自動(dòng)化控制技術(shù)在電廠的綜合應(yīng)用

郭峰

摘要：現(xiàn)代社會(huì)隨著科學(xué)技術(shù)進(jìn)步，電氣自動(dòng)化技術(shù)在電廠的應(yīng)用效果不斷提升，特別是從監(jiān)控、自動(dòng)化控制方面，均能有效提高電廠運(yùn)行效率與質(zhì)量，其未來(lái)的發(fā)展將會(huì)依據(jù)電氣自動(dòng)化技術(shù)的革新，向著低頻逐漸發(fā)展到高頻，與計(jì)算機(jī)技術(shù)緊密結(jié)合等方面更深自動(dòng)化方向前進(jìn)。

關(guān)鍵詞：電廠熱工;自動(dòng)化控制;技術(shù)應(yīng)用

引言

電廠熱工智能自動(dòng)化控制過(guò)程的先進(jìn)方法，依托于科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步和社會(huì)觀念的的更新，是時(shí)代背景下的必然過(guò)程。火電是需要消耗不可再生資源的行業(yè)，未來(lái)必將要轉(zhuǎn)型、替代或淘汰，現(xiàn)階段我們能做到是讓火電廠運(yùn)行中能最大化實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)、科學(xué)、環(huán)保，研究熱工智能自動(dòng)控制是實(shí)現(xiàn)以上目標(biāo)最有效的途徑。

1電廠熱工智能自動(dòng)化控制過(guò)程的方法研究的意義

電廠熱工自動(dòng)控制系統(tǒng)主要是指對(duì)熱工過(guò)程的自動(dòng)檢測(cè)、自動(dòng)報(bào)警、自動(dòng)調(diào)節(jié)、自動(dòng)保護(hù)以及實(shí)現(xiàn)程控、遙控等自動(dòng)控制功能，能夠做到對(duì)于熱工過(guò)程重要參數(shù)，如溫度、壓力、流量、料位、電壓、電流、功率、振動(dòng)、氣體成分、汽水比例等的精確檢測(cè)，對(duì)系統(tǒng)采集信息快速響應(yīng)，對(duì)熱工過(guò)程主動(dòng)調(diào)節(jié)，對(duì)電廠熱工工作系統(tǒng)實(shí)時(shí)保護(hù)。隨著我國(guó)產(chǎn)業(yè)升級(jí)和環(huán)境保護(hù)的重視程度不斷提升，對(duì)火電廠的節(jié)能環(huán)保、效率提高、經(jīng)濟(jì)運(yùn)行的要求不斷提高。為實(shí)現(xiàn)火電廠高效、經(jīng)濟(jì)、環(huán)保運(yùn)行，需要不斷升級(jí)和優(yōu)化火電廠自動(dòng)化控制系統(tǒng)。熱工控制系統(tǒng)作為電廠自動(dòng)化控制系統(tǒng)的重要組成部分，研究其控制過(guò)程自動(dòng)化、信息化、智能化對(duì)熱電廠有著重要的意義。

2電廠熱控自動(dòng)化系統(tǒng)運(yùn)行過(guò)程中存在的主要問(wèn)題

近年來(lái)隨著經(jīng)濟(jì)社會(huì)的發(fā)展，我國(guó)電網(wǎng)的規(guī)模越來(lái)越大，電網(wǎng)分布范圍越來(lái)越廣，電網(wǎng)傳輸距離越來(lái)越遠(yuǎn)，在傳輸過(guò)程中需要大量的中間接口，這一定程度上影響了信號(hào)傳輸效率，出現(xiàn)信號(hào)傳輸不及時(shí)或者誤傳等現(xiàn)象，導(dǎo)致熱控系統(tǒng)由于信號(hào)傳輸不及時(shí)，導(dǎo)致熱控自動(dòng)化系統(tǒng)運(yùn)行混亂，系統(tǒng)保護(hù)信號(hào)傳輸時(shí)間太長(zhǎng)，系統(tǒng)失去保護(hù)功能。當(dāng)前科學(xué)技術(shù)日新月異，計(jì)算機(jī)信息技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、傳感技術(shù)、自動(dòng)化技術(shù)廣泛應(yīng)用在電力系統(tǒng)中，極大地提高了電網(wǎng)的自動(dòng)化水平。但是熱控自動(dòng)化系統(tǒng)更新速度比較慢，無(wú)法滿足現(xiàn)代電網(wǎng)發(fā)展要求。目前大部分火電廠依然采取定期檢修的管理方式，定期檢修不僅造成電力設(shè)備的過(guò)度維修，存在嚴(yán)重的浪費(fèi)，因此需要探討適合熱控自動(dòng)化系統(tǒng)管理模式。

