火電廠熱工自動化中自動控制理論的應用

神華國能寧夏煤電有限公司 張 曉

隨著我國經濟水平和科學技術的不斷提升，在火力發電技術方面有了很大的進步。特別是現今我國正處于一個自動化技術高速發展的時代，將改革的重心放在火電廠熱工自動控制理論的應用上面，極大地促進了火電廠熱工自動化的快速發展。從根本上來說火力發電廠是人們日常生活的基礎設施。不管是人們的衣食出行還是社會的經濟發展，都是離不開火力發電廠行業。把自動化自控理論加入到火電廠熱工自動化中是非常重要的，它不管是對現代化科技上的進步還是經濟社會的發展都起到了推動的作用。火電廠熱工自動化中自動控制理論應用是目前自動化設備與技術推進的中心，也是需要相關工作人員進行進一步研究的重點工作。

1 火力發電廠熱工自動化的研究現狀

1.1 火力發電廠熱工自動化的設備出現問題

從根本上來說，火力發電廠的熱工自動化設備目前還處于一個不太成熟的狀態。對于一些問題的出現相關人員并沒有一個去思考為什么會出現這樣問題的原因的思維，也沒有找到符合火電廠自動化設備保持一種良好工作狀態的辦法。就目前的問題來看，火力發電廠的熱工自動化設備往往會由于大量的工作原因造成一些損壞，并且火電廠的自動化設備是很復雜的，它涉及著信息技術和自動化設備以及設備器材。不管是自動化設備的零件設施還是材料都是有相關的特殊規格和運行環境要求的。例如：火力發電廠的一些設備中，對于鍋爐這一設備的自動化參數規格要求會相對高。如果一旦出現損壞維修的情況在整修時會很復雜，零部件的規格問題也會成為主要問題。而火力發電廠在運行過程中自動化設備中的零部件規格是需要完全貼合設備的參數信息進行安裝的。就火力發電廠目前自動化設備管理的現代化研究來說，主要是自動化設備目前還沒有一個很成熟的工作狀態和高效的工作質量。特別是在自動化設備的性能和控制體系上面，還會受到成本因素的影響。

1.2 DSC在熱工自動化自控中應用廣泛

在火電廠熱工自動化自控中，DSC在主廠房的應用是非常廣泛的，特別是在輔助車間初始階段對于DCS系統的應用最為廣泛。同時DSC系統的價格成本在整個自動化自控中的成本也是比較高的。所以要想去使用DSC系統就需要先考慮它的成本價格問題。在價格沒有辦法壓縮的基礎之上只有把DSC系統的性能進行增加，例如：對于DSC系統的信號模擬量和運行狀態上面進行一定的高要求。其中根據調查我們可以發現，DSC系統的應用主要存在于“發電機、鍋爐”等大型設備中，所以DSC系統在熱工自動化自控應用范圍和作用性是非常大的。這就需要相關工作人員去進一步的提高DSC系統的性能，從而達到降低成本的作用。

1.3 周期壓力出現變化

在火力發電廠中的應用設備中最主要的就是鍋爐，而鍋爐在整個運行過程中我們需要考慮的就是壓力和周期的變化。工作人員通常使用AP論的方式去描述壓力差的論域，對于壓力差太大的論域就需要去改變它的工作狀態。根據調查可以發現鍋爐的燃燒周期和負荷都是隨著運行工作狀態進行改變的，并且改變的趨勢是保持一種周期化的變化。所以要想利用這一特點增加鍋爐的燃燒工作效率，可以去選擇調節鍋爐的狀態或者是改變煤質等的方式去進行推進熱工自動化系統的使用。再加上在火力發電廠運行過程中需要考慮到的因素還有隸屬度函數曲線出現交錯、重疊、使用模糊等情況，這是因為適應參數變化的存在，使得它產生的魯棒性比較強才導致的。所以在火力發電廠熱工自動化的現狀就是周期壓力出現變化不便于自動化的去控制整個工作進展的狀態。

1.4 測量鍋爐汽包的液位時汽包液位作為被控制對象

汽包液位是這個火力發電廠熱工自動化自控系統中首要去測量的對象。根據調查發現在測量鍋爐汽包液位時，往往會出現一些出口蒸汽流量突然變大，或者是供水流量變小的情況，這都是由于在不同的時間段鍋爐不能及時的做出反應所造成出來的現象。而由于發生的時間段鍋爐，它所產生的熱量值沒有被鍋爐感受到，內液體大量汽化最終會造成鍋爐整個平衡能力不足。所以在進行測量鍋爐汽包液位時，汽包液位往往會被作為控制對象，通過液位的測量值來改變整個鍋爐燃燒的狀態。

