自動(dòng)控制理論在火電廠熱工自動(dòng)化中的應(yīng)用

劉慶

【摘 要】近年來(lái)，隨著我國(guó)科學(xué)技術(shù)的快速發(fā)展，社會(huì)上各個(gè)行業(yè)對(duì)自動(dòng)化技術(shù)的應(yīng)用也逐漸的得到了完善。在目前的生產(chǎn)及生活環(huán)境中，自動(dòng)化的控制工作也得到了極大的發(fā)展，進(jìn)而在企業(yè)的建設(shè)中深受人們的普遍關(guān)注。在對(duì)自動(dòng)化控制技術(shù)的應(yīng)用方面，極大的降低了人力和物力的投入，所以這在一定程度上有效的降低了危險(xiǎn)事件的發(fā)生。本文就針對(duì)自動(dòng)控制理論在火電廠熱工自動(dòng)化中的應(yīng)用進(jìn)行深入探討。

【關(guān)鍵詞】自動(dòng)控制；火電廠；熱工；應(yīng)用

自改革開(kāi)放以來(lái)，我國(guó)的電力工業(yè)有了飛速的進(jìn)步，電力生產(chǎn)開(kāi)始引入分散控制以及調(diào)度自動(dòng)化等，有效緩解了短缺的電力供應(yīng)，促進(jìn)國(guó)民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展。但當(dāng)前我國(guó)的電力市場(chǎng)紅人存在一些不足的問(wèn)題，例如，電力供應(yīng)的自動(dòng)化及電氣化水平較低，發(fā)電煤耗大、管理水平差等。電力工業(yè)在其生產(chǎn)過(guò)程中，必須連續(xù)進(jìn)行發(fā)電，為了保證其生產(chǎn)過(guò)程的安全性以及經(jīng)濟(jì)型，就必須采用大量的自動(dòng)化設(shè)備以及技術(shù)，因此，將自動(dòng)控制理論應(yīng)用到火電廠熱工自動(dòng)化中，是具有重要意義的。

1、自動(dòng)化控制理論的內(nèi)涵

所謂自動(dòng)化控制理論是指關(guān)于在生產(chǎn)過(guò)程中，沒(méi)有人的活動(dòng)痕跡，通過(guò)對(duì)外加的設(shè)備以及裝置的使用，讓機(jī)器、設(shè)備或是生產(chǎn)過(guò)程中的某一個(gè)參數(shù)或是工作時(shí)的狀態(tài)，按照之前設(shè)定的數(shù)據(jù)信息開(kāi)始自動(dòng)生產(chǎn)及運(yùn)行技術(shù)有關(guān)的理論，是對(duì)自動(dòng)控制規(guī)律進(jìn)行研討的技術(shù)型科學(xué)。在自動(dòng)控制理論初期發(fā)展的階段中，主要形式是對(duì)基礎(chǔ)的現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際自動(dòng)反饋調(diào)節(jié)過(guò)程原理在理論上進(jìn)行總結(jié)和反饋，并反向繼續(xù)指導(dǎo)并應(yīng)用于實(shí)際的工業(yè)控制領(lǐng)域。比如：在二戰(zhàn)期間的飛機(jī)與輪船使用的自動(dòng)駕駛儀、火炮定位系統(tǒng)、雷達(dá)探測(cè)系統(tǒng)等等，這些系統(tǒng)就是通過(guò)對(duì)自動(dòng)化的反饋原理的運(yùn)用，從而達(dá)到自動(dòng)定位與導(dǎo)航的功能，并且隨著時(shí)代的改變與發(fā)展，反饋原理被不斷重復(fù)的使用與更新，已達(dá)到現(xiàn)代社會(huì)對(duì)技術(shù)使用的標(biāo)準(zhǔn)。自二戰(zhàn)后到今為止，經(jīng)過(guò)科學(xué)界的不斷研究與發(fā)展，自動(dòng)控制理論體系不斷得到完善，并不斷與現(xiàn)代工廠生產(chǎn)設(shè)備、管理系統(tǒng)等電子設(shè)備結(jié)合使用。自20世紀(jì)60年代以來(lái)，隨著國(guó)家經(jīng)濟(jì)社會(huì)的發(fā)展，自動(dòng)化控制理論發(fā)展到一個(gè)新的階段“現(xiàn)代控制理論”，主要的研究方向是對(duì)高性能、高精度的多變性變量參數(shù)的控制優(yōu)化，主要解決的方式是將狀態(tài)空間規(guī)則運(yùn)用在其中。當(dāng)自動(dòng)化控制理論在機(jī)器設(shè)備使用中通過(guò)對(duì)系統(tǒng)的建立，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化控制，其中對(duì)主要系統(tǒng)的使用是：自動(dòng)控制系統(tǒng)、反饋控制系統(tǒng)。自動(dòng)控制系統(tǒng)是將控制對(duì)象與控制設(shè)備按照設(shè)定的形式進(jìn)行連接，并結(jié)合其他系統(tǒng)構(gòu)成一個(gè)完整的個(gè)體。反饋控制系統(tǒng)是將控制對(duì)象以及控制設(shè)備運(yùn)行的信息進(jìn)行反饋，并且不斷修改被控制量與控制量之間的差數(shù)。通過(guò)對(duì)自動(dòng)控制系統(tǒng)與反饋控制系統(tǒng)的運(yùn)用，提高自動(dòng)化控制理論在社會(huì)生活中的運(yùn)用效率，同時(shí)增加自動(dòng)控制理論在火電廠自動(dòng)化中的應(yīng)用。

