火電廠熱工自動化控制技術應用及發展研究

呂俊驊

（中國能源建設集團廣西電力設計研究院有限公司，廣西 南寧 530000）

火電廠目前在我國，是重要的一種電力能源產生的地方。電力關系到國民的經濟發展，百姓的日常生活，對人們的影響非常巨大，因此，作為電力能源的主要來源，火電廠有著舉足輕重的角色。火電廠的自動化控制水平，也直接影響火電廠電力的輸出，尤其是當下人們在節能排放越來越重視，如何提高火電廠的效率，是很多企業致力于研究的一個課題。自動控制的出現，尤其是近年來智能技術的出現，推動了工業發生了變革，以火電廠為例，以往低效率,高能耗的一些工藝，正在被各種智能控制技術代替，不僅節約了人力，更重要的是，通過智能控制，使得發電的效率達到最高。

1 提高熱工自動化控制系統的意義

火電廠發電，需要很多的機組共同完成，機組的熱工自動化系統在整個機組工作中的作用非常重要，它不僅給機組的設備提供了一個穩定的運行環境，而且在機組設備出現意外故障時能通過與其他設備的聯結進行過載保護等，最大限度地保護機組設備不會受到嚴重的損害。在機組運行時，通過對參數的監控以及分析，了解目前機組工作的狀態，為機組設備參數的優化提供了依據。因此，熱工自動化控制系統關系到整個火電廠的安全生產、平穩運行，以及良好的經濟性。火電廠為了進一步提升機組設備的有效運行，熱工自動化控制系統的運用就顯得非常有必要。

2 火電廠熱工自動化控制新技術

熱工自動化控制在火電廠中的應用非常廣泛，近年來，隨著科學技術的飛速發展，熱工自動化控制技術也取得了很多新的技術，下面就來一一進行闡述說明：

（1）自動檢測控制技術。由于這幾年自動化和智能技術的飛速發展，使各行各業都受益于此。火電廠的生產也是如此，以往機組的設備參數只能靠多次的嘗試調整，無法保證設備的最有參數，在機組工作中也無法進行參數的記錄和分析。隨著自動技術的發展，儀表檢測的智能化也走入了企業。儀表檢測的智能化，意味著在火電廠的機組工作中，能自動對生產過程和設備進行檢測各種參數，并且對記錄的數據進行分析，得到后續的發展趨勢，為后續的自動操作、設備工藝的調整提供依據。

（2）自動調節技術。火電廠的發電過程，工藝復雜，機組設備繁多，各個環節都要做到萬無一失才能保證火電廠的安全運行。在機組的整個運行中，氣溫的維持也非常重要，技術人員畢竟不能做到全天24h 時時刻刻在確認，也不能做到所有的參數都去確認，這樣不僅工作量非常巨大，而且，機組在工作時，有些參數的確認以及調整也是非常不方便，如鍋爐內的溫度。由于鍋爐內是一個非常特殊的環境，它的氣溫時變性比較強。過去，傳統控制方法是進行溫度監控，發現異常后設備進行報警，提醒技術人員進行處理，這樣操作的弊端就是，若設備進行報警，而技術人員沒有及時處理（比如報警系統故障、夜晚等），在鍋爐內溫度參數不正確的狀態下機組繼續進行工作，結果危害可想而知。若此時有溫度監測系統，并且根據監測的結果進行判斷，若超差后，將進行制動調節，使鍋爐內的溫度時刻都保持在參數規格內，這樣，鍋爐的使用效率也最大化，機組設備的安全性也會得到很好的保障。目前，火電廠中的溫度智能調節技術主要有氣溫模糊控制技術和神經網絡智能氣溫控制技術。這些智能控制技術與常規的PID 控制相結合，形成多種智能PID 控制技術。以氣溫模糊控制技術和PID 控制相結合的智能控制技術為例，通過模糊控制和傳統的PID 控制相結合，可以有效實現對再熱氣溫等復雜對象的在線控制，具有快速、穩定的優點。

