智能控制在火電廠熱工自動化中的應用研究

［關鍵詞］智能控制；火電廠；熱工；自動化

［中圖分類號］TM621 ［文獻標志碼］A ［文章編號］2095–6487（2024）11–0024–03

熱工自動化指的是采用計算機系統及各種儀表與裝置，對火電廠的熱力生產過程進行監控，以確保其高效、經濟、安全運行。智能控制是一種控制方式，指的是可以模擬人類的智能行為，借助感知、記憶、學習等能力對復雜問題進行處理與決策?；痣姀S熱工自動化對控制方式的要求較高，應用智能控制技術具有可行性。

1智能控制技術

1.1模糊控制

模糊控制是常用的智能控制技術之一，其最初應用在蒸汽機控制領域。隨著科學技術的迅速發展，模糊控制技術不斷進步、完善，其應用范圍也在不斷擴大。模糊控制技術是對人的思維方式進行模仿，采取模糊推理方式，來實現對復雜系統的有效控制。模糊控制技術是以模糊推理為基本原則，采用模糊語言、模糊數學兩種表達形式，借助計算機系統，來實現模糊控制。模糊控制系統有著相對完整的循環控制結構，其具有下述幾項特征：①推理過程模仿人的思維方式處理控制問題，對數據精度要求不高，在復雜系統控制領域有著良好的應用價值；②無需建設高精準度的數學模型，憑借相關操作數據或操作人員的經驗便可以進行控制；③模糊控制技術有著較好的魯棒性，可解決傳統控制方式無法解決的時變系統、時滯系統及非線性系統的控制問題。

1.2神經網絡控制

神經網絡控制主要是模擬人腦神經元來實現控制，根據神經元的傳導方式，將數據信息有效聯系起來，并對數據信息進行傳播。神經網絡控制技術可根據神經元的聯絡、權值分布等情況，建立神經網絡模型，采取直接、間接的校正控制、預測控制實現系統智能控制目標。該模型為非線性模型，只需確保該模型的合理性、科學性，便可以有效解決各種非線性問題，得到理想的控制效果。

神經網絡控制技術可以同時對多項數據信息進行控制，這就意味著在火電廠熱工自動化系統中實際應用神經網絡控制技術時，可實現對輸入、輸出等信號的同步控制，容錯率相對較高，有利于提升系統控制的效率。此外，神經網絡控制具有記憶與存儲功能，可對已經處理過的數據信息進行自動化記錄，為后續系統控制提供可靠參考。

1.3專家控制

專家控制是將專家系統理論與技術、控制理論與技術有機結合起來的一種智能控制技術。在實際應用專家控制技術時，主要是模擬專家思維來對系統進行智能化控制。推理結構及專業數據庫是專家控制技術的兩個主要結構，專家控制過程是從專業數據庫中將知識選取出來，再放到推理結構中，根據某一邏輯原則進行推理，以實現智能控制目標。專家控制技術的主要優勢在于：①穩定性較好，即便控制條件不佳，如非線性環境、偏差量大等，也可以保持良好的控制穩定性；②靈活性較好，其可自主選擇控制率進行控制，同時可以設置為易控制、可調整的參數。

2智能控制在火電廠熱工自動化中的應用策略

2.1汽輪機控制

火電廠熱工自動化中，汽輪機發揮著重要的作用，為提升汽輪機控制效果，可采取智能控制技術。智能控制技術主要是采取自動化手段，提升對汽輪機的控制水平，確保汽輪機始終保持在最佳運行狀態，以提升生產效率，并降低能源消耗。智能控制技術可以在汽輪機控制中發揮下述幾項作用。

（1）用于預測汽輪機的負荷。實際應用智能控制技術時，可以通過分析、處理火電廠集中控制系統中的數據信息，來對下一個周期內汽輪機的負荷進行預判，并以此為根據，適當調整對汽輪機的控制，確保汽輪機負荷的合理性，避免由負荷過低或過高而導致的安全風險或不必要的能源消耗。

（2）用于汽輪機的壓力控制?；痣姀S熱工自動化中應用智能控制技術，可對汽輪機的壓力參數進行動態化監測、處理。同時，借助智能控制系統，可以對汽輪機的輸出壓力進行自動化控制、調整，減少壓力波動引起的能耗及其給系統穩定性帶來的不利影響。

