試論火電廠熱工自動化中自動控制理論的應用

寧中偉

摘 要：伴隨我國經濟水平和科學實力的快速發展和進步，我國對火力發電技術的革新在逐步加強，并將改革的重心放在火電廠熱工自動化中自動控制理論的應用，極大地促進了火電廠熱工自動化的快速發展，因此為盡快提升發電機組的容量提供了有利的理論依據和技術支撐。文章首先簡要介紹了火電廠熱工自動化中的研究現狀，然后對火電廠熱工自動化中自動控制系統的重要作用進行闡述，最后對火電廠熱工自動化中自動控制理論的應用進行重點分析和討論。

關鍵詞：火電廠；熱工自動化；自動控制理論

中圖分類號：TM621 文獻標志碼：A 文章編號：2095-2945（2017）33-0149-02

引言

伴隨我國經濟水平和科學技術的不斷提高，自動化控制體系得到了長足的進步和發展，很大程度上提高了自動化控制體系的性能，與此同時，自動化控制體系的成本投入在逐漸降低，與相似產品進行比較，自動化控制體系的性價比也越來越高，在各個領域得到了廣泛的應用。據不完全統計，目前階段，自動化控制體系在我國新建立的火力發電廠中得到廣泛應用，而對于傳統的火電廠，雖然還是應用常規控制，但對其中的電力設備進行了自動化變革。

1 火力發電廠熱工自動化的研究現狀

（1）火電廠熱工自動化中，DSC在主廠房的控制體系中有廣泛的應用，PLC如圖1所示，只有在輔助車間的控制體系中得到應用，主要原因是在初始階段，DCS系統的價格非常高。為達到節約成本的目的，只有對控制系統達到一定比例的信號模擬量或者運行過程要長期穩定可靠的要求，例如：發電機、鍋爐、汽機等的控制系統，才會對DCS系統進行選擇[1]。對于輔助車間而言，模擬量控制要求少、運行過程可以間斷、可靠性程度低，所以，盡管PLC價格便宜，但依然可以達到要求。

（2）如果鍋爐運行兩個周期，壓力會出現變化，我們利用AP論域描述壓力差的論域。因為鍋爐燃燒周期可以自動調整，會造成大幅度的負荷變化，所以使得控制燃燒的響應速度得以加快，且媒質不同、鍋爐狀況不同，產生的調節效果也不一樣。而火電廠熱工自動化過程中，隸屬度函數曲線出現交錯、重疊，使用模糊控制算法時，因為適應參數變化的存在，產生的魯棒性比較強。

（3）測量鍋爐汽包的液位時，汽包液位作為被控制對象，缺乏很好的平衡能力，如果出口蒸汽流量忽然變大、供水流量忽然減小，因為發生時間段，鍋爐不能及時作出反應，從而導致汽包感受到鍋爐的熱量值并沒有發生變化，進而鍋爐內液體大量汽化，導致汽包液位的測量值過大；如果情況相反，導致汽包液位的測量值過小[2]。

2 火電廠熱工自動化中自動控制系統的重要作用

2.1 高級算法模塊逐漸豐富

伴隨我國科技水平的不斷發展，我國的自動化技術在不斷進步和完善，火電廠熱工自動化技術中的高級算法模塊逐漸得到豐富。例如：ZT600系統，逐步達到對故障進行自我報警和維修的目標[3]。實現了生產信息快速對接計算機，進而使得生產效率和生產的安全性、穩定性得到大幅度的提高。

2.2 熱工自動調節理論多元化發展

伴隨我國經濟水平和科學技術的快速發展，我國的自動化技術也在不斷進步，火電廠熱工自動化技術也得到長足進步。現階段我國火電廠中的控制設備的選用一般以PID調節其為基礎。伴隨我國計算機水平的提高，逐步將智能控制理論和現代控制理論相結合，DCS系統的性能大大提升。例如：韓忠旭提出的控制系統緊密結合了狀態反饋和PID控制，可以達到精確控制鍋爐氣溫的目的；楊平利提出的控制系統以預測控制（GPC）為基礎，實現測控鍋爐氣壓的目的；邱忠宇提出一項新技術，以模糊神經網絡算法為基礎，診斷火電汽輪機出現的故障等。伴隨我國經濟實力和科技水平的不斷提高，我國不斷加大對火電廠熱工自動化中自動控制理論研究的人力、物力、財力的投入，越來越多的控制理論、控制方法被研究出來，并不斷從理論面向實際生產，使得火電廠熱工自動化中自動控制理論的多元化發展。