2、自動(dòng)控制理論在火電廠熱工自動(dòng)化中的應(yīng)用

現(xiàn)在，我國(guó)的火電廠一般具有以下幾種特征：燃煤種類多、電網(wǎng)負(fù)荷要求變動(dòng)大、容量大和熱慣性大等等，從而讓鍋爐等燃燒容具的調(diào)節(jié)難度變大。另外，因?yàn)闄C(jī)組體積的不斷加大，從而導(dǎo)致主汽溫度和參數(shù)以及壓力都會(huì)相應(yīng)的變高，所以，在生產(chǎn)的過(guò)程中，使得鍋爐的安全性能和經(jīng)濟(jì)性能都無(wú)法得到保障，從而需要有關(guān)單位實(shí)行有效的措施和對(duì)策來(lái)保證正常的生產(chǎn)。

2.1主蒸汽壓力的普遍調(diào)節(jié)措施

主蒸汽壓力一般是在鍋爐燃燒的過(guò)程中進(jìn)行調(diào)節(jié)系統(tǒng)的，該壓力由一系列的監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)組成的，其不僅保證了火電機(jī)組的安全運(yùn)行，還保證了鍋爐汽機(jī)能量的平等分配，也是機(jī)組調(diào)節(jié)壓力的重要數(shù)據(jù)。主蒸汽調(diào)節(jié)壓力的普遍措施有兩種，一種是在能量平衡的狀態(tài)下進(jìn)行調(diào)節(jié)，另一種是在特定值出現(xiàn)偏差和主蒸汽壓力的狀態(tài)下進(jìn)行調(diào)節(jié)。第二種措施還可以分成兩小類，一個(gè)是在特定值出現(xiàn)偏差和主蒸汽壓力的狀態(tài)下進(jìn)行單回路調(diào)節(jié)，另一個(gè)是在特定值出現(xiàn)偏差和主蒸汽壓力的狀態(tài)下進(jìn)行雙回路調(diào)節(jié)。在調(diào)節(jié)燃煤量的過(guò)程中，單回路的控制信號(hào)主要只包括了偏差，雙回路不僅包括偏差，還有導(dǎo)前信號(hào)。

2.2主蒸汽壓力LQ次優(yōu)化調(diào)節(jié)

火電廠在進(jìn)行運(yùn)作過(guò)程中的鍋爐具有極強(qiáng)的熱慣性與容量大的特征。由此可以推理出，在鍋爐進(jìn)行工作的過(guò)程中相應(yīng)的燃燒調(diào)節(jié)對(duì)象在鍋爐特征的影響下是具有一定的時(shí)延性，主蒸汽壓力當(dāng)然具有這種時(shí)延特性。這種時(shí)延性導(dǎo)致在對(duì)主蒸汽壓力進(jìn)行調(diào)節(jié)時(shí)，其中調(diào)節(jié)過(guò)度的時(shí)間被延長(zhǎng)可能導(dǎo)致調(diào)節(jié)變量得增強(qiáng)，進(jìn)而經(jīng)過(guò)時(shí)延后使得主汽壓力上升，對(duì)設(shè)備運(yùn)行的安全經(jīng)濟(jì)性造成威脅。通過(guò)現(xiàn)代控制技術(shù)的發(fā)展，以及從事相關(guān)專業(yè)的研究人員的努力，研究出按LQ次優(yōu)調(diào)節(jié)原理的PID調(diào)節(jié)器。PID調(diào)節(jié)器就是在實(shí)際工程中運(yùn)用范圍最廣，其調(diào)節(jié)控制規(guī)律為比例、積分、微分控制。PID調(diào)節(jié)器具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、穩(wěn)定性好、工作可靠、調(diào)整方便等技術(shù)特點(diǎn)。在現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)過(guò)程中，PID調(diào)節(jié)器能最大限度的對(duì)調(diào)節(jié)系統(tǒng)中的延遲性進(jìn)行有效的改善。依據(jù)PID所具有的優(yōu)缺點(diǎn)以及控制理論相關(guān)的技術(shù)理論，線性二次型的性能指標(biāo)對(duì)主蒸汽壓力調(diào)節(jié)器進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)，并通過(guò)主蒸汽壓力LQ次優(yōu)化調(diào)節(jié)策略來(lái)實(shí)現(xiàn)。

