自動控制理論在火電廠熱工自動化中的應用

董金松 范珈銘 葛鵬飛

摘要：自我國進入國家科技高速發展的期間以來，我國電力事業與科技結合的步伐越加強烈，并且結合計算機技術與自動化技術，使發電廠在進行發電以及監管的過程當中，大量的使用自動化控制理論，其目的是提高火電廠的工作效率與質量，并且保障工作人員的人身安全。另一方面，電能不能儲存，火電機組運行時，要不間斷的發電，對此，為了增加火電廠運作過程的安全性以及實現成本節約，最好的辦法就是加大火電廠工作時的自動化。因此，自動控制理論及自動化與火電廠生產運行的結合是自發自然生成的。

關鍵詞：自動控制理論;火電廠;熱工自動化;應用

一、熱工儀表的非線性特性及校正

任何系統都或多或少的存在非線性特性，而火電廠的熱工儀表也不例外，普遍輕重不一的具有非線性特性，該性質對儀表參數測量其準確度以及顯示精確度等都有直接的影響，因此，為了減小熱工儀表的非線性特征給測量帶來的誤差，通常采用三種方法來進行調節：減小儀表的測量范圍;采用非線性的顯示刻度;加入非線性的校正環節。其中第三種方法是較為重要的方法。校正熱工儀表非線性特性的方法主要分為兩種，一是模擬線性化，二是數字線性化。模擬線性化指的是在傳統模擬儀表的一出上，通過機器原件或是模擬電路來講儀表輸出的信號進行線性化的處理，實現線性刻度的模擬現實，并將其作為自動控制裝置信號。數字顯性化指的實在智能儀表的基礎上，對輸入的信號進行轉換，所得到的的數字量再經過計算或是查表實現信號輸出的線性化，從而實現線性化的數字顯示。近幾年，隨著自動控制原理中智能控制理論的不斷發展，且具有能夠適當解決非線性問題的特點，將其結合到非線性特性校正的研究工作中，出現了更復雜和高端的校正方法。

二、火電廠熱工自動化現狀

2.1 可靠性不高

火電廠熱工自動化系統在運行的過程中，存在可靠性不高的問題。第一，部分企業為了能夠擴大資金效益，大部分電廠主要使用的系統為PLC，但這一系統在運行的過程中，運行效率較低，降低了電廠的經濟效益。第二，由于火電廠熱工自動化系統中最重要的部分為輔助車間，其能夠保證系統運行穩定性，一些企業在這一部分安裝了DSC系統，雖然其對系統有一定的保護能力，但當發電量較大時，系統中存在一定的運行風險，導致火電廠熱工自動化系統的可靠性不高。

2.2 鍋爐壓力變化較大

火電廠熱工自動化系統在運行的過程中，存在鍋爐壓力變化較大的問題。第一，由于人們的用電需求在不斷的變化，在調整發電量的過程中，需要調整燃燒周期，但由于部分技術人員的專業能力不強，進而在調整的過程中，難以控制調整壓力，當調整速度加快時，會導致鍋爐的負荷壓力變大，甚至導致鍋爐設備受損，影響系統的運行效率。第二，在應用自動化系統對設備進行運行管理時，分析系統的運行情況需要對曲線進行分析，但在這一過程中，由于部分技術人員對模糊算法的了解程度不足，進而在調整設備運行情況時，容易使系統產生一定的壓力。

2.3 自平衡能力較差

火電廠熱工自動化系統在運行的過程中，存在自平衡能力較差的問題。第一，在對鍋爐液位進行測量時，部分企業使用的設備難以控制液位，當設備中的水量較多時，鍋爐難以對水量進行合理控制，導致其在運行的過程中，對系統的運行穩定性有一定的影響，甚至發生故障問題。第二，當系統中的供水量發生變化時，其難以對系統進行合理控制，導致鍋爐內的液體發生汽化的現象，難以控制火電廠熱工自動化系統運行穩定性，導致系統在運行的過程中出現問題。

三、自動控制理論在火電廠熱工自動化中的應用策略

3.1 擴展信息系統

為了使火電廠熱工自動化系統能夠合理應用自動控制系統，需要擴展信息系統，具體表現在：第一，由于火電廠熱工自動化系統在運行的過程中，需要應用智能儀表、計算機技術等設備進行檢查，了解系統的運行情況，并對系統進行合理調整。例如：在系統中應用這一技術之前，需要先對系統的運行情況、發電情況、用電需求等方面進行合理的統計分析，之后適當將控制系統與其結合，使其能夠進一步提高運行能力，擴展信息系統，提高系統的供電能力。第二，為了使其能夠應用到火電廠熱工自動化系統中，需要將發電系統與熱學方面的內容聯系起來，對系統的運行情況進行測量，合理控制系統的發電量，減少經濟消耗，提高企業的經濟效益。

3.2 應用節能理論

為了使火電廠熱工自動化系統能夠合理應用自動控制系統，需要應用節能理論，具體表現在：第一，為了改善我國空氣質量，需要對火電廠進行合理管理，使其能夠在改善發電能力的同時，達到節能減排的目的。例如：技術人員可以將發電廠設備運行方式進行整理，并繪制出運行方式圖像，并對系統中存在問題的部分進行研究，找到資源消耗量大的原因，并在這一部分應用智能控制系統，使鍋爐在燃燒的過程中，形成循環燃燒系統，提高系統運行的效率，并達到節能環保的理念。第二，為了能夠達到節能環保的效果，技術人員可以先將自動控制系統安裝到系統中，并將運行監控設備與火電廠熱工自動化系統相連接，通過這樣的方法，技術人員能夠及時了解系統的運行情況，并及時調整系統的運行情況，降低資源消耗量。

3.3 提高技術人員綜合能力

為了使火電廠熱工自動化系統能夠合理應用自動控制系統，需要提高技術人員的綜合能力，具體表現在：第一，由于部分技術人員的專業能力不強，難以了解自動化系統的運行情況，為了改善這一問題，需要管理人員提高招聘標準。例如：在招聘的過程中，需要對應聘者的技術能力、工作經驗等方面進行考察，將工作能力較強的應聘者留下，并在入職之前，為其講解系統的控制方法、管理制度等，使其能夠在入職之后，快速投入到工作崗位中，促進電廠發電能力的進一步提高。第二，由于電廠方面的知識在不斷發展，為了使企業能夠進一步提高系統的控制能力，建筑企業需要定期對技術人員進行培訓。例如：管理人員可以聘請火電廠熱工自動化系統方面的專家為其培訓，通過先進的自動控制技術、管理系統等方面進行培訓，使技術人員能夠提高綜合能力。另外，在培訓的過程中，還可以為技術人員培訓安全知識，促進發電廠的持續發展。

四、結語

隨著自動化技術和自動控制理論的不斷成熟和廣泛應用，火電廠熱工自動化程度也越來越高，但是隨之而來的是火電廠運行成本、設備運行穩定性、技術更新速度加快，火電廠在國內經濟發展常態化的形勢下，必須不斷地加強自動控制理論應用和自動化設備的更新，才能保證企業能夠在激烈的市場化競爭中持續發展。

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