3自動(dòng)化控制技術(shù)在電廠的綜合應(yīng)用

3.1 DCS 自動(dòng)控制系統(tǒng)的應(yīng)用

3.1.1 控制鍋爐汽包水位

為了確保鍋爐運(yùn)行的安全性，相關(guān)技術(shù)人員需要注重汽包水位等參數(shù)，應(yīng)用給水流量、汽包液位、蒸汽流量調(diào)節(jié)主給水閥等方式，實(shí)現(xiàn)鍋爐汽包水位的穩(wěn)定性。一般而言，鍋爐提供的給水調(diào)節(jié)閥主要有主調(diào)節(jié)閥和備用閥，其中，主調(diào)節(jié)閥是DN150，在正常負(fù)荷和高負(fù)荷運(yùn)行中發(fā)揮著重要作用;備用閥是 DN100，在低負(fù)荷的應(yīng)用過(guò)程中作用比較明顯。鍋爐汽包給水控制系統(tǒng)的目標(biāo)是確保汽包水位在規(guī)定的范圍內(nèi)，實(shí)現(xiàn)鍋爐運(yùn)行的穩(wěn)定性，工作原理是在液體汽包液位調(diào)節(jié)輸出后，融合蒸汽流量完成加法運(yùn)算，并將運(yùn)算結(jié)果設(shè)定成給水量定值，并合理地調(diào)節(jié)偏差，輸出后通過(guò)執(zhí)行結(jié)構(gòu)調(diào)節(jié)給水閥。在蒸汽負(fù)荷增加的過(guò)程中，汽包內(nèi)的壓力會(huì)在一定時(shí)間后恢復(fù)平衡，這時(shí)液位會(huì)在蒸發(fā)量增加的情況下逐漸下降，給水量不斷增加，指導(dǎo)汽包液位恢復(fù)到給定位置。

3.1.2調(diào)節(jié)爐膛負(fù)壓

爐膛負(fù)壓是鍋爐燃燒自動(dòng)控制系統(tǒng)的重要參數(shù)之一，爐膛負(fù)壓的測(cè)量結(jié)果直接關(guān)系著燃燒控制過(guò)程。爐膛負(fù)壓自動(dòng)控制是在調(diào)節(jié)引風(fēng)機(jī)入口風(fēng)門開(kāi)度的情況下，確保負(fù)壓在-20～-100Pa 之間的微負(fù)壓處于穩(wěn)定狀態(tài)，為鍋爐系統(tǒng)運(yùn)行的安全性提供保障。為了控制爐膛負(fù)壓，技術(shù)人員需要改變引風(fēng)量的大小，在鼓風(fēng)量穩(wěn)定的情況下，鼓風(fēng)量可以作為引風(fēng)控制的前饋量，在鼓風(fēng) OP 值增加的情況下，引風(fēng) OP 值也有所增加，在鼓風(fēng) OP 值減少的情況下，需要等待一定的時(shí)間后，減少引風(fēng)OP 值。

3.1.3控制鍋爐送風(fēng)

