自動控制理論在發(fā)電廠熱控專業(yè)中的合理運用

白靜平

[摘? ? 要]科技的發(fā)展與進步提高了我國的社會生產(chǎn)力，加速了企業(yè)轉(zhuǎn)型升級的建設(shè)進程。企業(yè)的發(fā)展建設(shè)離不開安全穩(wěn)定的電能支持，電力系統(tǒng)的安穩(wěn)性與高效性既影響著企業(yè)的生產(chǎn)制造效率，也影響著社會經(jīng)濟的穩(wěn)定發(fā)展。自動化熱控系統(tǒng)是確保電力系統(tǒng)安穩(wěn)運行的有力保障，其在電力系統(tǒng)故障預(yù)警、故障檢修、參數(shù)調(diào)整、抗干擾等方面起著關(guān)鍵的作用。文章首先介紹了自動控制理論與發(fā)電廠熱控專業(yè)的概念，接著介紹了自動控制理論在發(fā)電廠熱控專業(yè)中的實際應(yīng)用，最后提出了有助于發(fā)電廠熱自動化熱控系統(tǒng)有序運行、高效運作的策略建議。

[關(guān)鍵詞]自動控制理論;發(fā)電廠;熱控系統(tǒng);運用

[中圖分類號]TM621 [文獻標志碼]A [文章編號]2095–6487（2021）09–0–02

[Abstract]The development and progress of science and technology has increased the social productivity of our country and accelerated the construction process of enterprise transformation and upgrading. The development and construction of an enterprise cannot be separated from the support of safe and stable electric energy. The stability and high efficiency of the power system not only affects the production efficiency of the enterprise， but also affects the stability of the social economy. The automatic thermal control system is a powerful guarantee to ensure the stable operation of the power system， and it plays a key role in the power system fault warning， fault maintenance， parameter adjustment， and anti-interference. The article first introduces the concept of automatic control theory and power plant thermal control specialty， then introduces the practical application of automatic control theory in power plant thermal control specialty， and finally proposes to help the orderly operation of thermal automation and thermal control systems in power plants. Strategic recommendations for efficient operation.

[Keywords]automatic control theory; power plant; thermal control system; application

1 相關(guān)概念界定

1.1 自動控制理論

顧名思義，自動控制就是不需要人為干預(yù)，由機器、人工智能、網(wǎng)絡(luò)組成的系統(tǒng)來實現(xiàn)對設(shè)備運轉(zhuǎn)的管理、操控的一種方式。自動控制能夠立足于設(shè)備運轉(zhuǎn)的特征、現(xiàn)狀來下達一些科學(xué)合理的指令，來對設(shè)備的各項參數(shù)進行調(diào)整，從而實現(xiàn)對設(shè)備啟停、動作、速度、幅度等內(nèi)容的控制，確保設(shè)備始終處于健康有序的運作狀態(tài)，以此來提升整個設(shè)備系統(tǒng)的安全性、穩(wěn)定性，提升整個設(shè)備系統(tǒng)的使用壽命及抗干擾能力。目前，學(xué)術(shù)界有關(guān)自動控制理論的界定暫時沒有統(tǒng)一定論，但學(xué)者們一致認為自動控制理論具有極大的應(yīng)用價值，其能夠解放企業(yè)的生產(chǎn)力，幫助企業(yè)節(jié)省人力資源。如何促進自動控制理論與發(fā)電廠熱控專業(yè)的有機融合是值得且需要深入研究的。

1.2 發(fā)電廠熱控專業(yè)

發(fā)電廠熱控專業(yè)是一門綜合性較強、實踐性較強的學(xué)科，該學(xué)科對從業(yè)人員的專業(yè)技術(shù)能力有著較高的要求。具體分析，發(fā)電廠熱控專業(yè)涉及的知識很多，覆蓋的學(xué)科范圍很廣，其包括熱工參數(shù)調(diào)整、儀表的測量安裝、計算機技術(shù)、控制技術(shù)、模擬電子、單片機、電力工程等諸多學(xué)科領(lǐng)域的知識。了解自動控制理論能夠幫助發(fā)電廠熱控專業(yè)的相關(guān)人員更高效地發(fā)揮出該學(xué)科專業(yè)的價值和功能，確保相關(guān)人員能夠?qū)Πl(fā)電廠熱控環(huán)節(jié)的常見故障、運轉(zhuǎn)原理、故障定位、故障檢修、參數(shù)調(diào)整方法等內(nèi)容有全面深刻的了解，確保發(fā)電廠能夠健康有序地正常運轉(zhuǎn)，為企業(yè)的生產(chǎn)提供高質(zhì)量的電能。

