設(shè)備及調(diào)節(jié)器參數(shù)影響較大，在實(shí)際的應(yīng)用中往往沒有將調(diào)節(jié)品質(zhì)的功用更好的體現(xiàn)出來，使機(jī)組效率無法達(dá)到一個(gè)最佳水平。

1.1DCS的應(yīng)用

近年來，在火電廠實(shí)現(xiàn)熱工自動(dòng)化控制系統(tǒng)中DCS的應(yīng)用范圍得到了迅速擴(kuò)展，一大批高參數(shù)、大容量、不同控制結(jié)構(gòu)的燃煤火電機(jī)組的各個(gè)控制子系統(tǒng)全面實(shí)現(xiàn)了應(yīng)用，并且在空冷系統(tǒng)、大型循環(huán)流化床（CFB）鍋爐等新工藝上也都實(shí)現(xiàn)了可控性的應(yīng)用，在DCS技術(shù)的發(fā)展推動(dòng)下而走向成熟。同時(shí)，控制系統(tǒng)一體化的實(shí)現(xiàn)，是電力行業(yè)DCS應(yīng)用功能快速發(fā)展的體現(xiàn)。

1.2變頻技術(shù)的應(yīng)用

變頻器是控制系統(tǒng)的一個(gè)重要功率變換部件。變頻調(diào)速調(diào)速范圍廣，精度和工作效率高，方便使用，以及節(jié)能優(yōu)勢(shì)，不得在中小型電機(jī)上普遍應(yīng)用，近年來交流變頻調(diào)速技術(shù)的應(yīng)用，也逐步擴(kuò)展到了高壓電機(jī)的控制上，例如在送、引風(fēng)機(jī)和給水泵電機(jī)轉(zhuǎn)速的控制等等。

1.3熱工控制優(yōu)化技術(shù)的應(yīng)用

熱工控制自動(dòng)系統(tǒng)逐步在火電廠生產(chǎn)過程控制領(lǐng)域中的應(yīng)用，通過線動(dòng)態(tài)求解優(yōu)化問題的模型預(yù)測(cè)控制，讓自動(dòng)裝置模擬人工操作的經(jīng)驗(yàn)和規(guī)律來實(shí)現(xiàn)復(fù)雜被控對(duì)象自動(dòng)控制的模糊控制法、利用熟練操作員手動(dòng)成功操作的經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)了調(diào)節(jié)品質(zhì)過程中良好的效果。

2　熱工自動(dòng)控制系統(tǒng)調(diào)節(jié)品質(zhì)的重要意義

熱工自動(dòng)控制系統(tǒng)是火電廠重要的控制系統(tǒng)。該系統(tǒng)包括送風(fēng)控制、鍋爐燃料控制、汽溫控制、汽包鍋爐等多個(gè)調(diào)節(jié)系統(tǒng)。既能夠通過各個(gè)調(diào)節(jié)系統(tǒng)，控制生產(chǎn)中的多個(gè)方面，達(dá)到節(jié)能降耗環(huán)保的要求，還可以調(diào)控品質(zhì)。但在實(shí)際應(yīng)用中，由于技術(shù)力量和認(rèn)識(shí)不足等多方面的原因，只是發(fā)揮了基本運(yùn)轉(zhuǎn)和降低消耗，節(jié)能環(huán)保的作用，沒有將調(diào)節(jié)品質(zhì)指標(biāo)的真正作用發(fā)揮出來，對(duì)機(jī)組的安全運(yùn)行的保障用途沒有很好的體現(xiàn)出來。并且通常情況下，控制系統(tǒng)調(diào)節(jié)品質(zhì)的好壞程度，在趨于平衡的生產(chǎn)狀態(tài)下是顯現(xiàn)不出來的，而相反的在傳感器或者部件機(jī)構(gòu)出現(xiàn)故障的條件下，而會(huì)使控制的品質(zhì)急劇下降或者無法控制自如，嚴(yán)重時(shí)還會(huì)出現(xiàn)停止工作等現(xiàn)象。有效的控制和調(diào)節(jié)品質(zhì)指標(biāo)，指導(dǎo)調(diào)節(jié)參數(shù)的優(yōu)化，保持熱工自動(dòng)控制系統(tǒng)的良好運(yùn)行狀態(tài)，是當(dāng)前熱工自動(dòng)化領(lǐng)域的重要研究課題，做好熱工自動(dòng)控制系統(tǒng)調(diào)節(jié)品質(zhì)的研究，對(duì)火電廠控制系統(tǒng)的品質(zhì)指標(biāo)的調(diào)節(jié)將具有重要的意義。