鍋爐送風(fēng)自動(dòng)控制的主要目標(biāo)是在鍋爐添加的燃料在爐膛內(nèi)燃燒的過(guò)程中，自動(dòng)送入風(fēng)量，為鍋爐燃燒的經(jīng)濟(jì)性提供保障。送風(fēng)自動(dòng)控制系統(tǒng)的參數(shù)有送風(fēng)壓力、煤氣壓力，在調(diào)整送風(fēng)機(jī)擋板開(kāi)度的過(guò)程中，需要自動(dòng)調(diào)節(jié)送風(fēng)壓力和煤氣壓力，進(jìn)而提升燃料的使用率。

3.1.4鍋爐過(guò)熱蒸汽溫度自動(dòng)調(diào)節(jié)

鍋爐過(guò)熱蒸汽溫度調(diào)節(jié)的原理是應(yīng)用自制冷凝水噴水裝置合理地調(diào)整蒸汽溫度，根據(jù)集汽集箱和減溫器出口蒸汽溫度的測(cè)量結(jié)果，合理地調(diào)節(jié)減溫水調(diào)節(jié)閥的開(kāi)度、減溫水量的溫度等，確保溫度在 430℃到 450℃范圍內(nèi)，在集汽集箱出口蒸汽溫度升高的過(guò)程中，則減溫水的水量會(huì)自動(dòng)增加，在汽溫降低時(shí)，減溫水量會(huì)減少，進(jìn)而為蒸汽溫度的穩(wěn)定性提供支持。

3.2自動(dòng)化控制的應(yīng)用

3.2.1智能控制

智能化應(yīng)用可以在電氣工程發(fā)揮智能診斷故障、智能控制設(shè)備、優(yōu)化整體設(shè)計(jì)等作用，電氣工程也早已脫離傳統(tǒng)的概念，已經(jīng)有著更加新穎的含義。首先，智能控制要在電廠內(nèi)建立系統(tǒng)管理組件系統(tǒng)，便于對(duì)電廠的自動(dòng)化設(shè)備進(jìn)行有效地控制調(diào)節(jié)，包括測(cè)量值、設(shè)定值和輸出值的動(dòng)態(tài)棒圖與數(shù)字雙重顯示，所有的PID調(diào)節(jié)均設(shè)手自動(dòng)切換按鈕，可實(shí)現(xiàn)手動(dòng)與自動(dòng)控制之間的無(wú)擾切換。

3.2.2MATLAB仿真

現(xiàn)階段電廠能耗指標(biāo)評(píng)估主要使用傳統(tǒng)數(shù)理統(tǒng)計(jì)方法，這些方法難以挖掘數(shù)據(jù)深層次的信息。所以，電廠內(nèi)部采用MATLAB仿真技術(shù)，利用自動(dòng)化仿真控制能夠避免安裝和維護(hù)費(fèi)用過(guò)大等問(wèn)題。因?yàn)椋琈ATLAB仿真技術(shù)能夠利用軟件計(jì)算，通過(guò)數(shù)值分析、矩陣運(yùn)算、信號(hào)處理等手段，對(duì)電廠內(nèi)部的DEH（汽輪機(jī)數(shù)字電液控制系統(tǒng)）等內(nèi)容進(jìn)行模擬化的動(dòng)態(tài)系統(tǒng)參數(shù)處理，讓各系統(tǒng)的工作運(yùn)行過(guò)程有動(dòng)態(tài)的仿真預(yù)測(cè)，通過(guò)這樣的預(yù)測(cè)能夠避免一些不必要的設(shè)備維護(hù)，讓電廠自動(dòng)化控制系統(tǒng)能夠更高效地工作。

3.2.3總線技術(shù)革新

總線技術(shù)能夠形成自動(dòng)化的通信連接，實(shí)現(xiàn)智能儀器儀表、控制器和電力執(zhí)行系統(tǒng)等設(shè)備的有效連接，使這些設(shè)備能夠形成一個(gè)有機(jī)的整體，各設(shè)備能夠互相配合。特別是分布式控制在一定程度上意味著，PLC、I/O模塊與現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備之間建立了連接，能夠?qū)⑤斎牒洼敵瞿K逐漸進(jìn)行轉(zhuǎn)換，變?yōu)楝F(xiàn)場(chǎng)的檢測(cè)器或執(zhí)行器。逐漸實(shí)現(xiàn)統(tǒng)一系統(tǒng)平臺(tái)的全面建設(shè)，為各種自動(dòng)化項(xiàng)目進(jìn)行設(shè)計(jì)、測(cè)試以及實(shí)施的過(guò)程中提供周期性的支持，并使效率得到全面提高。

