火電廠熱工自動化中自動控制理論的實(shí)際應(yīng)用

陳祥庚

摘要：火力發(fā)電是我國當(dāng)前最主要的發(fā)電方式之一，因此優(yōu)化火電廠的發(fā)電方式、提高發(fā)電效率、降低運(yùn)營成本都需要自動化控制技術(shù)作為支撐，然而許多火電廠還使用著傳統(tǒng)的數(shù)據(jù)采集方式和檢測設(shè)備，這些數(shù)據(jù)測量方式都存在著很多誤差，影響著火電廠對數(shù)據(jù)進(jìn)行分析處理。鑒于此，文章結(jié)合筆者多年工作經(jīng)驗(yàn)，對火電廠熱工自動化中自動控制理論的實(shí)際應(yīng)用提出了一些建議，僅供參考。

關(guān)鍵詞：火電廠熱工自動化;自動控制理論;實(shí)際應(yīng)用

引言

熱工自動化技術(shù)的應(yīng)用在降低成本，增加收入，提高企業(yè)競爭力，甚至促進(jìn)健康有效的經(jīng)濟(jì)發(fā)展方面發(fā)揮著重要作用。為了實(shí)現(xiàn)更加安全、高效、清潔、低碳、靈活的生產(chǎn)目標(biāo)。我國需要繼續(xù)在智能發(fā)電科研領(lǐng)域開拓創(chuàng)新，加深產(chǎn)學(xué)研深度合作，大力推進(jìn)。

1、熱工自動化控制系統(tǒng)的組成

（1）DCS系統(tǒng)。DCS系統(tǒng)可以對電廠鍋爐，發(fā)電機(jī)組等設(shè)備進(jìn)行實(shí)時的控制和檢測，如果遇見異常還會進(jìn)行自動報(bào)警，這樣能夠有利于危險(xiǎn)情況的及時發(fā)覺和處理，真正使得電廠的運(yùn)行實(shí)現(xiàn)自動化控制。（2）SIS系統(tǒng)。SIS系統(tǒng)完成生產(chǎn)過程的監(jiān)控，性能計(jì)算和分析、生產(chǎn)調(diào)度、生產(chǎn)優(yōu)化等業(yè)務(wù)過程，為電廠管理層的決策提供真實(shí)、可靠的實(shí)時運(yùn)行數(shù)據(jù)和科學(xué)、準(zhǔn)確的經(jīng)濟(jì)性指標(biāo)。通過真實(shí)運(yùn)行數(shù)據(jù)的分析和比較，方便提出科學(xué)、合理的決策方案，使電廠管理層的經(jīng)營決策更具科學(xué)性。SIS系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了電廠的管控一體化，是實(shí)現(xiàn)電廠整體效益的提高、信息技術(shù)的提升和穩(wěn)定、經(jīng)濟(jì)運(yùn)行的基礎(chǔ)。（3）MIS系統(tǒng)。MIS系統(tǒng)是一個由人、計(jì)算機(jī)及其他外圍設(shè)備組成的能進(jìn)行信息的收集、傳遞、存貯、維護(hù)和使用的網(wǎng)絡(luò)管理系統(tǒng)，主要用于管理需要的記錄，并對記錄數(shù)據(jù)進(jìn)行相關(guān)處理，將處理信息及時反映給電廠管理者。如下圖所示：

2、火電廠熱工自動化研究的現(xiàn)狀

當(dāng)前我國最新建設(shè)的火電廠中，已經(jīng)開始普及自動化控制設(shè)備，而傳統(tǒng)的火電廠使用的控制系統(tǒng)也在進(jìn)行自動化改進(jìn)。隨著人們開始重視火電廠自動化控制系統(tǒng)建設(shè)，當(dāng)前自動化控制理論不斷的被人們廣泛的應(yīng)用到火電廠工作的各個方面，自動化控制系統(tǒng)的功能不斷被完善，成本也在日益下降。而對于火電廠的熱工自動化控制方面通常會使用DCS系統(tǒng)，但是DCS系統(tǒng)的造價(jià)較高，所以通常會在輔助車間使用PLC系統(tǒng)，而PLC系統(tǒng)可以在運(yùn)行過程中停止，因此在火電廠中人們會選擇DCS系統(tǒng)對鍋爐以及發(fā)電設(shè)備等穩(wěn)定程度要求較高的部分進(jìn)行控制，而在輔助車間中使用PLC控制系統(tǒng)。而在控制火電廠的運(yùn)行參數(shù)上主要通過模糊控制理論，進(jìn)而產(chǎn)生鍋爐壓力理論，這一論域當(dāng)中出現(xiàn)了兩個鍋爐在不同周期上運(yùn)轉(zhuǎn)時形成的壓力變化。在鍋爐燃燒周期上會自行調(diào)整，但會增加負(fù)荷進(jìn)而影響到鍋爐燃燒的控制響應(yīng)能力。然而在不同火電廠中，由于煤炭質(zhì)量和鍋爐狀態(tài)存在差異，因此鍋爐的燃燒控制的自動化調(diào)整也會有所不同。因此當(dāng)讓控制數(shù)據(jù)的數(shù)學(xué)模型出現(xiàn)重疊的狀態(tài)下，需要使用模糊控制法對各項(xiàng)參數(shù)進(jìn)行適應(yīng)性調(diào)整。