2 火電廠熱工自動化中自動控制系統的重要作用

2.1 高級算法模塊逐漸豐富

隨著火電廠中熱工自動化自動控制系統理論的加入，在工作過程中過多的去使用了一些高級算法模板，這是相比傳統的火力發電廠有所進步的一大內容。由于我國科技水平的不斷發展在自動化技術方面也進行了不斷的完善和創新，特別是對于一些高級算法模板的增加，也一定層面的提高了整個火電廠熱工自動化系統的完善工作。在高級算法模板逐漸豐富的狀態之下，火電廠熱工自動化技術會更快地與計算機，網絡信息技術相對接，實現一種生產信息與網絡信息相對接的工作狀態，從而保證整個火電發電廠在熱工自動化這一方面，它的生產效率和生產安全性以及穩定性都有所大幅度的提升。同時對于相關的工作人員來說也降低了一定的工作強度和減輕了一定的工作內容[1]。

2.2 熱工自動調節理論多元化發展

在火力發電廠中加入熱工自動化自動控制系統，讓整個熱工自動調節理論變得更加多元化，同時這對于整個理論的發展來說，也有著很大的幫助。由于目前我國正處于一個科技發展的新時代在自動化技術方也進行了不斷的提升，特別是目前我國火電廠在控制設備中往往會選擇一種PID的調節方式為基礎，借助計算機和網絡信息技術的方式，去整體性的提高智能方向和現代控制理論的結合工作，把DCS系統整體性大大提升。例如：近幾年提出的控制系統已預測控制（GPC）為基礎的相關技術中，就實現了測控鍋爐氣壓的目的以及精確控制了鍋爐汽溫。這對于整個鍋爐汽壓測量工作來說是一種進步，也是穩定了整個鍋爐內熱氣的平衡狀態。同時邱忠宇提出的一項新技術，以模糊神經網絡算法為基礎診斷火電汽輪機出現的故障。這些都是火電廠熱工自動化中自動理論的加入使自動調節系統作用有了更好的發展的重要事例。在我國的火電廠熱工自動化發展過程中，需要去考慮到的人力、物力以及財力等等方面都是為了去提升火電廠熱工自動化自動控制理論的多元化發展[2]。

2.3 信息管理系統得到擴展

其中還有一點特別重要的就是信息管理系統會得到一定的拓展。火電廠熱工自動化自動控制系統得到了提高，他所面臨到的信息問題也會有所擴增。特別是目前當火電發電廠自動化控制技術與信息網絡技術相結合的一種狀態中，所涉及到的信息管理系統是一種綜合性的管理系統，不僅僅是對于火電發電廠的自動控制系統進行一個信息管理，還要對相關的計算機技術理論依據進行管理，其中最主要的還有DCS系統相關信息進行管理，在火電廠熱工自動化自動控制系統中，信息管理系統會得到相應的擴展，這種擴展的方式不僅讓火電廠的作用性加大，同時還方便了人們的日常生活提高了人們的生產生活質量。例如：相比之前傳統的火力發電廠，人們只是單單的知道火電廠作用最直觀的目的，并沒有對于這方面有過深的了解。這對于人們在使用過程中就會出現一定的誤區，而當信息管理系統得到擴展之后，更大程度的去了解到了整個火力發電廠的自動化運用原理，在生活中運用過程中也會明白它的使用方法。

2.4 有利于火電廠產業結構的調整

把火力發電廠的熱工自動化自控系統進行提高，有助于火電廠產業結構的調整。由于目前我國正處于一個科技發展的時代，火力發電廠如果不得到進一步的提升，那么就會對于整個時代的發展來說有所落后，而提升熱工自動化自控系統也是幫助火力發電廠產業結構進行一個調整，由傳統的模式調整為更加智能化的產業結構，是一種可持續性發展理念的深入，也是發電廠協調發展的有效措施。特別是在十一五期間我國對于實施“關小”步伐戰略的重視，也說明火電廠建設這一方面需要把資源優質配置放在首位的基礎之上，布局需要更加合理協調。比如：如果火力發電廠的發電率小于四千萬千瓦，火電廠就會被停掉的事實就說明了整個產業結構需要調整以及需要去做出較大的改變。

3 火電廠熱工自動化中自動控制理論的應用

3.1 明白自動控制理論應用的主要作用

在火電廠熱工自動化自動控制理論應用這一方面首先要明白，熱工自動化技術是一項科技性比較高、綜合能力比較強的新技術。它的主要基礎工具就是智能儀表儀器、計算機設備、熱力學參數技術等，主要目的就是利用這些自動化技術和信息網絡技術，全面性的去能夠及時掌握到熱工自動化工作時的一種動態變化。根據具體的動態情況去做出一些調整和工作改變，從而讓整個火電廠的發電質量和效率得到提高。而這種調節之下的火電廠發電工作產率和效率都會有所提高，整個工作過程都會呈現一種安全性和穩定性的狀態。其中還有一大作用就是減少了成本的投入和減少了一些燃料的損耗，更加去貼合了我國綠色社會發展的理念。從一定程度來說火電發電廠工作是一種高危險的工作崗位，會對于相關工作人員造成一定的傷害。所以在推進火電發電廠熱工自動化自動控制方向上，也是為了去減少和降低火電廠對于工作人員的傷害。