1.3 發(fā)電廠熱控專業(yè)中涉及的自動控制理論

目前，國內(nèi)主要還是以火力發(fā)電的發(fā)電形式來為社會發(fā)展提供電能。在進行火力發(fā)電的過程中，很多機器設(shè)備的運行參數(shù)會出現(xiàn)波動，設(shè)備也會變得不穩(wěn)定，會影響最終的電能質(zhì)量。將自動控制理論應(yīng)用于發(fā)電廠熱控環(huán)節(jié)內(nèi)，能夠借由網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)來實現(xiàn)對設(shè)備參數(shù)的跟蹤、微積分計算及參數(shù)管理調(diào)整，這就是我們常說的PID控制，進而最大程度地消除設(shè)備參數(shù)不穩(wěn)定產(chǎn)生的負面影響，確保整個發(fā)電系統(tǒng)能夠正常有序地處于穩(wěn)定的工作狀態(tài)。

2 自動控制理論在發(fā)電廠熱控專業(yè)中的應(yīng)用體現(xiàn)

2.1 在準備工作中的相關(guān)體現(xiàn)

為了確保自動控制理論的功能、價值能夠在發(fā)電熱控專業(yè)得到最大程度的體現(xiàn)，彰顯系統(tǒng)的實效性與智能性，就必須重視前期的準備工作。相關(guān)工作人員需要對自動控制理論以及發(fā)電熱控專業(yè)的概念、內(nèi)涵、價值、應(yīng)用要點、注意事項、實施路徑等內(nèi)容有系統(tǒng)全面的認知，要了解熱控專業(yè)與自動控制理論的邏輯關(guān)系，精準定位自動控制理論在熱控專業(yè)中的應(yīng)用部位、應(yīng)用環(huán)節(jié)及應(yīng)用流程，了解其控制設(shè)備運轉(zhuǎn)參數(shù)的原理和方法，確保整個自動控制系統(tǒng)設(shè)計的科學(xué)性與嚴謹性。相關(guān)人員要通過對儀器設(shè)備的實踐調(diào)研來了解發(fā)電廠發(fā)電過程中，這些儀器儀表設(shè)備參數(shù)變化的趨勢、規(guī)律以及產(chǎn)生的負面影響，然后以此為客觀依據(jù)，來科學(xué)地設(shè)計、調(diào)控自動控制系統(tǒng)，應(yīng)用自動控制理論，如此才能確保自動控制的適用性及實效性。具體的，要對燃料量控制水平進行自動化控制優(yōu)化，深入分析煤炭燃燒與蒸汽蒸發(fā)量參數(shù)的變化，思考燃燒量的有效設(shè)置內(nèi)容，并對后續(xù)良好的監(jiān)督與管理過程進行有效分析。舉例來說，要分析其中的蒸汽蒸發(fā)量，分析排查其中所存在的諸多不安定因素，有效減少安全事故發(fā)生的可能性。要在熱控系統(tǒng)裝備中創(chuàng)建熱控保護信息化系統(tǒng)，同時建立自動化系統(tǒng)設(shè)備，建立與計算機系統(tǒng)的聯(lián)動機制，爭取形成一體化系統(tǒng)運行數(shù)據(jù)信息體系，確保構(gòu)建有效的熱控保護系統(tǒng)。換言之，就是基于自身發(fā)展需求層面實現(xiàn)對系統(tǒng)安全運行穩(wěn)定性的有效調(diào)控，如此對促進火電廠自動控制系統(tǒng)優(yōu)化是非常有幫助的。

2.2 在接地問題中的相關(guān)體現(xiàn)

在發(fā)電廠熱控環(huán)節(jié)踐行應(yīng)用自動控制理論時，必須確保整個熱控環(huán)節(jié)及自動控制系統(tǒng)的安全性、穩(wěn)定性。其中，需要將整個自動控制系統(tǒng)接地，防止系統(tǒng)由于受到設(shè)備運行不穩(wěn)定的影響而出現(xiàn)電流過載、電火災(zāi)、短路、發(fā)電量過大等問題，以此來確保發(fā)電設(shè)備不會出現(xiàn)故障，保障設(shè)備的使用壽命。將各分散的子系統(tǒng)接地，以大地為基準可以有效降低各分散系統(tǒng)的安全事故發(fā)生概率，即使某個子系統(tǒng)出現(xiàn)了故障問題，也不會干擾其他系統(tǒng)的正常運營，如此就實現(xiàn)了借由自動控制理論來對發(fā)電廠熱控環(huán)節(jié)各設(shè)備、各子系統(tǒng)進行分散控制與統(tǒng)一控制，控制方法更加多元，選擇也更加靈活。