2.3 信息管理系統得到擴展

火電廠熱工自動化技術的提高和發展離不開計算機技術，而自動化技術作為一種信息管理的綜合控制系統，其重要技術支撐是計算機技術，理論依據是自動控制理論。目前階段，我國火電廠熱工自動控制體系中比較成熟的產品是DCS系統，其構架模式非常成功，廣受市場歡迎，極大方便了人們日常的生產生活[4]。

2.4 有利于火電廠產業結構的調整

伴隨我國經濟實力和科技實力的增強，國家逐步放寬對電力供需的要求，而且隨著綠色家園、可持續發展理念的深入，國家和企業對節能減排越來越重視，因此，我國對于火力發電廠產業結構的調整力度逐步加大?！笆晃濉逼陂g我國實施“關小”步伐戰略，并且將步子逐漸邁大，“十一五”末期，如果火電廠的發電量小于4000 萬千瓦，這個火電廠要被停掉，證明產業結構在發生較大改變。在“十一五”期間，如果想要進行火電建設，必須把資源優化配置放到首位，布局要合理，協調發展東西部區域，對于火電廠自身而言，經濟效益會有兩極分化趨勢現象的出現。

3 火電廠熱工自動化中自動控制理論的應用

熱工自動化技術是一種科技含量高、綜合指數高的新技術，其利用一些基礎工具（如：智能儀表儀器、計算機技術、控制理論等其他信息技術）對于熱工相聯系的熱力學參數進行控制和檢測，進而控制、檢測、優化、管理熱工生產過程，能夠及時掌握熱工生產過程的動態變化，從而使得火電廠的發電質量得到提高、發電產量得以增加，最大限度的降低生產過程中的損耗，減少成本投入，提高火電廠的經濟效益，也提高生產過程的安全性、穩定性，特別是一些危險系數比較高的工作崗位，盡最大可能降低對工作人員的傷害。

伴隨我國經濟實力和科技水平的提高，我國的自動化技術得到了快速的發展和完善，特別是熱工自動化技術[5]。新的工作原理、工藝流程、工程原料逐漸被發現，進而研發出各種樣式的變送器、傳感器等，控制設備、控制系統更新換代的頻率逐漸加快。在我們實際的生產生活中，新的工作原理、工藝流程、工程原料得到廣泛的應用。

未來我國熱工自動化技術將以“節能增效，可持續發展”為主題繼續發展和完善， 自動化系統逐步向著智能化、透明化、無線化、預警自檢一體化、網絡化等方向發展，不斷對測量方法和控制原理進行更新和完善，并使其在各個領域得到廣泛應用，有利于運行操作機組的相關工作人員操作簡單、快捷、有效，可以更好的及時發現故障并作出正確的判斷，提高系統整體運行的穩定性、安全性。

4 結束語

火力發電廠在生產、發電過程中，伴隨自動控制理論在火電廠熱工自動化中的廣泛應用，智能檢測、控制生產過程逐步得到實現，使得電力企業的生產效率大大提高的同時，還大力縮減了物力、人力、財力，有利于電力企業向現代化方向進行轉型，為我國電力事業的發展提供了有力的技術支撐和理論指導。

參考文獻：

[1]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）：118-119.

[2]楊春筍.荊門熱電廠三期2×600MW機組熱工檢測設備安裝使用情況分析[A].湖北省電機工程學會火電廠熱工自動化專業委員會2007年熱工自動化研討會論文集[C].2008.

[3]甘雷尚.自動控制理論在火電廠熱工自動化中的應用研究[J].企業技術開發，2016（8）：61-91.

[4]李生錄.自動控制理論在火電廠熱工自動化中的應用[J].中外企業家，2013（28）：235.

[5]趙佳聽.自動控制理論在火電廠熱工自動化中的應用[J].中國新技術新產品，2016（10）：11-12.endprint