（3）智能化調整汽輪機控制范圍。借助智能控制技術可實時監測、分析汽輪機的運行情況，同時智能控制系統可精確定位、監測各部位的運行狀況，在此基礎上對汽輪機進行有效控制，確保其在相應范圍內穩定、安全運行。

（4）智能控制技術可在汽輪機的運行調整與故障處理中發揮積極作用。汽輪機運行過程中應用智能控制技術，可以根據汽輪機運行狀況、故障狀況、實時監測數據等，對汽輪機的運行進行自動化調整與處理，可以提升故障處理的及時性、準確性，減少安全事故的發生。

目前，智能控制在汽輪機控制中得到了越來越多的應用，借助自動化技術，可提高汽輪機控制的效果，還有利于節能降耗。

2.2鍋爐控制

在火電廠的生產運行過程中，鍋爐發揮著重要的作用，是核心設備之一。為確?；痣姀S的長期、安全穩定運行，必須保障鍋爐始終處于穩定狀態。但是，鍋爐面臨的工況環境比較惡劣、多變，鍋爐本身的物力熱性相對復雜，這就給鍋爐控制系統設計提高了難度，傳統控制方式已經不符合鍋爐控制逐漸提升的要求。隨著智能控制在火電廠中的廣泛應用，當下火電廠鍋爐控制中也開始應用智能控制技術。傳統PID調節等鍋爐控制方式，僅能保障基本操作控制，針對鍋爐多變的工況無法實現有效控制，而在鍋爐控制中應用智能控制，通過有效的技術手段，可提升鍋爐控制效果。例如，可以采取模糊控制手段，對鍋爐控制目標進行模糊化處理，然后在知識庫中通過規則判斷和推理，選擇相應的控制行動，最終實現鍋爐控制目標。實際應用模糊控制手段時，可以采取模糊化關系、模糊化變量等途徑實現鍋爐控制。也可以采取模型控制手段，即建立鍋爐模型，并對鍋爐模型進行優化控制。借助鍋爐模型，可以描述鍋爐內的化學反應、質量傳遞、傳熱情況等過程，然后采取模型預測的方式實現對鍋爐的有效控制。在鍋爐控制過程中，可以應用模型預測控制、最優控制等控制策略。智能控制技術可以在鍋爐控制中發揮下述幾項作用。

（1）給水全程控制。在鍋爐控制中應用智能控制技術時，可以采取給水全程控制，以確保鍋爐供水的穩定性。鍋爐啟動、停止時，給水控制系統通常會發生明顯的時變性、非線性問題，不能通過數據模型進行控制。面對這樣的情況，可采取智能控制技術。例如，可借助多層神經網絡的模糊自適應PID 控制器，在鍋爐給水全程控制中，其可以借助神經網絡的自學能力在線提取、優化模糊控制規則，優化控制器隸屬度函數，并采取模糊推理的手段實現PID 參數Ki、Kp 和Kd的在線自整定，有利于提升給水控制系統的可靠性。

（2）燃燒過程控制。鍋爐燃燒系統在熱工自動化中發揮著重要的作用，其是一種控制復雜、波動較頻繁的系統，為實現對鍋爐燃燒過程的有效控制，可以采取專家控制這一智能控制技術。專家控制主要是利用推理結構開展正向推理，逐次評估數據庫中的數據信息，鍋爐燃燒過程涉及的數據庫包括故障診斷、工況判斷、送風調節及煤量調節等子集，通過采取模擬控制手段，可以減少不確定性控制問題的出現，有利于提高鍋爐燃燒系統控制的效率及穩定性。

（3）過熱氣溫控制。為確保鍋爐的穩定、安全運行，必須切實做好過熱氣溫控制。在過熱氣溫控制中，通常是采取冷卻水循環降溫的方式，但這種控制方式具有時滯性。面對這樣的情況，可采取神經網絡控制，以提升系統的抗干擾性能、適應能力，使其能夠對機組參數進行及時調整，提高過熱氣溫控制效果。

