試論火電廠熱工自動(dòng)化中自動(dòng)控制理論的應(yīng)用

寧中偉

摘 要：伴隨我國(guó)經(jīng)濟(jì)水平和科學(xué)實(shí)力的快速發(fā)展和進(jìn)步，我國(guó)對(duì)火力發(fā)電技術(shù)的革新在逐步加強(qiáng)，并將改革的重心放在火電廠熱工自動(dòng)化中自動(dòng)控制理論的應(yīng)用，極大地促進(jìn)了火電廠熱工自動(dòng)化的快速發(fā)展，因此為盡快提升發(fā)電機(jī)組的容量提供了有利的理論依據(jù)和技術(shù)支撐。文章首先簡(jiǎn)要介紹了火電廠熱工自動(dòng)化中的研究現(xiàn)狀，然后對(duì)火電廠熱工自動(dòng)化中自動(dòng)控制系統(tǒng)的重要作用進(jìn)行闡述，最后對(duì)火電廠熱工自動(dòng)化中自動(dòng)控制理論的應(yīng)用進(jìn)行重點(diǎn)分析和討論。

關(guān)鍵詞：火電廠；熱工自動(dòng)化；自動(dòng)控制理論

中圖分類號(hào)：TM621 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號(hào)：2095-2945（2017）33-0149-02

引言

伴隨我國(guó)經(jīng)濟(jì)水平和科學(xué)技術(shù)的不斷提高，自動(dòng)化控制體系得到了長(zhǎng)足的進(jìn)步和發(fā)展，很大程度上提高了自動(dòng)化控制體系的性能，與此同時(shí)，自動(dòng)化控制體系的成本投入在逐漸降低，與相似產(chǎn)品進(jìn)行比較，自動(dòng)化控制體系的性價(jià)比也越來(lái)越高，在各個(gè)領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用。據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)，目前階段，自動(dòng)化控制體系在我國(guó)新建立的火力發(fā)電廠中得到廣泛應(yīng)用，而對(duì)于傳統(tǒng)的火電廠，雖然還是應(yīng)用常規(guī)控制，但對(duì)其中的電力設(shè)備進(jìn)行了自動(dòng)化變革。

1 火力發(fā)電廠熱工自動(dòng)化的研究現(xiàn)狀

（1）火電廠熱工自動(dòng)化中，DSC在主廠房的控制體系中有廣泛的應(yīng)用，PLC如圖1所示，只有在輔助車間的控制體系中得到應(yīng)用，主要原因是在初始階段，DCS系統(tǒng)的價(jià)格非常高。為達(dá)到節(jié)約成本的目的，只有對(duì)控制系統(tǒng)達(dá)到一定比例的信號(hào)模擬量或者運(yùn)行過程要長(zhǎng)期穩(wěn)定可靠的要求，例如：發(fā)電機(jī)、鍋爐、汽機(jī)等的控制系統(tǒng)，才會(huì)對(duì)DCS系統(tǒng)進(jìn)行選擇[1]。對(duì)于輔助車間而言，模擬量控制要求少、運(yùn)行過程可以間斷、可靠性程度低，所以，盡管PLC價(jià)格便宜，但依然可以達(dá)到要求。

（2）如果鍋爐運(yùn)行兩個(gè)周期，壓力會(huì)出現(xiàn)變化，我們利用AP論域描述壓力差的論域。因?yàn)殄仩t燃燒周期可以自動(dòng)調(diào)整，會(huì)造成大幅度的負(fù)荷變化，所以使得控制燃燒的響應(yīng)速度得以加快，且媒質(zhì)不同、鍋爐狀況不同，產(chǎn)生的調(diào)節(jié)效果也不一樣。而火電廠熱工自動(dòng)化過程中，隸屬度函數(shù)曲線出現(xiàn)交錯(cuò)、重疊，使用模糊控制算法時(shí)，因?yàn)檫m應(yīng)參數(shù)變化的存在，產(chǎn)生的魯棒性比較強(qiáng)。

