火電自動控制優(yōu)化設計研究

翟傳旭

摘 要：火電控制系統(tǒng)在我國的重工業(yè)中已經(jīng)基本得到了應用和普及，其產(chǎn)量逐年增加。火電領域為了滿足市場的用電需求和社會發(fā)展的需要，應該不斷的優(yōu)化火電自動控制設計，從而推動火電廠產(chǎn)生更大的經(jīng)濟效益。但是，在生產(chǎn)過程中，火電自動控制系統(tǒng)仍然存在著很多的問題，仍然有較大的優(yōu)化和提高效率的空間，本論文在闡述火電自動優(yōu)化控制系統(tǒng)的重要意義的基礎上，對存在的問題提出了相應的優(yōu)化對策，希望能夠從整體上提高電廠的經(jīng)濟效益。

關鍵詞：自動控制系統(tǒng)；火電；問題；優(yōu)化對策

火電自動控制系統(tǒng)的設計的普及度很高，設備控制原因和方法的使用都很相近，在使用過程中出現(xiàn)的問題可以及時的按照預定的解決方案解決。火電廠自動控制系統(tǒng)的設計中，鍋爐的設計決定了發(fā)電廠的發(fā)電效率，同時也關系到空氣污染的程度和環(huán)境保護的質(zhì)量。

1 火電自動優(yōu)化控制系統(tǒng)的重要意義

燃燒控制系統(tǒng)作為電廠鍋爐的主控系統(tǒng)，其包括燃料控制系統(tǒng)、風量控制系統(tǒng)、爐膛控制系統(tǒng)，目前大部分電廠仍然采用PID進行控制。該系統(tǒng)由主蒸汽壓力控制和燃燒率控制組成串級控制系統(tǒng)，控制燃燒、送風量、引風量等，子控制系統(tǒng)分別通過不同的測量和控制手段來保證機組的經(jīng)濟燃燒和安全燃燒。鍋爐燃燒自動控制系統(tǒng)，任務是使燃料燃燒所提供的熱量適應外界對鍋爐輸出的蒸汽負的要求，同時還要保證鍋爐安全經(jīng)濟運行。目前，通過自動控制優(yōu)化設計后，會減少煤炭使用并降低相應污染系數(shù)。以往工業(yè)鍋爐通過人工結(jié)合儀表監(jiān)控，無法達到較為滿意的結(jié)果。現(xiàn)在通過計算機的控制，可以自定設置參數(shù)，運算方法科學且靈活，相較以往模糊判斷，具有很大的提高，這是傳統(tǒng)儀表和人工監(jiān)測無法實現(xiàn)的。鍋爐溫度檢測控制系統(tǒng)中使用自動控制系統(tǒng)，改善了對鍋爐的監(jiān)控品質(zhì)，提高了平均熱效率，從而節(jié)省了能源和減少了污染。自動控制包括對主機、輔助設備和公用系統(tǒng)的控制。熱工控制系統(tǒng)的功能是控制各種熱工過程的參數(shù)，包括溫度、壓力、流量、液位（或料位）等，使其處于最佳狀態(tài)，以達到火電廠的安全、經(jīng)濟運行。燃料量控制作為鍋爐控制中最基本的系統(tǒng)之一，因為煤量除對主汽壓力影響外，同時也對送風、引風情況造成一定影響。

2 火電廠自動控制系統(tǒng)存在的問題

2.1 抗干擾能力過差

自動控制系統(tǒng)是一個非常復雜的系統(tǒng)，其內(nèi)部由非常精密的測溫儀、分散儀、自動積水系統(tǒng)、溫控系統(tǒng)等組成，這些系統(tǒng)對運行環(huán)境的要求極高，一旦遇到較強的電磁波和電子元器件電容干擾就會出現(xiàn)紊亂。且這個系統(tǒng)體積龐大，跟外部接觸面積大，較容易受到環(huán)境的影響。

2.2 調(diào)節(jié)器反應時間偏慢，系統(tǒng)對執(zhí)行命令的反饋和反應時間變長

火力發(fā)電廠的調(diào)節(jié)器如果在標稱值不等于測量值時，輸出值會發(fā)生起伏，當調(diào)節(jié)器的上漲幅度達到最高值或者下跌幅度達到最低值時，輸出值才會固定下來，但在達到上限的過程需要時間，所以會讓調(diào)解器的反應動作看起來很慢，系統(tǒng)響應指令的時間也會變長，這會對發(fā)電帶來負面影響。

2.3 在采用性能分析法中得出的結(jié)果不準確

對火力發(fā)電廠的自動控制系統(tǒng)的分析通常采用最小方差控制，這種方法在評價結(jié)果中顯出出來的優(yōu)勢顯而易見，此外，由于這種方法需要采集自動控制在運行過程中所有數(shù)據(jù)，計算得出方差結(jié)果來評估系統(tǒng)性能，因此這種方法能夠帶來非常豐富的數(shù)據(jù)信息，通過采集的這些信息能夠?qū)C器在運行過程中出現(xiàn)的偏差進行分析，找出產(chǎn)生偏差的原因，對癥下藥，采取針對性的措施予以解決。采用這種方法也有其弊端，這種方法的成功建立在控制器平穩(wěn)運行的基礎上，但是如果機器運行不穩(wěn)定或者檔機，那么這種方法將無法采集數(shù)據(jù)，因此無法作進一步的分析。

