自動控制在火電廠熱力過程中的應(yīng)用及可靠性研究

楊威

摘 要：隨著科學技術(shù)的發(fā)展，自動控制理論和自動控制技術(shù)都越來越成熟?；诖耍疚南仁顷U述了自動控制理論在火電廠熱力過程中的應(yīng)用，然后介紹了火電廠熱力過程中應(yīng)用的自動控制技術(shù)，最后給出了提高自控控制技術(shù)應(yīng)用可靠性的措施，火電廠要加強對發(fā)電機組的監(jiān)控、優(yōu)化自動控制的軟件和硬件，還要集中配置火電廠的單元機組，這樣才能有效提高火電廠熱力過程的自動化程度。

關(guān)鍵詞：自動控制；火電廠；熱力過程

中圖分類號：TM621 文獻標識碼：A 文章編號：1671-2064（2018）01-0146-02

電能是我國非常重要的能源，家用電器以及多種機械設(shè)備的運行都需要電能，火電廠可以生產(chǎn)以及運輸電力，為人們的生產(chǎn)和生活提供穩(wěn)定的電能。但是火電廠中存在著管理水平以及自動化水平較低的缺點，為了解決上述問題，同時提高供電的安全性以及可靠性，在火電廠熱力過程中應(yīng)用了自動控制，因此，對于自動控制在火電廠熱力過程中的應(yīng)用及可靠性研究是很有必要的。

1 自動控制理論在火電廠熱力過程中的應(yīng)用

1.1 自動控制理論的應(yīng)用

火電廠的熱力過程會越來越自動化，自動控制技術(shù)將自動控制理論作為基礎(chǔ)，與信息技術(shù)和熱能工程技術(shù)相結(jié)合，再通過儀表與儀器的使用，檢測并控制火電廠的熱力過程，真正實現(xiàn)火電廠的自動化、規(guī)范化以及智能化管理。將自動控制理論應(yīng)用于火電廠的熱力過程，可以有效降低成本以及事故發(fā)生的頻率，從而保障火電廠安全和可靠的運行。

1.2 自動控制理論的應(yīng)用實例

本文就火電廠熱力過程中的主蒸汽壓力為例，進行自動控制理論的應(yīng)用研究。

1.2.1 主蒸汽壓力概述

主蒸汽壓力是判斷火電廠發(fā)電機組正常運行的主要指標以及重要檢測參數(shù)，同時，主蒸汽壓力還可以調(diào)節(jié)火電廠機組的負荷，還可以看做是汽機以及鍋爐的能量平衡標志。主蒸汽壓力在進行調(diào)解的時候，需要依靠鍋爐燃燒調(diào)節(jié)來完成。鍋爐燃燒調(diào)節(jié)可以分為三個方面：引風、送風和燃料，主要進行引風量的調(diào)節(jié)、送風量的調(diào)節(jié)以及燃料量的調(diào)節(jié)，這三方面都會影響到主蒸汽壓力。

1.2.2 主蒸汽壓力的串級模糊調(diào)節(jié)策略

主蒸汽壓力主要通過串級調(diào)節(jié)系統(tǒng)來進行調(diào)節(jié)，該系統(tǒng)是將自動控制理論作為基礎(chǔ)，把爐膛輻射的信號當做是中間被調(diào)量，在鍋爐燃燒的側(cè)面加入一個階躍擾動；然后使用Matlab開展仿真實驗，再將實驗的結(jié)果和單一回路的PID相對比；最后，調(diào)整系統(tǒng)的特性，以此來降低燃料的側(cè)內(nèi)干擾。但是，中間被調(diào)量可以分為主分量和隨機分量，如果直接將中間被調(diào)量加入到串級調(diào)節(jié)系統(tǒng)中，會增加系統(tǒng)調(diào)節(jié)的不穩(wěn)定性，使系統(tǒng)的調(diào)節(jié)出現(xiàn)偏差。這時，火電廠可以使用串級模糊調(diào)節(jié)策略，改進串級調(diào)節(jié)系統(tǒng)，更好地進行主蒸汽壓力的調(diào)節(jié)。

1.2.3 主蒸汽壓力的LQ次優(yōu)調(diào)節(jié)策略

通常來說，火電廠鍋爐的容量比較大、熱慣性也比較大，這兩種特點導(dǎo)致火電廠在進行主蒸汽壓力調(diào)節(jié)的時候，發(fā)生一定的延遲，這種延遲會影響調(diào)節(jié)系統(tǒng)的正常使用，為火電廠鍋爐埋下了安全隱患，從而影響火電廠電力設(shè)備的正常運行。而PID調(diào)節(jié)器以及smith預(yù)估器可以有效改善延遲的狀況，基于自動控制理論，使用線性二次模型來進行調(diào)節(jié)系統(tǒng)的優(yōu)化，這種方式就是主蒸汽壓力的LQ次優(yōu)調(diào)節(jié)策略，該策略可以實現(xiàn)主蒸汽壓力調(diào)節(jié)過程的最優(yōu)化。

2 火電廠熱力過程應(yīng)用的自動控制技術(shù)

2.1 熱力過程的測量技術(shù)

熱力過程的測量技術(shù)主要包括以下四個方面：第一，溫度測量，自動控制技術(shù)中的溫度測量主要依靠熱點偶熱電阻來實現(xiàn)，該元件是溫度測量傳感器的主要部件；第二，壓力測量，火電廠主要使用壓力傳感器進行熱力過程中的壓力測量，壓力傳感器的主要元件是應(yīng)變原理膜片，其他構(gòu)件包括二次儀表以及彈簧管等；第三，流量測量，大部分火電廠都是使用標準節(jié)流件進行流量測量，還有些火電廠會使用渦輪或者齒輪等流量計；第四，液位測量，大部分火電廠會使用壓力補償測量的方法進行液位的測量。