2.3加強(qiáng)對(duì)電廠生產(chǎn)管理的控制

火電廠要想在當(dāng)前社會(huì)發(fā)展過(guò)程中得到良好的發(fā)展和變化，在實(shí)際管理工作開(kāi)展過(guò)程中就應(yīng)該制定相應(yīng)的方案或是對(duì)策，做到對(duì)發(fā)電廠的定期分析和節(jié)能工作的有效落實(shí)。此外在每一項(xiàng)工作的開(kāi)展過(guò)程中，相關(guān)的工作人員也應(yīng)該適當(dāng)開(kāi)展培訓(xùn)和學(xué)習(xí)工作，從而對(duì)相關(guān)技術(shù)人員的工作水平或能力進(jìn)行提升，以便更好的實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定性工作。同時(shí)火電廠還應(yīng)該對(duì)相關(guān)的維護(hù)制度進(jìn)行落實(shí)，定期報(bào)這個(gè)設(shè)備檢修工作的有效開(kāi)展，從而將設(shè)備中可能存在的隱患進(jìn)行排查，從而保證火電廠中的設(shè)備始終處于良好、穩(wěn)定的工作狀態(tài)。

2.4對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行運(yùn)行管理

為了使火電廠熱工自動(dòng)化系統(tǒng)能夠合理應(yīng)用自動(dòng)控制系統(tǒng)，需要提高技術(shù)人員綜合能力，具體表現(xiàn)在：第一，在應(yīng)用自動(dòng)控制系統(tǒng)后，為了進(jìn)一步提高發(fā)電的穩(wěn)定性，不僅需要技術(shù)人員研究系統(tǒng)的運(yùn)行方式，還需要管理人員對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行運(yùn)行管理。例如：為了能夠提高火電廠熱工自動(dòng)化系統(tǒng)的運(yùn)行情況，管理人員可以聘請(qǐng)這一方面的專家與技術(shù)人員共同研究這一技術(shù)，并應(yīng)用仿真模擬技術(shù)對(duì)系統(tǒng)運(yùn)行的合理性進(jìn)行研究，找到其中存在問(wèn)題的部分并合理改進(jìn)，提高系統(tǒng)運(yùn)行的合理性。第二，當(dāng)系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)，為了提高系統(tǒng)運(yùn)行的穩(wěn)定性，管理人員需要合理分配系統(tǒng)的維護(hù)工作，并將工作分配情況進(jìn)行記錄，為了提高技術(shù)人員系統(tǒng)維護(hù)的工作效率，需要落實(shí)獎(jiǎng)懲制度，在檢查的過(guò)程中，一旦發(fā)現(xiàn)系統(tǒng)存在問(wèn)題，需要根據(jù)工作記錄表找到影響的負(fù)責(zé)人，并對(duì)其進(jìn)行處罰，提高技術(shù)人員的工作積極性，促進(jìn)發(fā)電廠的穩(wěn)定運(yùn)行。

3、結(jié)論

隨著自動(dòng)控制理論在火電廠的應(yīng)用，使得火電企業(yè)在生產(chǎn)過(guò)程中，實(shí)現(xiàn)了對(duì)生產(chǎn)過(guò)程的智能檢測(cè)和控制，有利于提高火電企業(yè)的生產(chǎn)效率，縮減人力物力成本，為火電企業(yè)的現(xiàn)代化轉(zhuǎn)型提供了技術(shù)支撐，為我國(guó)火電事業(yè)的發(fā)展做出理論指導(dǎo)。

參考文獻(xiàn)：

[1]趙佳昕.自動(dòng)控制理論在火電廠熱工自動(dòng)化中的應(yīng)用[J].中國(guó)新技術(shù)新產(chǎn)品，2016，54（10）：11-12.

[2]楊瑩.自動(dòng)控制理論在火電廠熱工自動(dòng)化中的應(yīng)用[J].低碳地產(chǎn)，2016，26（8）：228.

[3]陳磊.自動(dòng)控制理論在火電廠熱工自動(dòng)化中的應(yīng)用[J].科技傳播，2016，14（15）：164-165

（作者單位：大唐琿春發(fā)電廠熱控車間）