這里就分析發(fā)電廠熱控專業(yè)中的DCS系統(tǒng)接地技術(shù)。根據(jù)火電廠現(xiàn)場生產(chǎn)實踐結(jié)果證明，可采用“浮地”方式建立DCS系統(tǒng)，調(diào)整系統(tǒng)故障的相關(guān)技術(shù)內(nèi)容。這里主要參考了西門子自動化系統(tǒng)接地指南，主要對特殊工況進行分析，建立DCS控制系統(tǒng)“浮地”接地技術(shù)方式。利用西門子系統(tǒng)建立熱控PE接地保護系統(tǒng)，將PE作為熱控系統(tǒng)自動控制的主要基準電位，配合PE承擔系統(tǒng)基準點各項功能內(nèi)容，也就是要分析PE接地優(yōu)劣對系統(tǒng)穩(wěn)定性所產(chǎn)生的直接影響。例如分析PE系統(tǒng)柜中的接地匯流內(nèi)容，建立鍍錫銅排接地線技術(shù)體系，確保電纜接頭有效性。在接地問題方面，還要分析DCS控制系統(tǒng)中的接地電阻內(nèi)容，對儀表設(shè)備的接地端子到總接地線之間的導(dǎo)體連接點電阻進行綜合分析，建立連接電阻，確保儀表系統(tǒng)接地連接電阻被控制在1 Ω以內(nèi)。再者，就要對接地極的電位進行分析，了解接地極流入大地電流的對地電阻內(nèi)容，確保接地總干線兩端建立電阻聯(lián)合機制，確保儀表系統(tǒng)接地電阻在4 Ω標準范圍內(nèi)。最后，要對接地系統(tǒng)導(dǎo)線中的接地連線、接地分干線、接地干線等內(nèi)容進行分析，深入分析研究發(fā)電廠熱控專業(yè)中的接地環(huán)節(jié)各項技術(shù)問題。

2.3 在參數(shù)調(diào)整問題中的相關(guān)體現(xiàn)

使用自動控制理論來調(diào)控發(fā)電廠熱控環(huán)境中的運行參數(shù)時，是采用比例微分積分合理控制的方式來進行的，這需要相關(guān)人員有扎實的微分積分理論基礎(chǔ)，對各設(shè)備的運行參數(shù)、工作特征有深入的了解，完成對應(yīng)的參數(shù)調(diào)研及反饋工作，如此才能合理確定微分積分的融合比例，確保自動控制系統(tǒng)的精確性、穩(wěn)定性與合理性，進而保障設(shè)備的運行效率，保證發(fā)電廠的發(fā)電質(zhì)量。

在分析參數(shù)調(diào)整對自動控制技術(shù)應(yīng)用過程中，應(yīng)該對DCS控制系統(tǒng)進行分析，建立相對應(yīng)的上位數(shù)據(jù)參數(shù)分析系統(tǒng)與下位數(shù)據(jù)參數(shù)分析系統(tǒng)。其中上位系統(tǒng)負責(zé)總系統(tǒng)控制計算機數(shù)據(jù)內(nèi)容調(diào)整，其中也包括了對上位數(shù)據(jù)內(nèi)容的采集、存儲與處理。當控制計算機對DCS上位機進行全面控制過程中，就需要分析系統(tǒng)中的某些異常問題，發(fā)出預(yù)警予以處理，同時分析相關(guān)參數(shù)內(nèi)容。另外下位系統(tǒng)則主要針對PLC控制系統(tǒng)，保證PLC控制系統(tǒng)與DCS控制系統(tǒng)設(shè)備關(guān)聯(lián)技術(shù)體系，進而實現(xiàn)了DCS控制系統(tǒng)與現(xiàn)場設(shè)備的相互通信，保證上下位系統(tǒng)中的所有參數(shù)都能加入到動態(tài)監(jiān)控技術(shù)體系中，發(fā)揮各自價值作用。在引入DCS提高自動化生產(chǎn)操作智能化程度過程中，需要建立設(shè)備控制機制，確保傳統(tǒng)火電廠生產(chǎn)系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)對鍋爐控制技術(shù)內(nèi)容的全面自動化，滿足系統(tǒng)負荷變化調(diào)節(jié)的有效到位。在這一過程中，需要對火電廠生產(chǎn)最優(yōu)運行狀態(tài)進行分析，追求經(jīng)濟效益最大化。且這一自動化控制系統(tǒng)配置也希望通過電氣聯(lián)鎖保護裝置實現(xiàn)設(shè)備保護，建立連鎖保護機制。即鍋爐在自動化運行過程中，主要基于DCS鍋爐自動化控制系統(tǒng)建立現(xiàn)場控制器，滿足發(fā)電廠鍋爐溫度與傳感器、壓力傳感器以及液位傳感器之間的相互關(guān)聯(lián)機制，連接建立數(shù)據(jù)通道，收集大量數(shù)據(jù)資料內(nèi)容。