（3）測(cè)量鍋爐汽包的液位時(shí)，汽包液位作為被控制對(duì)象，缺乏很好的平衡能力，如果出口蒸汽流量忽然變大、供水流量忽然減小，因?yàn)榘l(fā)生時(shí)間段，鍋爐不能及時(shí)作出反應(yīng)，從而導(dǎo)致汽包感受到鍋爐的熱量值并沒有發(fā)生變化，進(jìn)而鍋爐內(nèi)液體大量汽化，導(dǎo)致汽包液位的測(cè)量值過大；如果情況相反，導(dǎo)致汽包液位的測(cè)量值過小[2]。

2 火電廠熱工自動(dòng)化中自動(dòng)控制系統(tǒng)的重要作用

2.1 高級(jí)算法模塊逐漸豐富

伴隨我國(guó)科技水平的不斷發(fā)展，我國(guó)的自動(dòng)化技術(shù)在不斷進(jìn)步和完善，火電廠熱工自動(dòng)化技術(shù)中的高級(jí)算法模塊逐漸得到豐富。例如：ZT600系統(tǒng)，逐步達(dá)到對(duì)故障進(jìn)行自我報(bào)警和維修的目標(biāo)[3]。實(shí)現(xiàn)了生產(chǎn)信息快速對(duì)接計(jì)算機(jī)，進(jìn)而使得生產(chǎn)效率和生產(chǎn)的安全性、穩(wěn)定性得到大幅度的提高。

2.2 熱工自動(dòng)調(diào)節(jié)理論多元化發(fā)展

伴隨我國(guó)經(jīng)濟(jì)水平和科學(xué)技術(shù)的快速發(fā)展，我國(guó)的自動(dòng)化技術(shù)也在不斷進(jìn)步，火電廠熱工自動(dòng)化技術(shù)也得到長(zhǎng)足進(jìn)步。現(xiàn)階段我國(guó)火電廠中的控制設(shè)備的選用一般以PID調(diào)節(jié)其為基礎(chǔ)。伴隨我國(guó)計(jì)算機(jī)水平的提高，逐步將智能控制理論和現(xiàn)代控制理論相結(jié)合，DCS系統(tǒng)的性能大大提升。例如：韓忠旭提出的控制系統(tǒng)緊密結(jié)合了狀態(tài)反饋和PID控制，可以達(dá)到精確控制鍋爐氣溫的目的；楊平利提出的控制系統(tǒng)以預(yù)測(cè)控制（GPC）為基礎(chǔ)，實(shí)現(xiàn)測(cè)控鍋爐氣壓的目的；邱忠宇提出一項(xiàng)新技術(shù)，以模糊神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)算法為基礎(chǔ)，診斷火電汽輪機(jī)出現(xiàn)的故障等。伴隨我國(guó)經(jīng)濟(jì)實(shí)力和科技水平的不斷提高，我國(guó)不斷加大對(duì)火電廠熱工自動(dòng)化中自動(dòng)控制理論研究的人力、物力、財(cái)力的投入，越來(lái)越多的控制理論、控制方法被研究出來(lái)，并不斷從理論面向?qū)嶋H生產(chǎn)，使得火電廠熱工自動(dòng)化中自動(dòng)控制理論的多元化發(fā)展。

2.3 信息管理系統(tǒng)得到擴(kuò)展

火電廠熱工自動(dòng)化技術(shù)的提高和發(fā)展離不開計(jì)算機(jī)技術(shù)，而自動(dòng)化技術(shù)作為一種信息管理的綜合控制系統(tǒng)，其重要技術(shù)支撐是計(jì)算機(jī)技術(shù)，理論依據(jù)是自動(dòng)控制理論。目前階段，我國(guó)火電廠熱工自動(dòng)控制體系中比較成熟的產(chǎn)品是DCS系統(tǒng)，其構(gòu)架模式非常成功，廣受市場(chǎng)歡迎，極大方便了人們?nèi)粘５纳a(chǎn)生活[4]。