3　熱工自動(dòng)控制系統(tǒng)調(diào)節(jié)品質(zhì)的實(shí)現(xiàn)措施

自動(dòng)控制系統(tǒng)調(diào)節(jié)品質(zhì)的優(yōu)劣，也根據(jù)外界干擾能力的大小來判斷的。控制系統(tǒng)的調(diào)節(jié)品質(zhì)指標(biāo)是火電廠熱工自動(dòng)控制系統(tǒng)的一個(gè)重要工作內(nèi)容。實(shí)現(xiàn)熱工自動(dòng)控制系統(tǒng)調(diào)節(jié)品質(zhì)，不僅可以提高火電廠自動(dòng)控制系統(tǒng)的充分利用，降低企業(yè)的生產(chǎn)成本，保障機(jī)組的安全運(yùn)行具有重要的作用。

3.1加強(qiáng)調(diào)節(jié)品質(zhì)的在線計(jì)算

一般情況下，控制系統(tǒng)調(diào)節(jié)品質(zhì)的好壞越是系統(tǒng)處于穩(wěn)定的條件下，越是難以判斷的，也只有在過渡的狀態(tài)下才能判斷出來。衡量一個(gè)控制系統(tǒng)的指標(biāo)主要體現(xiàn)在穩(wěn)定性、準(zhǔn)確性和快速性三個(gè)方面。控制系統(tǒng)的調(diào)節(jié)品質(zhì)指標(biāo)一般有衰減率、調(diào)節(jié)時(shí)間、超調(diào)量和穩(wěn)態(tài)偏差等。在實(shí)際生產(chǎn)過程中，計(jì)算控制系統(tǒng)的調(diào)節(jié)品質(zhì)參數(shù)要通過做定值擾動(dòng)試驗(yàn)來實(shí)現(xiàn)。在試驗(yàn)過程中記錄控制系統(tǒng)的輸人輸出曲線，并按照調(diào)節(jié)品質(zhì)指標(biāo)的定義來進(jìn)行計(jì)算。但計(jì)算控制系統(tǒng)的調(diào)節(jié)品質(zhì)是在人為給定的定值擾動(dòng)才能計(jì)算出品質(zhì)參數(shù)，運(yùn)行人員不能及時(shí)了解當(dāng)前控制系統(tǒng)的調(diào)節(jié)品質(zhì)。而調(diào)節(jié)品質(zhì)的在線計(jì)算是一種基于專家系統(tǒng)的方法，可以模擬人的計(jì)算思路，在控制系統(tǒng)的實(shí)時(shí)運(yùn)行中可能通過不斷地監(jiān)測(cè)系統(tǒng)中觀察是否發(fā)生擾動(dòng)，是否有過渡過程的產(chǎn)生，如果監(jiān)測(cè)到了過渡過程，可以自動(dòng)記錄此段過渡過程的數(shù)據(jù)，并自動(dòng)地根據(jù)調(diào)節(jié)品質(zhì)指標(biāo)的定義計(jì)算出相應(yīng)的指標(biāo)，這樣就可以在控制系統(tǒng)的閉環(huán)運(yùn)行中實(shí)時(shí)地進(jìn)行計(jì)算，還可以對(duì)控制系統(tǒng)的調(diào)節(jié)品質(zhì)進(jìn)行實(shí)時(shí)評(píng)估。

3.2調(diào)整調(diào)節(jié)器的參數(shù)優(yōu)化

影響控制系統(tǒng)最優(yōu)整定狀態(tài)的因素，主要的是看調(diào)節(jié)器的參數(shù)是否處于最優(yōu)狀態(tài)。控制系統(tǒng)中的調(diào)節(jié)器參數(shù)在一般情況下是系統(tǒng)調(diào)試過程中設(shè)定好的，但是在控制系統(tǒng)的運(yùn)行過程中，由于各種因素的變化會(huì)導(dǎo)致這組初始的調(diào)節(jié)器參數(shù)已經(jīng)不適合當(dāng)前的控制系統(tǒng)，就會(huì)導(dǎo)致系統(tǒng)的調(diào)節(jié)品質(zhì)處于惡劣的狀態(tài)，因此需要根據(jù)調(diào)節(jié)品質(zhì)的優(yōu)良與否對(duì)控制系統(tǒng)調(diào)節(jié)器的參數(shù)進(jìn)行不斷的調(diào)整，對(duì)比參數(shù)變化曲線，優(yōu)化調(diào)節(jié)器的參數(shù)。

