自動控制理論在火電廠熱工自動化的應用研究

楊航

【摘 要】隨著科學技術的進步以及社會經濟的飛速發展，火電廠建設規模不斷擴大，熱工控制要求也不斷提升。火電廠熱工自動化控制系統在火電廠生產運行中發揮著至關重要的作用，其直接決定著火電廠發電效率。鑒于此，對火電廠熱工自動化控制相關技術進行了研究，以期為一線工作提供理論與技術指導。

【關鍵詞】火電廠；熱工自動化；自動化控制

引言

加強火電廠熱工自動化中自動控制理論的應用研究，有利于提升其自動化水平，滿足火電廠生產計劃深入推進要求。因此，需要通過對火電廠熱工自動化實際情況及要求的考慮，將自動控制理論應用于其中，促使火電廠熱工自動化的實際作用得以充分發揮，并且增加其自動化方面的技術含量。

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原素是什么呢？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自動化控制理論在熱工自動化中的應用

2.1自動檢測

在火電廠生產過程中，工作人員要及時掌握不同設備的運行狀態，這對于發電作業的正常運行有著重要作用。應用火電廠熱工自動化控制系統后，可直接通過儀表監測溫度、壓力、流量等數據，動態監測各種生產數據，有助于工作人員及時發現設備問題，預防電力生產事故。例如，在火電廠熱工自動化檢測系統中，通常使用溫度傳感器對溫度進行檢測。300MW以上的火電機組均是將電阻信號傳導到數據庫中，然后經過不同控制模塊將信號轉化。不同控制系統對熱電偶的控制方式不同，主要采用熱電阻、冷端補償器等測量接線盒溫度，然后經由計算機處理器修正各種數據。

2.2主蒸汽壓力特性調節方面的應用

實踐中為了使火電廠熱工自動化作用下發電機組、汽輪機等有著良好的應用工況，并且實現對主蒸汽壓力特性的有效調節，則需要考慮使用自動控制理論。具體表現為：（1）在自動控制理論的作用下，通過對主蒸汽壓力調節要求的考慮，在計算機三維空間中對其偏差進行科學分析，從而為主蒸汽壓力有效調節提供參考信息，確保其調節有效性；（2）基于自動控制理論的火電廠熱工自動化方面的主蒸汽壓力調節，需要考慮使用雙回路形式，且將控制信號作用于主蒸汽壓力調節方面，促使主蒸汽壓力所需的調節措施運用更具科學性。

2.3主蒸汽壓力LQ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。

2.4熱工儀表非線性特性校正方面的應用

火電廠熱工自動化發展中通過精度性能可靠的熱工儀表的引入與使用，為自身的生產效率提高帶來了保障作用。在這類儀表應用過程中，如熱電偶溫度儀表的熱電勢與溫度的關系、節流式流量儀表的流量與差壓的關系等，都屬于熱工儀表的非線性熱性，會對這類儀表的精度產生一定的影響。針對這種情況，需要在自動控制理論的支持下，對火電廠熱工自動化中的熱工儀表非線性特性進行校正處理，從而提高這類儀表的精度。具體表現為：（1）通過對自動控制理論的合理使用，將模擬線性化方式應用于熱工儀表非線性校正過程中，確保其校正處理效果良好性。在此期間，需要通過對自動控制理論知識的靈活使用，以自動化的方式通過對硬件與模擬信號的整合利用，對熱工儀表的輸入信號進行線性化處理，從而為其非線性特性的校正處理提供所需的參考信息，保持其良好的校正處理效果；（2）針對智能熱工儀表，需要在自動控制理論、計算機網絡等要素的作用下，在計算機三維空間中對這類儀表進行數字線性化處理。在此期間，需要對輸入的信號進行轉換處理，得到所需的數字量，進而對其進行精確計算，實現智能熱工儀表輸入信號線性化，從而滿足這類儀表的非線性特性校正處理要求。

結語

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。

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