3.3自動(dòng)化節(jié)能減排

燃料管理水平對(duì)于火電廠經(jīng)濟(jì)效益及安全生產(chǎn)具有重要作用。電廠燃料管理系統(tǒng)使用自動(dòng)化控制技術(shù)，能夠顯著提高電廠燃料管理水平及效率，對(duì)于提高電廠節(jié)能減排工作有著重要的作用。（1）自動(dòng)化節(jié)能減排設(shè)置要在電廠自動(dòng)化電氣設(shè)施內(nèi)使用變頻技術(shù)，這種技術(shù)能夠自動(dòng)調(diào)整開(kāi)關(guān)頻率，按照電動(dòng)機(jī)噪聲、溫升變化的要求持續(xù)動(dòng)態(tài)調(diào)整，適應(yīng)電動(dòng)機(jī)狀態(tài)，確保不會(huì)發(fā)生降容問(wèn)題。（2）要適當(dāng)?shù)剡\(yùn)用燃料預(yù)測(cè)控制算法，根據(jù)生產(chǎn)過(guò)程響應(yīng)對(duì)過(guò)程動(dòng)態(tài)行為進(jìn)行描述的一種數(shù)學(xué)模型，然后根據(jù)優(yōu)化指標(biāo)將控制量時(shí)間序列確定出來(lái)，使未來(lái)一段時(shí)間中被控制變量和期望軌跡之間的誤差降到最低。這樣做能夠確保節(jié)能工作一直在可控范圍之內(nèi)。

3.4完善熱控自動(dòng)化系統(tǒng)的檢修管理模式

當(dāng)前大量先進(jìn)的設(shè)備、技術(shù)廣泛應(yīng)用在電力系統(tǒng)中，電網(wǎng)的自動(dòng)化、智能化不斷提高，對(duì)熱控自動(dòng)化系統(tǒng)的運(yùn)行提出了新的挑戰(zhàn)。但是我國(guó)電廠的熱控自動(dòng)化系統(tǒng)依然采用傳統(tǒng)的運(yùn)行方式，遠(yuǎn)遠(yuǎn)落后電網(wǎng)的發(fā)展。因此，需要完善熱控自動(dòng)化系統(tǒng)的檢修管理方式。熱控自動(dòng)化系統(tǒng)采用溫度測(cè)量?jī)x、傳感技術(shù)等對(duì)熱控自動(dòng)化系統(tǒng)進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，及時(shí)了解設(shè)備運(yùn)行情況，根據(jù)設(shè)備的實(shí)際運(yùn)行狀態(tài)，進(jìn)行檢修，避免過(guò)度檢修。其次，需要對(duì)電廠熱控自動(dòng)化系統(tǒng)的各個(gè)分散子系統(tǒng)進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)，提高子系統(tǒng)的信息處理能力、計(jì)算能力、控制能力，對(duì)熱控系統(tǒng)運(yùn)行的各項(xiàng)程序可以積極響應(yīng)，提高熱控自動(dòng)化系統(tǒng)的運(yùn)行效率。

結(jié)束語(yǔ)

熱控自動(dòng)化系統(tǒng)是發(fā)電廠正常運(yùn)行的關(guān)鍵，隨著我國(guó)發(fā)電廠裝機(jī)容量越大，對(duì)熱控自動(dòng)化系統(tǒng)要求越來(lái)越高。為了提高熱控自動(dòng)化系統(tǒng)的運(yùn)行穩(wěn)定性和可靠行，必須提高熱控自動(dòng)化運(yùn)行的智能化水平、控制水平、抗干擾能力，才能確保整個(gè)熱控自動(dòng)化系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定性和安全性。

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