3.2 自動化技術得到完善和發展

從根本上來說去推進火電廠熱工自動化自動控制理論的應用可以使我國的自動化技術得到完善和發展。特別是當新的工作原理和工藝流程以及工作技術，工作設備被逐步應用的時候，就會發現相比傳統的工作狀態自動化工作狀態對于火電廠來說會能把一些性能進行提高。目前自動化技術得到提高的主題方向就是節能增效和可持續性發展，在這種主題之下的自動化技術會更加趨向于智能化，從一定程度上來說也是火力發電廠向智能化進展的過程，特別是目前一些無線化預警事件，一體化網絡測量以及透明化控制原理這些都是自動化技術與智能化科學技術的結合。在這種結合之下技術不管是面對的工作人員還是整體性都會有很大的幫助[3]。不得不說在完善和發展過程中也要去考慮設備的質量管理問題，這才是最集中、最基本的問題。而對于目前來說如果想解決火力發電廠自動化中出現的問題，最主要的就是把火電廠工程整個質量有所提高。同時對于一些施工設備需要工作人員進行定期的檢查，對于相關人員的知識專業和素養要進行培訓和提高，這都是必不可少的。對于火電廠工程的質量方面負責人一定要嚴格把控。相關管理人員要設定一定的行為規范來保證工作人員對于火電廠工程質量上面的管理，這樣才能把自動化技術進行更好的完善和發展。

3.3 熱工儀表非線性特性校正方面的應用

對于火電發電廠來說，在熱工儀表非線性特性校正方面的應用是整個火電發電廠發展過程中精確度要求最高的工作內容。特別是在儀器的一些非線性熱性方面要保障高精度的儀表的同時需要去降低非線性熱性對于火電發電廠的影響，進而推進整個火電廠的生產效率。根據調查我們可以發現一些非線性熱性對于火電發電廠的節流式電表和熱電偶溫度儀表的精準度和自動化生產效率都會有所影響，其中火電發電廠中的溫度儀表和熱電勢與溫度都是非線性熱性。而目前熱工儀表非線性特性校正方面的應用主要方面就是針對校正熱工自動化設備的精準度入手，確保儀器的精準度達到國家的標準和生產要求，進一步的提升和校正自動化設備的基礎性能。全面提高非線性特性這方面的自動控制理論知識內容，才能保證線性特性的自動化技術達到一定的水平。不僅如此還要去利用一些自動化技術手段和設備把相關的信號和設施進行一個整合。借助理論知識的基礎上推進整個自動化控制理論的應用。把一些校正處理工作結合計算機網絡的方式加強信號方面的傳導工作以及利用一些空間處理的方式實現一些線性化工作開展。特別是對于信號的處理和轉換建立在計算機基礎上實現線性化自動化設備整合。

3.4 主蒸汽壓力特性調節方面的應用

對于火電發電廠來說，它的壓力特性是比較重要的。為了保障火電發電廠一些設備例如：汽輪機、發電機以及鍋爐等都需要去調節主蒸汽的壓力特性。在火電發電廠的自動化系統運行過程中要保持一定的監測壓力在線狀態，這種在線狀態不僅對于自動化系統維護起到一定的幫助作用。當然不僅是對于火力發電廠的具體設備，還對于運行人員在處理壓力的調節工作提供了一定的幫助作用。在綜合管理主蒸汽壓力系統運行過程中主要還是以工作人員監察為首選方式。現代化的主蒸汽壓力特性調節應用需要去進行一些簡單設備和系統管理設備相結合，通過進一步的獲取機組運行狀態和強支持的方式去提升火力發電廠整體的工作效率和維修效率。

4 結語

總而言之，伴隨著自動控制理論在火電廠熱工自動化中的廣泛應用，智能檢測控制生產過程逐步得到實現。使得電力企業生產效率大大提高的同時，還大力縮減了物力、人力、財力，這有利于電力企業向現代化方向進行轉型，為我國火力發電廠事業的發展提供了有力的技術支撐和理論指導。火力發電廠設備在自動化自控理論知識上面進行應用的必要性主要體現在對于火力發電廠的工作效率和工作質量上面，所以自動化理論在火電發電廠的應用與實用價值有著直接的關系。