3 確保發(fā)電廠熱自動化熱控系統(tǒng)有序運行的策略

3.1 對熱控系統(tǒng)的邏輯進行優(yōu)化

熱控設(shè)備對于火電廠開展連鎖保護工作時，會出現(xiàn)測量的信號不穩(wěn)定的表現(xiàn)，電磁場中，其單點式測量信號極易因多種因素受到干擾與影響，而瞬間誤發(fā)信號的現(xiàn)象將會使得熱控保護出現(xiàn)誤動或是拒動的現(xiàn)象。主要就是在溫度與振動測量工作當中，熱控的保護誤動以及拒動的現(xiàn)象時常會出現(xiàn)。而變送器故障以及開關(guān)接觸不良等現(xiàn)象都是導(dǎo)致該問題發(fā)生的因素。受外部因素的影響，使得瞬間信號發(fā)生誤發(fā)問題，主要與熱控保護系統(tǒng)的控制邏輯有密切聯(lián)系。因其中有不足和缺陷問題，一般會因系統(tǒng)中的薄弱部分發(fā)生故障，將會對系統(tǒng)整體的安全性帶來影響。所以應(yīng)對熱控系統(tǒng)的控制邏輯進行改善，運用容錯式的邏輯形式來進行優(yōu)化，更要對那些故障高發(fā)的設(shè)備進行控制，從而設(shè)計出具有針對性的熱控控制邏輯，由此減少誤動以及拒動的現(xiàn)象出現(xiàn)。設(shè)計熱控保護控制體系中，相應(yīng)的硬件、定制和邏輯條件等都應(yīng)以滿足熱控保護要求為基礎(chǔ)，更好地增強熱控保護系統(tǒng)整體的安全性以及可靠性。

3.2 注重互鎖和閉鎖體系的優(yōu)化

互鎖和閉鎖屬于熱控系統(tǒng)中關(guān)鍵的功能，可以更為有效地確保邏輯的有效性。其最為重要的就是對汽輪機開展熱控保護工作。需要注重防止出現(xiàn)邏輯混亂現(xiàn)象，應(yīng)分開高加投入邏輯以及解列邏輯，在運用高加已投入，在由高加走解列的程序開展工作。防止在高加投入邏輯以及解列邏輯中出現(xiàn)相互迭加的現(xiàn)象。在實際的高加進口電動門的硬接線控制的回路中，要把開、關(guān)的力接點換成常閉的接點，由此來對開關(guān)控制的回路進行完善。直觀接入到故障的繼電器中，如果出現(xiàn)熱控故障的情況下，運用故障繼電器的動作來誘發(fā)故障的信號，讓高加進口的電動門實施開或關(guān)的指令。互鎖和閉鎖是火力發(fā)電廠中比較常用到的熱控保護技術(shù)。

4 結(jié)束語

研究自動控制理論與發(fā)電廠熱控專業(yè)的有機融合，可以確保自動控制理論在發(fā)電廠熱控環(huán)節(jié)得到合理的應(yīng)用，促進該理論功能價值的有效發(fā)揮，從而確保整個發(fā)電廠熱控系統(tǒng)的安全性、穩(wěn)定性，確保發(fā)電廠的發(fā)電規(guī)模、發(fā)電質(zhì)量得到有效的控制。因此，火力發(fā)電廠等相關(guān)企業(yè)要通過培訓(xùn)來不斷提升相關(guān)工作人員的專業(yè)素養(yǎng)，提高其自動控制理論水平，豐富熱控專業(yè)知識，確保對自動控制系統(tǒng)及熱控環(huán)節(jié)中各設(shè)備的運行參數(shù)、運作情況、安全問題、微分積分比例設(shè)計等內(nèi)容有透徹的了解，進而保障整個發(fā)電系統(tǒng)能夠持久地、健康地穩(wěn)定運作，延長所有電力設(shè)備的使用壽命。

參考文獻

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