自動控制理論在火電廠熱工自動化中的應用

張振坤 彭國梁 劉潤

摘 要：隨著我國科學技術的不斷發展，自動控制理論已成為火電廠熱工自動化應用中的重要內容，成為不可缺少的環節，越來越多的人們和企業更加重視其發展和應用。如今現代控制理論和計算機技術正在火電廠熱工自動化中得到了實際廣泛應用，更加體現了其重要性。本文重點探討自動化控制技術在熱工自動化中發揮的積極應用，從而進一步的對自動控制理論在火電廠自動化中的控制和作用展開分析和探討。

關鍵詞：自動化理論應用；火電廠熱工；自動化控制理論

0 引言

隨著科學技術的不斷發展，自動化技術被廣泛的應用于各個領域，如今自動化控制系統已廣泛流入到我國日前新建的火電廠之中，以前常規控制的老式火力發電廠也將進行自動化改革。目前的研究熱點就是將現代控制理論應用到過程系統中，可以大大的提高火電廠的自動化水平，同時還能夠有效提高火電廠的生產效率。

1 自動化控制理論簡介

控制理論和計算機技術的發展，大大促進了過程控制技術的提高?，F代控制理論正在火電廠熱工過程中得到實際應用[1]。早期控制理論主要的表現形式是以函數來描述系統的輸入和輸出關系，面對的主要研究對象集中為單輸入與輸出系統。主要由優化控制、預測控制、非線性控制、智能控制、自適應控制幾大板塊。保持機組的穩定運行并且隨時跟蹤電網負荷變化是火力發電機組控制中心問題，特別是保持主要參數波動不超過規程限值。研發初期，早期的科技人員大部分都是靠手工計算以及圖表的形式來設計和分析系統。現如今空間計算隨著計算機的發展突飛猛進，控制系統也由單向的輸入和輸出發生轉變，新出現的狀態空間法在以前的基礎上，提出了能控性和能觀性的觀念，現代控制理論便由此產生。

2 自動化控制系統的作用

自動化控制系統現如今發展的十分迅速，主要是以控制器和網絡為基礎的自動化系統。DCS采用的是分布式控制系統的結構模型，并沒有更高的管理信息系統，新型的PLC等其他設備的控制設備和傳統的DCS控制器均可采用。DCS的算法模塊相對PLC是及其便捷的，比如NT6000這樣設備及計算模塊的系統，其計算模塊能夠完成基本的設備控制和故障報警的功能，這項技術使軟件開發的效率大大提高。而PLC則缺乏這些方面的解決方案。而DCS最初的設計就是從系統需要的角度出發，系統的積累使其有大量的解決方案，在運行調試和遠程診斷方面也相對完善。

隨著電力事業的發展，國家對節能降耗工作越來越重視，因此火力發電行業也要進行一定的調整，在發展火力發電行業時要加強對火電電源的建設，優化資源配置，合理布置電力輸送，保證其供電可靠性。在現階段電力發展過程中，一些智能化、透明化、網絡化、無線化的新概念不斷提出，逐漸重視對自動化控制系統的開發和利用，對數據通信、測量、保護、控制等內容也越來越關注，為此在自動化控制技術方面加大資金、人員、技術的投入，在機組運行過程中應用新的測量方法，實現運行與故障處理的自動化控制，促進火力發電行業的快速發展和可持續發展[2]。

3 火電廠熱工自動化具體現狀

火電廠熱工自動化技術對火電廠的發展非常重要。在火電廠熱工自動化中主要有DCS和PLC兩種控制系統，兩者的主要區別就在于經濟差異。早期的DCS系統價格昂貴，為了節約成本，僅在需要穩定運行并長期可靠要求信號模擬量達到相當比例控制系統時，才會使用DCS系統，而PLC基本都在輔助車間使用，要求相對較低且價格便宜；但從系統性能方面來考慮，首選的還是DCS控制系統，主要是能夠進行長時間的可靠運行和有較好的模擬控制量。

