自動控制理論在火電廠熱工自動化中的應用研究

甘雷尚

摘 要：隨著計算機技術以及自動化技術的快速發展，自動控制理論在社會生活中的應用面越來越廣，尤其是在工廠生產自動化過程中的應用，更是將生產效率和質量等大大提高。在火電廠熱工自動化中同樣也應用了自動化理論，文章將自動化的機械控制原理以及火電廠的熱工自動化相互結合，從熱工儀表、主蒸汽壓力以及主蒸汽溫度等三個方面進行分析，分別提出其調整策略，希望能夠增強其在火電廠熱工自動化中的應用水平。

關鍵詞：自動控制理論；火電廠；熱工自動化；應用研究

中圖分類號：TM621 文獻標識碼：A 文章編號：1006-8937（2016）08-0061-01

自改革開放以來，我國的電力工業有了飛速的進步，電力生產開始引入分散控制以及調度自動化等，有效緩解了短缺的電力供應，促進國民經濟的發展。但當前我國的電力市場紅人存在一些不足的問題，例如，電力供應的自動化及電氣化水平較低，發電煤耗大、管理水平差等。

電力工業在其生產過程中，必須連續進行發電，為了保證其生產過程的安全性以及經濟型，就必須采用大量的自動化設備以及技術，因此，將自動控制理論應用到火電廠熱工自動化中，是具有重要意義的。

1 熱工儀表的非線性特性及校正

任何系統都或多或少的存在非線性特性，而火電廠的熱工儀表也不例外，普遍輕重不一的具有非線性特性，該性質對儀表參數測量其準確度以及顯示精確度等都有直接的影響，因此，為了減小熱工儀表的非線性特征給測量帶來的誤差，通常采用三種方法來進行調節：減小儀表的測量范圍；采用非線性的顯示刻度；加入非線性的校正環節。

其中第三種方法是較為重要的方法。校正熱工儀表非線性特性的方法主要分為兩種，一是模擬線性化，二是數字線性化。

模擬線性化指的是在傳統模擬儀表的一出上，通過機器原件或是模擬電路來講儀表輸出的信號進行線性化的處理，實現線性刻度的模擬現實，并將其作為自動控制裝置信號。

數字顯性化指的實在智能儀表的基礎上，對輸入的信號進行轉換，所得到的的數字量再經過計算或是查表實現信號輸出的線性化，從而實現線性化的數字顯示。

近幾年，隨著自動控制原理中智能控制理論的不斷發展，且具有能夠適當解決非線性問題的特點，將其結合到非線性特性校正的研究工作中，出現了更復雜和高端的校正方法。

2 主蒸汽壓力的調節

主蒸汽壓力是火電機組能否安全運行的重要指標和關鍵性的監測參數，同時也對機組的負荷調節起到了參考作用并作為鍋爐汽機其能量平衡的一個重要標志。主蒸汽壓力調解過程通常是通過鍋爐燃燒調節的系統來實現的。

鍋爐燃燒調節主要包括：引風、送風以及燃料三方面的調節，其中，三者的調節量包括引風量、送風量以及燃料量，三者被調節量分別是爐膛負壓、煙氣含氧量以及主蒸汽壓力，前后三者一一對應。

主蒸汽壓力的主要調節方式有基于能量平衡和基于給定值的偏差的調節方式。

其中，基于給定值的偏差的調節方式為主要研究對象，該調節策略主要包括基于給定值偏差和主蒸汽壓力其單回路的調節策略等等。

2.1 主蒸汽壓力的串級模糊調節方式

串級調節系統主要把爐膛輻射新號作為中間被調量，將一個階躍擾動添加到鍋爐燃燒側面，并利用matlab進行仿真研究。與單回路的PID調節過程相比較，基于熱量信號進行的串級調節對調節特性并不具有較明顯的改善作用，可見，采用單回路的PID調節進行串級調節能夠明顯的改善系統特性，對于克服燃料的冊內擾也具有積極作用。

但是中間被調亮主要是由隨機分量以及主分量兩部分組成，若是直接把其納入串級調節的系統，必然會降低該調解過程動態特性，導致調節量震蕩不穩定，引起調節系統中較大的動態偏差，因此可以采取串級模糊調節策略來進行改善。將模糊濾波器增加到串級調節系統中，便可以形成新型的串級模糊調節系統。

2.2 主蒸汽壓力LQ次優調節

火電廠的鍋爐具有熱慣性大以及容量大的特點，可見，由此相應的調節對象是具有一定的延遲特性的，同時也包括主蒸汽壓力。所具備的遲延特性導致調節系統其調節過渡時間被演唱且超調量更大，進而影響了設備運行的安全性以及機組發電經濟型。

PID調節器等設備應用于現代工業生產過程中可以有效的改善調節系統的遲延特性，從PID調節器所具有的優缺點以及最有控制理論方面相關技術理論等，可以考慮選用線性二次型的性能指標來進行主蒸汽壓力調節器的設計。通過主蒸汽壓力LQ次優化調節策略來實現。

3 主蒸汽溫度特性及控制策略

3.1 主蒸汽溫度的特性

火電廠中主蒸汽溫度也是火電廠生產運行過程中的一個重要監測參數，若該值過高或是過低都會對機組的安全性以及發電的經濟性產生影響。

主蒸汽溫度過高，可能會導致過熱器、主蒸汽管道以及汽輪機高壓缸等生產設備中的金屬材料產生高溫形變而被損壞、不能正常運作；主蒸汽溫度過低，又會導致火電廠的熱效率降低，可能會腐蝕汽輪機的葉片危機汽輪機安全。因此，主蒸汽溫度的合理有效控制是具有重要意義的。

3.2 控制策略

根據主蒸汽溫度的動態特性，主要有兩種控制當時，一種是在蒸汽管道中將噴水減溫器設置在煙道中，另一種是在煙道當中安裝對應的煙氣擋板。

前一種通過改變蒸汽的流量來實現主蒸汽溫度的控制，另一種是通過將煙氣熱量適當改變到實現應當根據實際火電廠的生產方式、生產情況等來進行安排，但無論在哪種火電廠熱工自動化生產過程中，都應當注重控制策略的制定原則，保障火電生產的安全性以及有效性。

4 結 語

隨著計算機技術以及自動化技術的快速發展，自動控制理論在社會生活中的應用面越來越廣，尤其是在工廠生產自動化過程中的應用，更是將生產效率和質量等大大提高。在火電廠熱工自動化中同樣也應用了自動化理論，文章將自動化的機械控制原理以及火電廠的熱工自動化相互結合，從熱工儀表、主蒸汽壓力以及主蒸汽溫度等三個方面進行分析，分別提出其調整策略，希望能夠增強其在火電廠熱工自動化中的應用水平。

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