2.4 有利于火電廠產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)的調(diào)整

伴隨我國(guó)經(jīng)濟(jì)實(shí)力和科技實(shí)力的增強(qiáng)，國(guó)家逐步放寬對(duì)電力供需的要求，而且隨著綠色家園、可持續(xù)發(fā)展理念的深入，國(guó)家和企業(yè)對(duì)節(jié)能減排越來(lái)越重視，因此，我國(guó)對(duì)于火力發(fā)電廠產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)的調(diào)整力度逐步加大。“十一五”期間我國(guó)實(shí)施“關(guān)小”步伐戰(zhàn)略，并且將步子逐漸邁大，“十一五”末期，如果火電廠的發(fā)電量小于4000 萬(wàn)千瓦，這個(gè)火電廠要被停掉，證明產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)在發(fā)生較大改變。在“十一五”期間，如果想要進(jìn)行火電建設(shè)，必須把資源優(yōu)化配置放到首位，布局要合理，協(xié)調(diào)發(fā)展東西部區(qū)域，對(duì)于火電廠自身而言，經(jīng)濟(jì)效益會(huì)有兩極分化趨勢(shì)現(xiàn)象的出現(xiàn)。

3 火電廠熱工自動(dòng)化中自動(dòng)控制理論的應(yīng)用

熱工自動(dòng)化技術(shù)是一種科技含量高、綜合指數(shù)高的新技術(shù)，其利用一些基礎(chǔ)工具（如：智能儀表儀器、計(jì)算機(jī)技術(shù)、控制理論等其他信息技術(shù)）對(duì)于熱工相聯(lián)系的熱力學(xué)參數(shù)進(jìn)行控制和檢測(cè)，進(jìn)而控制、檢測(cè)、優(yōu)化、管理熱工生產(chǎn)過程，能夠及時(shí)掌握熱工生產(chǎn)過程的動(dòng)態(tài)變化，從而使得火電廠的發(fā)電質(zhì)量得到提高、發(fā)電產(chǎn)量得以增加，最大限度的降低生產(chǎn)過程中的損耗，減少成本投入，提高火電廠的經(jīng)濟(jì)效益，也提高生產(chǎn)過程的安全性、穩(wěn)定性，特別是一些危險(xiǎn)系數(shù)比較高的工作崗位，盡最大可能降低對(duì)工作人員的傷害。

伴隨我國(guó)經(jīng)濟(jì)實(shí)力和科技水平的提高，我國(guó)的自動(dòng)化技術(shù)得到了快速的發(fā)展和完善，特別是熱工自動(dòng)化技術(shù)[5]。新的工作原理、工藝流程、工程原料逐漸被發(fā)現(xiàn)，進(jìn)而研發(fā)出各種樣式的變送器、傳感器等，控制設(shè)備、控制系統(tǒng)更新?lián)Q代的頻率逐漸加快。在我們實(shí)際的生產(chǎn)生活中，新的工作原理、工藝流程、工程原料得到廣泛的應(yīng)用。

未來(lái)我國(guó)熱工自動(dòng)化技術(shù)將以“節(jié)能增效，可持續(xù)發(fā)展”為主題繼續(xù)發(fā)展和完善， 自動(dòng)化系統(tǒng)逐步向著智能化、透明化、無(wú)線化、預(yù)警自檢一體化、網(wǎng)絡(luò)化等方向發(fā)展，不斷對(duì)測(cè)量方法和控制原理進(jìn)行更新和完善，并使其在各個(gè)領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用，有利于運(yùn)行操作機(jī)組的相關(guān)工作人員操作簡(jiǎn)單、快捷、有效，可以更好的及時(shí)發(fā)現(xiàn)故障并作出正確的判斷，提高系統(tǒng)整體運(yùn)行的穩(wěn)定性、安全性。

4 結(jié)束語(yǔ)

火力發(fā)電廠在生產(chǎn)、發(fā)電過程中，伴隨自動(dòng)控制理論在火電廠熱工自動(dòng)化中的廣泛應(yīng)用，智能檢測(cè)、控制生產(chǎn)過程逐步得到實(shí)現(xiàn)，使得電力企業(yè)的生產(chǎn)效率大大提高的同時(shí)，還大力縮減了物力、人力、財(cái)力，有利于電力企業(yè)向現(xiàn)代化方向進(jìn)行轉(zhuǎn)型，為我國(guó)電力事業(yè)的發(fā)展提供了有力的技術(shù)支撐和理論指導(dǎo)。

參考文獻(xiàn)：

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