火電廠熱工自動化控制新技術發展與建議探討

歐陽剛

摘要：隨著經濟社會的快速發展以及對電能需求不斷的增加，火電廠在我國的建設規模不斷的擴大，其火電廠的熱工控制要求也隨之增高。本文對火電廠熱工自動化控制新技術發展與建議進行研究，分析了現場總線控制技術（FCS）、智能控制新技術、先進控制策略進行詳細分析并給出了改進性建議。

關鍵詞：火電廠；熱工；自動化控制；新技術；建議

火電廠作為我國主要電力能源，火電廠的自動化水平的高低直接影響火力發電的生產效率，因此對火力發電熱工自動化控制新技術的探討研究具有重要意義[1]。自動控制技術、智能控制技術以及現場總線控制技術的快速發展使得火力發電熱工自動化控制技術有了很大的改變。自動化控制新技術在火力發電中應用將增加電能生產效率與提高火電廠運行可靠性。

文獻[2]對火電廠熱工自動化的發展概況以及前景進行了分析；文獻[3]對火電廠熱工自動化技術改造提出了一些建議。但是目前大多數只針對傳統的熱控自動化技術進行了探討，本文將對火電廠熱工自動化控制新技術發展與建議進行分析與研究。

1 火電廠熱工自動化控制新技術

目前火電廠熱工自動化控制具有高速化、智能化、系統化以及可靠性強等特點，本文根據這些特點對目前火電廠將采用的幾類熱工自動化控制技術進行分析探討，主要有現場總線控制技術、智能控制技術以及先進控制策略。

1.1 現場總線控制技術

現場總線控制系統簡稱FCS作為一種在工業控制以及企業的數據通信與傳輸的重要單元，在現代控制系統中起了不可缺少的作用。FCS在火力發電廠中剛剛興起，其應用將逐漸取代傳統的分散控制系統（DCS），相比于DCS，FCS的系統結構具有開放性、成本低以及結構優良等優勢，FCS的應用將大大地提高了火電廠熱工控制性能與效率。常見的FCS結構體系主要由生產管理層（MNET）、監控網絡層（SNET）、控制網絡層（CNET）等組成[4]。操作員站以及工程師站主要對生產過程進行監視、系統維護、操作以及管理。監控網絡層實現高級控制策略以及裝置優化控制等，結合控制網絡層實現對控制系統的數據通信與傳輸。

1.2 智能控制技術

由于火電廠熱工控制系統結構相對比較復雜，大型火力發電的設備種類以及結構較大，在控制過程中采用傳統的控制方式將會出現延遲、誤控以及強耦合等問題[5]，因此一種能避免這些問題的智能控制將取代傳統的控制方式。目前在火電廠熱工自動化控制中智能控制主要應用以下幾個方面：

（1）鍋爐燃燒過程控制；鍋爐燃燒過程控制主要是通過監控層對鍋爐的燃燒狀態進行數據采集與監測，根據監測的數據采用智能算法進行智能分析，常用智能算法有人工神經網絡、多級可拓、模糊控制、專家系統等，利用智能算法計算狀態參數進行對PID控制的參數調節，從而實現鍋爐燃燒的智能控制，提高鍋爐的控制效率與控制的可靠性。

（2）溫度智能控制；鍋爐溫度智能控制主要是對鍋爐汽溫的控制，鍋爐的汽溫時變性較強，傳統的控制方法不能適應大型火力發電廠的發展，對大型的火力發電廠控制效果不理想。目前常用的汽溫智能控制技術主要有汽溫模糊控制技術和神經網絡智能汽溫控制技術，在智能汽溫控制技術的應用下，對大型火力發電廠的鍋爐汽溫控制中能夠在不同負荷下具有良好的控制效果。

（3）智能給水控制；目前大型發電廠的鍋爐設備比小型發電廠增加了許多，傳統的給水控制容易出現給水不足或者給水緩慢等現象，為了擁有一個較精準以及可靠的給水控制方式，多層神經網絡的自適應PID智能給水控制方式將引入到火力發電鍋爐給水控制能，該方式不僅簡化了傳統的給水控制系統結構，還極大地提高的給水控制系統的可靠性與穩定性。

1.3 先進控制策略

控制策略在火電廠熱工控制中是不可缺少，先進控制策略在智能控制中是重要組成部分之一。目前研究人員將模糊控制、神經網絡控制、預測控制以及遺傳算法等先進控制策略應用于火電廠熱工控制中[6]，先進控制策略的應用將提高控制的速度、控制精度以及控制的安全性與穩定性。

2 火電廠熱工自動化控制新技術應用建議

21世紀火電廠熱工控制將引入自動化控制新技術，在應用過程由于改變了傳統的控制方式，因此在技術改造過程中應注意控制的適用性，避免在應用過程中出現預計之外的工程問題。本文通過對火電廠熱工自動化控制新技術詳細研究，得出了幾個新技術應用時的建議，為新技術應用提供參考與提示。

（1）確定熱工自動化改造的技術的可靠性；由于發電廠的安全可靠性極為重要，在投入新技術時必須確認該技術的可靠性，在投入新技術時，需對技術進行模擬實驗與現場試驗，雙重試驗來確保技術的可靠性。

（2）制定詳細的熱工自動化改造方案；詳細的熱控自動化改造方案應包括改造目的、改造詳細過程以及改造效果預估。詳細的改造方案能有效的指導熱工改造工程的有效進行。

（3）工程整體把控；當進行多項新技術投入熱工控制改造工程中，需考慮各項技術之間的相互兼容性以及環境適應性的把控。

3 結論

本文對火電廠熱工自動化控制新技術發展與建議進行研究，分析了現場總線控制技術（FCS）、智能控制新技術、先進控制策略進行詳細分析并給出在新技術應用過程中的工程性建議，有效地引導新技術在火電廠熱工自動化控制中的應用。

參考文獻：

[1]黃麗莎.火電廠熱工自動化的發展、現狀及其展望[J].黑龍江科技信息，2016，（04）：11.

[2]郭水祥.火電廠熱工自動化的發展概況及前景探論[J].經營管理者，2009，（23）：146+155.

[3]馮玉偉.火電廠熱工自動化技術改造建議[J].科技風，2013，（23）：15.

[4]趙天天.火電廠熱工自動化控制的應用實踐及發展方向之研究[J].建材與裝飾，2015，（49）：242243.

[5]魯登峰，黃蓉.自動控制理論在火電廠熱工自動化中的應用[J].廣東科技，2013，（20）：118119.

[6]陳立軍，周正興，趙麗麗.先進控制策略在火電廠熱工控制中的應用[J].東北電力大學學報（自然科學版），2009，（01）：5761.