3.3加強(qiáng)控制系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)品質(zhì)指標(biāo)

在火電廠熱工自動(dòng)化控制系統(tǒng)中中，當(dāng)前采用最多的控制方式為PID方式。模擬有經(jīng)驗(yàn)的調(diào)試人員的整定思路，通過分析控制系統(tǒng)的輸人輸出信號(hào)，根據(jù)已知的調(diào)節(jié)規(guī)律對(duì)調(diào)節(jié)器參數(shù)進(jìn)行整定。當(dāng)調(diào)節(jié)回路的給定值或負(fù)荷（干擾）發(fā)生變化時(shí)，以調(diào)節(jié)偏差對(duì)時(shí)間的響應(yīng)特性作為調(diào)節(jié)品質(zhì)的性能指標(biāo)，作出修改現(xiàn)行PID調(diào)節(jié)器參數(shù)的判斷。偏差定義為測(cè)量值與設(shè)定值之差，偏差對(duì)時(shí)間的響應(yīng)特性是按一定周期作衰減振蕩。當(dāng)控制系統(tǒng)在受到內(nèi)部或者外部的擾動(dòng)時(shí)，動(dòng)態(tài)調(diào)節(jié)的過程中給新定值的參數(shù)是允許有偏差的品質(zhì)指標(biāo)。所算出的特性參數(shù)值與事先設(shè)定好的特性參數(shù)值進(jìn)行比較，其偏離量送入自整定程序，自整定程序在線分析出為消除各特性量的偏離，調(diào)節(jié)器各參數(shù)所應(yīng)有的PID參數(shù)調(diào)節(jié)方向，并且不斷校正PID調(diào)4結(jié)語

節(jié)器參數(shù)，使之不斷適應(yīng)變化的系統(tǒng)，直到被控過程的響應(yīng)曲線的特征參數(shù)滿足用戶期望的要求。

隨著社會(huì)的不斷發(fā)展，工業(yè)和生活中的用電量越來越大，而能源危機(jī)的日益嚴(yán)重，使得重多火電廠逐步開始重視熱工自動(dòng)化的應(yīng)用與發(fā)展，研究熱工自動(dòng)控制系統(tǒng)調(diào)節(jié)品質(zhì) ，實(shí)時(shí)計(jì)算衰減率、調(diào)節(jié)時(shí)間、超調(diào)量和穩(wěn)態(tài)偏差等調(diào)節(jié)品質(zhì)指標(biāo) ，可以對(duì)熱電廠的熱工自動(dòng)控制系統(tǒng)調(diào)節(jié)品質(zhì)的優(yōu)劣做出實(shí)時(shí)判斷 ，在調(diào)節(jié)品質(zhì)不好時(shí)，自動(dòng)啟動(dòng)參數(shù)優(yōu)化程序 ，指導(dǎo)調(diào)節(jié)參數(shù)的調(diào)整與優(yōu)化 ，使自動(dòng)調(diào)節(jié)系統(tǒng)在最佳狀況運(yùn)行 ，提高調(diào)節(jié)性能的利用率，保證機(jī)組安全經(jīng)濟(jì)運(yùn)行，這也是課題研究的意義。

［1］王毛，李樹坤.熱工自動(dòng)化系統(tǒng)的發(fā)展動(dòng)向及前景分析［J］.中國(guó)新技術(shù)新產(chǎn)品，2010，12（15）：111-114.

［2］黃幼茹.堅(jiān)持不懈地打造本質(zhì)安全型電力企業(yè) 第3講 發(fā)電企業(yè)本質(zhì)安全管理［J］.電力安全技術(shù)，2013，24（03）：56-59.

［3］郭紅生.電氣自動(dòng)化工程控制系統(tǒng)的現(xiàn)狀及其發(fā)展趨勢(shì)［J］.科技創(chuàng)業(yè)月刊，2011，67（12）：45-47.

［4］萬俊松，熊志軍.自動(dòng)控制系統(tǒng)對(duì)660MW超超臨界機(jī)組節(jié)能降耗影響的研究［J］.江西電力，2012，78（03）：77-79.