關于智能控制在火電廠熱工自動化中的應用研究

蘇宇琦，趙 銳

華電內蒙古能源有限公司包頭發電分公司

關于智能控制在火電廠熱工自動化中的應用研究

蘇宇琦，趙 銳

華電內蒙古能源有限公司包頭發電分公司

隨著我國火電廠的不斷發展，裝機規模不斷擴大，傳統的依靠人工操作的運作方式在電力生產過程中的弊端越來越凸顯。引進以檢測與控制系統為主體的熱工自動化技術對火電廠進行熱力發電生產過程進行控制作業十分迫切。熱工自動化通過將火電廠熱力發電過程視為相互依存相互作用的復雜系統綜合體，對組成系統整體的各個部分進行程序化控制和優化，以實現熱工自動化在控制火電發電作業過程的智能效果，從而實現提高效率、降低成本、建設能源消耗的目標。

智能化；火電廠；熱工自動化；檢測；控制模塊

火力發電站一直是我國電力生產的主要構成部分，自建國初期我國第一臺6000萬瓦火電發電機組在淮南田家庵電廠組裝投產，到1978年以10萬千瓦火電裝機機組為主體的我國電力工業，再到現在的百萬千瓦超臨界機組，我國火電發電機組始終處于不斷的升級換代中。而機組容量的增加和參數的提高，必然會對操作和生產過程監控提出更高的要求。熱工自動化就是在這種迫切要求下營運而生的。

一、熱工自動化的主要內容

按照功能的不同可以將火電廠熱工自動化劃分為四個不同的方面，這四個不同的方面主要有自動檢測、自動調節、順序控制、自動保護。

（1）自動檢測

自動檢測又被稱為自動測量。它主要是通過對火力機組以及鍋爐汽輪機等設備運行過程中的物理、化學狀態進行反映，以便監視電力生產過程中設備的運行情況和趨勢。作為發電機組核心部件的鍋爐汽輪機往往都裝有大量的儀表、變送器和顯示儀以及參數記錄儀等，這些儀表會通過時時的溫度、壓力、流量、流速、水位和轉速等參數的監測、記錄、顯示，以便進行必要的操作和控制，從而為機組的安全、經濟運行提供有效的保障。隨著機組容量的不斷增大，參數的日益復雜，現階段的大型汽輪機自動檢測項目也變得越來越多，但最重要的，也是最常見的檢測項目主要包括：蒸汽的壓力檢測、溫度檢測、真空度檢測以及潤滑油油壓的檢測、轉子的轉速、位移以及轉子與汽輪機氣缸的相對膨脹程度檢測等。

（2）自動調節

汽輪機發電設備的自動維持在規定狀態下的工況行為被稱為汽輪機發電組設備的自動調節功能。自動調節功能是發電站滿足用戶對電力供給數量和質量穩定性要求的前提條件。頻率作為衡量電廠輸送電力商品的重要考核指標，電廠為了獲取優質的電力商品，需要將電的頻率保持在一定的精度范圍內，這就必然要求汽輪機在運行的過程中能夠實現轉速的自動調節，要求鍋爐運行參數保持在特定的范圍內，或者按照適用的規律變化。比如，保持氣泡水位始終保持在特定的給定值范圍內。

（3）順序控制

工業自動化往往都是通過特定的程序模塊對生產過程進行順序化的加工控制。火電廠電力生產自動化也不例外。火電機組按照預先設定的程序和步驟以及條件，總動的進行生產運行的過程，稱之為順序控制。在火電發電中，順序控制主要應用與機組的啟停、運行和事故的處理。而每一項順序控制的內容都是根據設備的的現實情況和具體的運行狀況而決定的，而順序控制的先后順序則是由生產設備的操作次序和條件具體編訂的，并且通過自動控制裝置來觸發實現的。我們成這種通過事先的順序編訂，并通過自動控制裝置來觸發控制的裝置為順序控制裝置。順序控制裝置必備的兩大條件分別為邏輯的判斷力和聯鎖的保護功能。

（4）自動保護

再好的機器程序設置也難免會在長期的運行過程中出現問題，出現問題本身不可怕，關鍵在于問題的出現是否會帶來較大的損失。而自動保護功能的主要作用就在于確保設備運行過程中出現故障和異常時，能夠及時的報警或者自動聯鎖動作，從而達到避免設備損壞和傷及人身安全的事件發生。隨著機組規模的不斷擴大，需要控制的操作項目越來越多，使得電力生產過程變得異常復雜，而作為電力生產的一個龐大整體，其任何一個環節出現問題，勢必會造成較為惡劣的影響。為了適應機組在規模和復雜性上的變化，自我保護功能也應當做出更高的提升和改變。

二、熱工自動化中的智能模塊運用

（1）計算機監視系統模塊

計算機監視系統模塊在不同的應用環境中有著不同的功能。在分散式的火電機組控制系統中主要用于運行數據的采集，而在中型火電機組中則其主要作用為系統運行的安全監視。電子計算機以較強的信息處理能力和較快的運算速度著稱，將其運用于火電熱工自動化中，能夠極好的實現記憶、比對、判斷等邏輯功能的最佳效果。

（2）模擬量控制系統模塊

模擬量控制系統模塊又被成為自動調節系統模塊，該模塊主要由調節對象、調節器和調節機構三大部分組成。調節器是實現反饋控制中自動控制某個被控變量的儀表，在這里是指起調節作用的全套儀表，包括了變送、給定、調節、操作和執行等各種部件。現階段，除了分散控制系統已經包含模擬控制量功能以外，其他的多采取可編程調節器和基地式儀表來實現控制功能。調節對象，顧名思義是指被調節和控制的設備。

（3）開關量控制系統模塊

開關控制系統模塊主要用于實現鍋爐、汽輪機以及發電組的其他輔助設備的啟停、開關等操作。比如常見的順序控制、連鎖控制等。從本質上來講，大型火電廠的自動控制多數都屬于開關量控制的范疇，還有很多控制是通過開關量控制和模擬量控制相結合完成的。

三、結語

為了實現火電站熱工自動化的智能控制任務，處理其核心的自動裝置以外，還應當為其配備專門向自動化裝置提供信息的測量儀表以及用于執行自動化裝置命令的執行器。隨著我國火電裝機容量的不斷增加，熱工自動化水平以及計算機工業操作智能化水平的不斷提升，在火力發電廠中,測量系統的顯示儀表和控制系統的控制裝置的配置,對容量為300MW及以上機組選用分散控制系統,對容量為200MW及以下機組宜選用小型分散控制系統或計算機監視系統與可編程序調節器。

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