（4）加藥控制。加藥工作是確保鍋爐系統穩定運行的關鍵，其主要是在鍋爐中投加聯胺，以及時排除水中的CO₂、O₂，延緩設備的氧化腐蝕。同時，加藥過程中還會添加氨成粉，其可以對水的pH值進行調整，減少水系統腐蝕。但實踐發現，加藥數量會受到鍋爐水蒸發量的影響，傳統控制方式無法滿足精確控制加藥量的要求，面對這樣的情況，可采取智能控制方式。例如，可以采取模糊控制技術，采取模糊推理方式，實現對復雜系統的有效控制，減少外界因素的影響，提高加藥數量控制的精確度。

總之，在鍋爐控制中應用智能控制技術，可以提升鍋爐控制效果，減少能源消耗，有利于確保鍋爐的穩定、安全運行。

2.3余熱回收利用

火電廠生產過程中，會產生嚴重的環境污染及巨大的能源消耗。在環境污染問題與資源短缺問題日益加劇的背景下，節能減排已經成為全社會的共識?；痣姀S發展過程中也越來越重視綠色環保、節能減排，為此，可以對智能控制技術進行有效應用，實現余熱回收利用，提升綠色環保水平。

在火電廠熱工自動化中，余熱回收利用是智能控制發揮重要作用的領域之一。在余熱回收階段，應用智能控制技術，可以準確捕捉余熱；在余熱利用階段，應用智能控制技術，可以及時利用余熱，包括預熱新鮮空氣等，從而減少余熱對生態環境造成的不利影響。此外，對余熱進行回收利用，還可以為火電廠熱工自動化提供更多的能源。

總之，在余熱回收利用領域有效應用智能控制技術，可以為熱工自動化系統提供能源支持，確保其運行效率，還有利于節能、環保，符合可持續發展的要求。通過對智能控制技術進行科學運用，可以提高火電廠的經濟效益與環保效益。

2.4煙氣脫硫

在火電廠生產過程中，煙氣脫硫是污染物排放的關鍵環節，實現對煙氣脫硫的有效控制，具有重要的意義。但傳統控制方式下，煙氣脫硫系統具有操作復雜、效率較低、維護難度較大、能耗較高等問題。為此，應積極研究智能控制技術在火電廠煙氣脫硫系統中的應用策略，以提升對煙氣脫硫系統的控制效果。智能控制技術可以在煙氣脫硫中發揮下述幾項作用。

（1）智能噴淋控制。在煙氣脫硫中，智能噴淋控制是智能控制的主要應用途徑之一，其可以對煙道內脫硫劑的噴淋情況進行實時監測，明確脫硫劑噴淋的均勻度，并通過對噴淋位置、強度進行適當調整，來達到減少噴淋劑的不必要消耗、優化脫硫效果的目的。同時，根據燃燒條件及脫硫效果的變化情況，智能噴淋控制能夠對噴淋頻次、噴淋量進行智能調控，有利于實現整體脫硫效率的提升。

（2）智能灰斗排渣控制。在煙氣脫硫中應用智能控制技術時，還可以實現智能灰斗排渣控制，其主要作用是解決灰斗排渣周期問題。傳統控制方式下，灰斗排渣存在清灰量不精確、周期不穩定等缺陷，而應用智能控制技術之后，可以會灰斗數據進行實時監測，并以此為根據對清灰量、排渣周期進行動態化調整，從而實現清灰效果的提升。

總之，在煙氣脫硫中應用智能控制技術，可以提升煙氣脫硫系統的運行效率，提升脫硫效果，還有利于節約資源，降低成本，提升環保效益。

3結束語

智能控制技術主要包括模糊控制、神經網絡控制及專家控制這3種類型，每種智能控制技術都有各自的優點、缺點及適用范圍，在實踐中應結合實際對智能控制技術進行靈活選擇。但每種智能控制技術單獨使用均可能存在缺陷，必要情況下可聯合應用多種智能控制技術，發揮協同作用，提升技術應用價值。在火電廠熱工自動化中，可以將智能控制技術應用在汽輪機控制、鍋爐控制、余熱回收利用及煙氣脫硫等領域，充分發揮智能控制技術的優勢，提升系統控制效果，同時還可以起到節能減排的作用，有利于促進火電廠的健康持續發展。隨著科學技術的迅速發展，智能控制技術也會不斷優化、完善，未來能夠在火電廠得到更廣泛的應用，更好地提升火電廠生產的自動化、智能化水平。