2.2 DSC系統(tǒng)

DSC系統(tǒng)就是分散控制系統(tǒng)，該系統(tǒng)主要對火電廠的大型機組或者儀表進行自動控制，該系統(tǒng)在對火電廠熱力過程中的汽包水位控制時，主要通過兩個給水調(diào)節(jié)閥控制鍋爐的供水，當火電廠熱力過程處于正常負荷或者高負荷的狀況下，可以使用主調(diào)節(jié)閥；當火電廠熱力過程處于低負荷的狀況下，可以使用旁通管調(diào)節(jié)閥，這個閥門也可以用作備用閥。進行鍋爐的自動給水時，只需要一個自動調(diào)節(jié)閥門，這就需要將另一個閥門設(shè)定為手動給水。對于分散控制系統(tǒng)來說，需要將信息技術(shù)作為基礎(chǔ)，這樣才能保障自動控制的安全性、實時性和可靠性[1]。

3 提高自動控制技術(shù)的應(yīng)用可靠性措施

3.1 加強對火電廠發(fā)電機組的監(jiān)控

火電廠在構(gòu)建自動控制系統(tǒng)的時候，要將火電廠單元機組的正常運行作為首要目標，火電廠自動控制系統(tǒng)的主要設(shè)備是發(fā)電機組。近些年來，火電廠的發(fā)電機組受到了良好的發(fā)展，發(fā)電機組的容量漸漸增加，發(fā)電能力也有了很明顯的提升，與此同時，發(fā)電機組的結(jié)構(gòu)和系統(tǒng)也越來越復(fù)雜，這就要求火電廠加強對發(fā)電機組的監(jiān)控，將發(fā)電機組的每項操作指令進行進一步地細化，這樣才能確保火電廠的正常運行。比如，如果發(fā)電機組的容量在300-600MW之間，該發(fā)電機組的總信息量大約是6000點，這種發(fā)電機組在運行的時候，操作指令高達1300個，對于如此多的操作指令，如果火電廠仍舊使用傳統(tǒng)的人工操作方式來進行指令的操作，很容易出現(xiàn)失誤，對火電廠的安全運行造成不利的影響，因此，火電廠需要加強對發(fā)電機組的監(jiān)控，提高自動控制技術(shù)的應(yīng)用可靠性。

3.2 優(yōu)化自動控制的軟件和硬件

在火電廠的熱力工程中應(yīng)用自動控制系統(tǒng)之后，雖然汽機和鍋爐的運行控制水平有了明顯的提升，但是就目前火電廠熱力過程的控制模式來說，很多火電廠都沒有使用最新的自動控制，而是使用陳舊的控制方法。比如，在控制盤臺上進行各種開關(guān)按鈕等設(shè)備的安裝，這種控制方法會對火電廠的汽機、鍋爐以及控制室等設(shè)備和分散控制系統(tǒng)的協(xié)調(diào)狀況造成不利影響。目前，分散控制是火電廠自動控制系統(tǒng)的發(fā)展趨勢，但是分散控制系統(tǒng)本身存在著很多的缺陷，比如自動化水平較低以及抗干擾能力較弱等。因此，火電廠需要優(yōu)化自動控制的軟件和硬件，提高自動控制技術(shù)的應(yīng)用可靠性。

3.3 將火電廠的單元機組進行集中配置

火電廠在熱力過程中應(yīng)用自動控制的時候，需要進行多種參數(shù)的測量、相關(guān)信息數(shù)據(jù)的處理、控制以及報警等操作，這些操作需要火電廠的自動控制設(shè)備，還有火電廠的自動化儀表來完成。從某種角度看來，自動控制在火電廠熱力過程中的應(yīng)用可以保障火電廠的熱工設(shè)備的安全可靠運行；可以減少火電廠工作人員的勞動強度，從而提高火電廠的經(jīng)濟效益。通常狀況下，火電廠的自動控制系統(tǒng)主要由一臺單元機組或者兩臺單元機組構(gòu)成，這種構(gòu)成方式會增加火電廠的支出成本，而且，在這種模式下，火電廠的監(jiān)控系統(tǒng)呈現(xiàn)出分散的狀態(tài)，阻礙了火電廠的統(tǒng)一管理。

近些年來，我國自動控制技術(shù)得到了飛速的發(fā)展，火電廠構(gòu)建了電子室模式，在這種模式下，火電廠可以自動控制多個單元機組。另外，隨著人們對于電力需求的增加，火電廠裝機的容量也越來越高，火電廠開始建設(shè)起大型的控制室，這種發(fā)展趨勢說明火電廠的單元機組正在往集中配置的方向發(fā)展，從而提高自動控制技術(shù)在火電廠熱力過程中的應(yīng)用[2]。

4 結(jié)語

綜上所述，自動控制可以促進火電廠的發(fā)展。分析可得，通過對自動控制在火電廠熱力過程中的應(yīng)用及可靠性研究可知，在火電廠熱力過程中應(yīng)用自動控制，可以有效提高火電廠供電的穩(wěn)定性和安全性，還可以提高火電廠的自動化水平和管理水平，從而提高火電廠的經(jīng)濟效益，促進我國電力行業(yè)的發(fā)展。希望本文可以為相關(guān)人員進行自動控制在火電廠熱力過程中的應(yīng)用及可靠性研究提供參考。

參考文獻

[1]馮子華.常見電廠熱工自動控制技術(shù)研究[J].中國高新技術(shù)企業(yè)，2016，09：145-146.

[2]陳東雷.關(guān)于火電廠熱工自動控制可靠性分析[J].黑龍江科技信息，2015，28：15.endprint