不同的煤質或爐況會產生不同的調節效果，所以使用AP論域對兩個運行周期鍋爐壓力變化差的論域進行描述，自動調整燃燒周期會使得負荷大幅變化從而加快控制燃燒的響應速度。在運行過程中時常會因為相互交錯而產生隸屬度函數的曲線[3]，在使用模糊算法時由于參數變化會產生較強的魯棒性。關于“氣泡虛假液位”，氣泡液位系統只是一個被控對象，并沒有自然平衡能力。鍋爐的反應系統有一定延遲，當供水流量突然降低或者出口蒸汽流量突然增大時，鍋爐傳遞給氣泡的熱量并不會發生改變，鍋爐內液體大量氣化，并使得氣泡液位測量結果偏大，反之則相反。通常在設計鍋爐汽包液位檢測回路時經常忽略該問題，導致鍋爐的正常運行。

4 自動控制理論在火電廠熱工自動化的應用

目前我國熱工自動化在火電廠的應用主要包括4方面：自動檢測、自動控制、自動保護、自動報警，其中自動檢測是由自動化儀表獨立完成的，包括對火電廠濕度、壓力及流量、成分等參數的測量，能夠及時發現火電廠運行過程的問題，并進行及時調整，保證運行的穩定性；自動控制對機組設備進行控制，貫穿與整個火電廠運行過程中，保證火電廠機組運行的安全性。隨著國家經濟和科技的飛速發展，熱工自動化系統也得到了快速發展，火電廠熱工自動化技術越來越成熟，熱工自動化控制在火電廠有很大的作用，能夠完全利用信息解決故障，能夠通過對各個控制系統的控制實現系統運行穩定性的提高。以技術為基礎的檢測工具控制著與其緊密聯系的熱動力參數。保證產品生產過程的安全，提高火電廠的產量，減小損失消耗并提高發電水平，從而減少操作員工增加企業效益綜合性高科技新技術。

在熱工自動化發展的同時，新的工作原理以及新的工程材料也接踵而來。各種新型工藝開發制造新型傳感器、變速器等，控制系統和裝置也在不斷更替[4]，在實際生產中得到了極大的應用。未來的熱工自動化技術將繼續走“節能增效，可持續發展”的道路，將自動化系統進一步智能，堅持探索新的測量控制原理和方法，將運行操作系統更簡化，更便捷的完成應用操作及故障操作的處理。

在火電廠運行的過程中，為了更好的提升電廠運行的安全性和可靠性基本使用相對較為先進的熱工自動化產品，有效地控制住非計劃停爐或者是停機等問題，將自動控制理論應用于火電廠中，極大地提高了火電廠自動化水平使得電廠的經濟效益水平直線上升，同時還能夠有效提升生產效率。合理的應用自動控制理論不僅能擴大發電機組的容量，還能有效地提高火電廠熱工自動化的效率。

數據庫的展現已經在實踐中發揮了必不可少的作用，從技術層面看，雖然初級應用功能的建立階段已經成為歷史，但在一些SIS高層監控管理生產過程也是必不可少的工具。重點在于SIS的優化和完善才能真正體現出其強大的生命力，這是一個長期的艱巨任務，意味著SIS成功從試點、推廣界面進入了成熟和完善的階段。為了更好地完成安裝服務和現場調試工作，需要不定期的進行現場指導和檢查，管理部門需要跟蹤每個項目的安裝、調試和服務工作。

5 結語

目前我國的電廠熱工過程自動控制水平還處于發展階段，有很多還未在實際應用中得到廣泛應用。將優化控制、自適應控制和智能控制應用完全會使電廠自動控制達到一個新的水準。計算機技術的飛速發展和應用使得現代控制理論用于熱工過程變的易于實現。在這個發展前景巨大的平臺下，更加需要熱控人員的不懈努力研發，進一步提高控制理論系統提升我國的電力自動化發展水平。

參考文獻

[1]孟令雅.自動控制理論課程設計探索[J].實驗技術與管理，2013，30（2）：182-184

[2]黎香明.優化火電廠自動控制系統的重要性及對策[J].內蒙古石油化工，2013，（7）：111-112.

[3]李子連，王漢生.火電廠熱工自動化的發展、現狀及前景[J].中國電力，2014，（12）：23-32.

[4]李陽春.自動控制理論在火電廠熱工自動化中的應用[D].浙江大學，2013.

（作者單位：華能安源發電有限責任公司）