3、火電廠熱工自動化控制的實(shí)際應(yīng)用

3.1信息控制系統(tǒng)

火電廠的自動化控制過程就是通過計(jì)算機(jī)設(shè)備以及其他輔助技術(shù)對發(fā)電設(shè)備進(jìn)行全面穩(wěn)定的控制，也就是建設(shè)自動化信息控制系統(tǒng)。其中DCS系統(tǒng)就是較為常用的自動化控制系統(tǒng)，這一系統(tǒng)主要是采用分散式控制，擁有較高的數(shù)據(jù)控制功能，但是DCS系統(tǒng)的成本造價(jià)過于高昂，很難做到在火電廠全面應(yīng)用DCS系統(tǒng)，因此會在一些對控制系統(tǒng)穩(wěn)定性要求不高的位置設(shè)置PCL系統(tǒng)作為輔助，實(shí)現(xiàn)對火電廠發(fā)電信息的全面控制，在降低成本的同時能夠有效增加自動化控制系統(tǒng)的覆蓋范圍

3.2自動檢測控制技術(shù)

過去幾年，自動化和智能技術(shù)的迅速發(fā)展使您能夠從所有行業(yè)中受益。火力發(fā)電廠的生產(chǎn)也是如此，過去，設(shè)備的設(shè)備參數(shù)只能通過多次嘗試來調(diào)整，不能保證設(shè)備最可靠的參數(shù)，單位操作也不能記錄和分析參數(shù)。隨著自動技術(shù)的發(fā)展，儀器檢測的智能也進(jìn)入了企業(yè)。儀表檢測是指在火電機(jī)組單元工作中自動檢測生產(chǎn)過程和設(shè)備的各種參數(shù)，分析記錄的數(shù)據(jù)以獲得未來的發(fā)展趨勢，從而為后續(xù)自動操作以及設(shè)備過程調(diào)整提供基礎(chǔ)。

3.3灰塵含碳量測量

在以往的灰碳含量測量工作中通常會選擇反射法、燃燒失重法以及微波吸收法等方法進(jìn)行測量，然而這些方法都存在著一定的缺點(diǎn)。反射法以及微波吸收法的測量成本較高，燃燒失重法的測量及時性不高。此外，灰塵的碳含量還會受到鍋爐質(zhì)量以及燃煤質(zhì)量等數(shù)據(jù)的影響，因此這些傳統(tǒng)的測量方法不能獲得準(zhǔn)確的灰塵碳含量數(shù)據(jù)。在軟測量技術(shù)中重要對風(fēng)壓、鼓風(fēng)量、水分含量、灰塵含量、煙氣含氧量等數(shù)據(jù)進(jìn)行測量，通過非線性的人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)測量方法進(jìn)行分析。一些火電廠為了能夠獲得準(zhǔn)確度較高的數(shù)據(jù)也會選擇使用偏最小二乘法以及支持向量機(jī)法相結(jié)合的方式進(jìn)行測量。

3.4重要參數(shù)測量

智能儀表、智能設(shè)備的出現(xiàn)，三維可視化技術(shù)的發(fā)展和大數(shù)據(jù)分析技術(shù)的應(yīng)用為電廠生產(chǎn)過程的智能化監(jiān)視、故障在線診斷和實(shí)時數(shù)據(jù)的智慧化分析提供了技術(shù)支持。（1）先進(jìn)在線測量技術(shù)應(yīng)用。煙氣成分在線測量系統(tǒng)。將SCR入口和出口CEMS系統(tǒng)中的CO、NOx濃度、O2含量等參數(shù)的實(shí)時測量數(shù)據(jù)送到優(yōu)化控制器系統(tǒng)，為智能控制提供可靠測量參數(shù)。（2）重要參數(shù)軟測量。測量計(jì)算結(jié)果應(yīng)用到相關(guān)控制回路中，可降低機(jī)組煤耗，提高運(yùn)行效率。（3）鍋爐CT。鍋爐CT技術(shù)根據(jù)聲學(xué)測溫原理，對爐膛溫度進(jìn)行非接觸式測量，實(shí)現(xiàn)爐膛溫度場的可視化和在線檢測，聲波測點(diǎn)布置對鍋爐本體不造成任何破壞，充分利用鍋爐現(xiàn)有的觀火孔和短吹預(yù)留孔。

結(jié)束語

火電廠熱工自動化控制系統(tǒng)是實(shí)現(xiàn)火電廠創(chuàng)新改革的重要技術(shù)支持，是維護(hù)火電廠安全發(fā)電的重要保障，在熱工自動化中應(yīng)用自動控制理論能夠更好的完善火電廠的控制能力。通過自動化控制技術(shù)在火電廠的廣泛應(yīng)用，能夠?qū)崿F(xiàn)火力發(fā)電的安全性和穩(wěn)定性，為火電廠帶來更大的經(jīng)濟(jì)效益。

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