（3）運行的控制技術。可以根據預先擬定的程序和條件，自動對生產過程進行一系列的操作。鍋爐的汽包水位是運行過程中的重要參數。水位過高，會造成汽包出口的蒸汽中水分過多，使過熱器的受熱面結上一層水垢，從而降低過熱器的敏感性，長時間會使過熱器失效，最終由于溫度過高而燒壞過熱器。并且，鍋爐內蒸汽溫度過高，會直接影響鍋爐的安全性，以及整個機組的正常運行。若汽包水位過低，則會導致鍋爐內的循環被破壞，最終，由于水量過少而造成溫度過高而損害鍋爐和其他機組設備。因此，需要通過分散控制系統（DCS）來實現汽包水位的自動控制。如今，基本上采用串級三沖量給水控制，由于它引入了蒸汽的流量和給水流量信號，對快速消除、平衡水位都有著非常顯著的效果，已被火電廠廣泛采用。

（4）設備的自動保護控制技術。控制保護系統通過測量系統和預警系統的布置，實現對設備進行保護和其他自動的功能。測量系統有動態數據的分析、信號和頻率的監測、鍋爐電壓和電流、溫度等的實時監控，控制火電廠鍋爐和其他機組的平穩運行，是企業安全生產和經營的最基本保障。設備的運行難免會遇到各種故障，這些障礙如果不及時消除，勢必會對設備造成一定的影響。火電廠的設備一般價值比較大，若造成設備的故障或破壞，經濟影響也非常大。因此，在故障出現時，立即采用設備的自動保護功能，以通過切斷電源或者自動暫停的形式保護機組的設備。目前，相關的控制技術構成主要為：①網絡通信的可靠性、實時性；②測量技術和預警技術的相融合；③系統從測量提供的數據進行分析，挖掘數據背后的深層信息，從而提前判斷設備的運行趨勢，規避風險；④自動辨別異常的運行特征，并自動分析故障模式，提供為技術人員作為參考。

（5）分布式控制系統的技術。分布式控制系統是熱工自動化技術的核心部分，目前在各火電廠都得到了非常廣泛的應用。分布式控制系統主要借助計算機的局域網。計算機的出現，是一項偉大的發明，隨著計算機的普及化，它已經貫穿到我們的日常生活和工作中了。火電廠的鍋爐控制、設備的參數控制等都離不開計算機。在鍋爐運行中，使用計算機的聯動，可以有效對發電機組進行控制，并且，通過計算機的局域網絡，構建各個不同機組的有效連接，從而構建成網絡化控制系統。這種控制技術，需要進行大量的程序進行處理機組的數據，對于計算的處理系統也有一定的要求。這些處理的數據，為火電廠的機組工作提供了必不可少的依據，從而降低了風險的發生，保證機組的正常運行。另外，由于計算機對數據的監控和分析，優化了工序，從而提高了鍋爐的利用率，以及減少相關的設備，提高火電廠企業的經濟收益。

3 火電廠熱工自動化控制新技術應用建議

鑒于當前的自動化技術仍有很大提升的空間，在火電廠熱工自動化控制技術應用上，我們要做到以下幾點：

（1）確定當前熱工自動化技術的現狀，要看到其中的不足，并采用手段去提升它的可靠性。由于火電廠的特殊性質，它的安全性非常重要，因此，在投入新的自動控制技術時，必須提前做好相關的模擬實驗和現場實驗，并且要預想新技術的實際應用可能會出現哪些問題，做好FMEA 分析，并一一對不足之處進行對策改善。

（2）對于熱工自動化方案的采用，要經過多次推敲、多次頭腦風暴進行確認，并且，要做好詳細的工藝方案和參數、方案的具體實施步驟和效果預想，并在實施過程中要詳細的進行確認，及時找出方案和實際實施的不同之處，為后續的方案制定提供可靠的經驗，從而不斷完善方案。

（3）火電廠各機組之間的聯動考慮。由于各機組以及各設備之間存在一定的差異性，需要綜合考慮各項技術在不同機組和設備之間的兼容性。

4 結語

隨著科學技術和計算機技術的不斷發展和進步，火電廠的熱工系統將會變得越來越智能化。另外，由于全球對節能環保越來越重視，未來必然是朝著環保、可持續發展和智能控制方向進行的。而技術的發展，也終將會帶來熱工自動化控制新技術的突破，如設備和系統的高度一體化、網絡化、智能化等。設備的操作以及系統的控制也會變得越來越簡單，設備的運行也會變得越來越穩定，在故障出現時，技術員可以遠程控制解除故障，甚至設備可以自己通過數據的分析，判斷故障模式并自動解除故障。對于火電廠而言，將是使用最少的人力和物力，去獲取最大的經濟效益，對于企業的發展，乃至對整個社會的生態發展，都起到了非常積極的作用。