3 火電自動控制設計優(yōu)化對策

3.1 對控制系統(tǒng)內(nèi)部組織框架進行及時更新

自動控制系統(tǒng)是一個復雜的系統(tǒng)，內(nèi)部架構(gòu)組織非常繁雜，是多個組織框架和部件的集合體，因此為了讓機器運轉(zhuǎn)更加有效率，需要對系統(tǒng)內(nèi)部各個組織框架進行更新，不斷監(jiān)控機器運行時的狀態(tài)，及時發(fā)現(xiàn)問題，及時處理問題。在設備工作過程中，需要有高層制定完善的運行計劃和更新計劃，有專業(yè)人員對系統(tǒng)進行不定時的更新和維護，讓系統(tǒng)自始至終保持高效率運轉(zhuǎn)的狀態(tài)。數(shù)據(jù)采集是了解系統(tǒng)運行狀態(tài)的最好手段，需要在系統(tǒng)內(nèi)部設置監(jiān)控儀，通過電腦PC端顯示的方式來監(jiān)控內(nèi)部系統(tǒng)的運行狀態(tài)，采用先進的掃描儀對系統(tǒng)進行掃描，測量出的數(shù)據(jù)及時反饋到總控室，專業(yè)人員能夠?qū)@些數(shù)據(jù)進行分析，結(jié)合屏幕顯示技術、掃描數(shù)據(jù)技術、數(shù)據(jù)采集技術等維持設備高效率的運轉(zhuǎn)。

3.2采用誤差檢測技術

這種技術通過分析系統(tǒng)運行過程中的方差來檢測系統(tǒng)的性能，通過機器的實際測量值跟標稱值進行比對，找出偏高或者偏低的原因。在實際運行過程中，測量值會圍繞著標稱值上下浮動，而標稱值也不能過于呆板的設定，可以設定一個標稱值范圍，一般去標成指上下浮動1%即是正常范圍，如果超出這個波動范圍，就預示著系統(tǒng)出現(xiàn)故障的可能性較大。

3.3 引進AGC管理模式

火力發(fā)電廠的AGC系統(tǒng)已經(jīng)超出了單純的控制和發(fā)電技術范疇，它已經(jīng)延伸到電力分配和電力運輸?shù)拳h(huán)節(jié)，是一個涉及面極廣、實現(xiàn)功能極多的系統(tǒng)，它功能強大，涉及的技術含量也很高，因此要想完整的發(fā)揮AGC系統(tǒng)功能，需要火力發(fā)電廠增加投入，實現(xiàn)火力發(fā)電各個環(huán)節(jié)的自動化，這樣才能讓AGC系統(tǒng)物盡其用，發(fā)揮出最大威力。

3.4 引入單片機控制程序

火力發(fā)電廠要想控制成本，降低人力成本的投入，同時減少人為帶來的誤差，提高運轉(zhuǎn)效率，就必須要在自動控制系統(tǒng)上下功夫，盡可能實現(xiàn)全自動發(fā)電，而自動化技術離不開單片機技術，單片機自動化控制系統(tǒng)在火力發(fā)電廠自動化系統(tǒng)中應用極為廣泛，有效取代了人力操作，避免了人為的失誤。PLC是一種較為初級的自動化控制技術，內(nèi)部含有功能模塊，能夠?qū)δK進行設計和編程，多個模塊組合在一起，就成了一個集成芯片，這個集成芯片體積較小，但是功能卻非常強大，使用全過程傻瓜式操作，在處理火電廠排污上起著重要作用。目前應用比較廣泛的單片機控制系統(tǒng)是氣力除灰以及空調(diào)自動溫控系統(tǒng)，讓發(fā)電效率大幅提供的同時還降低了設備的磨損率，且單片機程序設備非常穩(wěn)定，受到周圍電信號和電磁波的干擾較小，抗干擾能力強，具備較強的安全性能。

3.5 采用集散控制系統(tǒng)

集散控制系統(tǒng)在實際使用中非常靈活，能夠?qū)刂葡到y(tǒng)進行分散或者幾種處理，系統(tǒng)響應指令時間短，響應速度非常快，組態(tài)方便，抗干擾能力強，在復雜的電子元器件環(huán)境中，能夠有效抵抗電磁波的干擾，具備較強的可靠性。能夠在生產(chǎn)過程中充當電子眼的角色，對生產(chǎn)過程進行全程監(jiān)視，應用集散控制系統(tǒng)可以實現(xiàn)在總控室中通過視頻監(jiān)控故障報警系統(tǒng)、溫控系統(tǒng)、檢測系統(tǒng)等是否處在正常運行狀態(tài)。

4 結(jié)語

火電廠的自動控制系統(tǒng)是電廠經(jīng)濟效益的決定原因之一，對自動化控制系統(tǒng)設計的優(yōu)化是與新常態(tài)經(jīng)濟戰(zhàn)略相符合的，起到了節(jié)能減排的作用，是可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略的具體體現(xiàn)。當前，自動化控制設計應該以提高電廠的發(fā)電量和經(jīng)濟效益為中心，在自動化控制運行的條件下，充分發(fā)揮人的積極因素和設備的最大作用，實現(xiàn)企業(yè)效益的最大化。自動控制設計的優(yōu)化除了起到了節(jié)能減排的作用之外，還能以燃料量的變化為依據(jù)，針對不同的變化來選擇送風量，起到自動調(diào)節(jié)作用，這樣可以提高資源的利用率，還可以起到增加發(fā)電量的作用，做到物盡其用。自動控制系統(tǒng)設計是火電發(fā)電廠的重要攻堅區(qū)域，可以做到推動火電發(fā)電的可持續(xù)發(fā)展，降低對環(huán)境的污染，因此企業(yè)和當?shù)氐恼块T應該大力重視和支持設計的優(yōu)化工作。

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