淺析火電廠熱工自動化中自動控制理論的應用

鄭輝

摘要：由于我國經濟近幾年的快速發展，對于火力發電技術的創新和改革變成越來越重視，也投入了許多重要的資源，尤其是自動化理論的應用。隨著高科技技術的不斷進步，使得火電廠熱工自動化技術得以完善和發展，也為我國的電力工程奠定了基礎。這篇文章主要研究了火電廠熱工自動化的現狀以及自動化控制理論在火電廠熱工自動化中的應用。

關鍵詞：火電廠；熱工自動化；自動控制理論

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2018.02.126

現如今，自動化控制系統廣泛的應用于我國的新型火電廠中，而傳統的火電廠也進行了相應的技術改革。通過自動化技術的普遍運用，不單單可以放松人們的肢體和腦力，還可以增加企業的生產效率和經濟利益。因此，在火電廠熱工自動化中實行自動化控制理論是具有非常深遠的意義和作用的。

1火電廠熱工自動化的現狀

第一，主廠房的控制系統在火電廠的熱工自動化中，絕大多數采用的是DCS，而PLC主要應用于輔助車間的控制系統里。產生這樣情況的重要元素是什么呢？這是因為在開始初期，DCS系統應用的價格是非常高昂的，所以，想要最大限度的減少生產成本，就必須依靠鍋爐、發電機和汽機等工具的長時間有效穩定的進行生產，同時信號模擬量要具備相當的比例，這樣才可以進行DCS。因此，在輔助車間里就只能使用PLC，因為其價格便宜。

第二，怎樣形容兩個運行周期鍋爐壓力變化差值的論域呢？其實可以通過AP論域的應用。要是燃燒周期進行了自動的調整，那么負荷會出現極大的變化，導致控制燃燒的響應速度變快，不過，煤質和爐況的不同也會影響調節的效果。在火電廠熱工自動化中，因為隸屬度函數曲線的變化、交錯和重疊，使得在進行模糊控制計算的過程中，因為數據變化的適應性，出現了很強的魯棒性問題。

第三，在測量鍋爐汽包液位的過程中，因為汽包液位的系統沒有自我控制平衡的技能，如果出口的蒸汽量忽然變大，或者是供水量忽然變低的時候，因為鍋爐沒有及時的反應過來，導致汽包的熱量沒有發生變化，這樣會使鍋爐里的液體不體積的汽化，產生測量汽包液位結論過大的結果。但是，如果進行相反的做法，則會使得汽包液位的測量值變小，從而形成汽包虛假液位的現象。

2自動控制理論在火電廠熱工自動化中的應用

現在，我國的火電廠一般具有以下幾種特征：燃煤種類多、電網負荷要求變動大、容量大和熱慣性大等等，從而讓鍋爐等燃燒容具的調節難度變大。另外，因為機組體積的不斷加大，從而導致主汽溫度和參數以及壓力都會相應的變高，所以，在生產的過程中，使得鍋爐的安全性能和經濟性能都無法得到保障，從而需要有關單位實行有效的措施和對策來保證正常的生產。

2.1主蒸汽壓力的普遍調節措施

主蒸汽壓力一般是在鍋爐燃燒的過程中進行調節系統的，該壓力由一系列的監測數據組成的，其不僅保證了火電機組的安全運行，還保證了鍋爐汽機能量的平等分配，也是機組調節壓力的重要數據。

主蒸汽調節壓力的普遍措施有兩種，一種是在能量平衡的狀態下進行調節，另一種是在特定值出現偏差和主蒸汽壓力的狀態下進行調節。第二種措施還可以分成兩小類，一個是在特定值出現偏差和主蒸汽壓力的狀態下進行單回路調節，另一個是在特定值出現偏差和主蒸汽壓力的狀態下進行雙回路調節。在調節燃煤量的過程中，單回路的控制信號主要只包括了偏差，雙回路不僅包括偏差，還有導前信號。

2.2調節主蒸汽壓力串級模糊的措施

（1）串級調節的措施。串級調節的系統其實就是一種輻射信號，而這個信號主要是來自于爐膛，可以通過中間的被調量顯現出信號的情況。其實該信號也是一種鍋爐燃料側面的階躍擾動，可以通過Madab技術仿真出來。在熱量信號狀態下的串級調節比不上之前單回路的調節系統對于改善調節的影響來的顯著，所以，單回路調節系統的串級調節能夠有效的完善系統的性能，并且還可以有效的防止燃料的側內擾。在調節過程中需要關注的是，中間被調量的主要組成部分是主分量與隨機分量，要是將中間的被調量直接使用到串級調節系統中，這樣會使調節的動態性能變低，嚴重的話，會增加調節器多次進行錯誤動作，從而讓調節系統發生嚴重的數據和動態的差異。

（2）串級模糊調節的措施。如果該串級調節系統是將爐膛的輻射信號作為中間被調量的話，就需要將模糊濾波器增加進來，從而實現新型串級模糊調節的措施。一般情況下，主調節器主要采用PID的調節器，副調節器主要使用P調節器，該系統還包括了模糊濾波器、主蒸汽壓力的特定值、爐膛輻射信號的隨機分量等等。而模糊濾波器的主要作用是，到底是因為隨機分量的變化，還是因為內外的擾動而導致了中間被調量的改變。通過上述模糊濾波器的作用得出被調量的改變原因，從而判斷出主調節器是保持現狀呢？還是變化新的動作實現相應的補償。

2.3主蒸汽壓力LO次優調節的措施

因為火電廠鍋爐具備以下幾個特點：體積大、容量以及熱慣性大等，所以，對應的調節部件也會出現遲延等這些特征，同時還包含了主蒸汽壓力。通常情況下，遲延特征的出現很容易導致調節系統的超調量增大，還有調節過渡時間的變長，從而影響機組發電的經濟效益以及設施運行的安全性能。在現代工業生產中，一般采用PID調節器和Smith預估器進行改變遲延特征的調節措施。這個措施十分的了解到調節器和預估器兩者之間存在的不足和缺陷，結合了最優控制理論方面的線性二次型的問題進行相應的調節，該理論具有以下幾種優勢：容易進行閉環調節與動態的過程、理論成熟等等。

3結束語

我國的科學技術正處于不斷創新和進步的階段，許多新的材料、新的技術、新的工作原理被不斷的創造出來，從而制造出了變送器、傳感器等高科技產品，促進了控制裝置和系統的不斷發展。對于火電廠熱工自動化技術的發展趨勢，一定是有關于環保節能，可持續發展的目標，早日實現自動化控制系統的全面一體化。通過自動化控制理論的廣泛應用，火電廠的安全性得以極大的保證的同時，有效的增加企業的經濟利益，從而早日實現節能減排的目標。