自動控制在火電廠熱力過程中的應用及可靠性研究

楊威

摘 要：隨著科學技術的發展，自動控制理論和自動控制技術都越來越成熟。基于此，本文先是闡述了自動控制理論在火電廠熱力過程中的應用，然后介紹了火電廠熱力過程中應用的自動控制技術，最后給出了提高自控控制技術應用可靠性的措施，火電廠要加強對發電機組的監控、優化自動控制的軟件和硬件，還要集中配置火電廠的單元機組，這樣才能有效提高火電廠熱力過程的自動化程度。

關鍵詞：自動控制；火電廠；熱力過程

中圖分類號：TM621 文獻標識碼：A 文章編號：1671-2064（2018）01-0146-02

電能是我國非常重要的能源，家用電器以及多種機械設備的運行都需要電能，火電廠可以生產以及運輸電力，為人們的生產和生活提供穩定的電能。但是火電廠中存在著管理水平以及自動化水平較低的缺點，為了解決上述問題，同時提高供電的安全性以及可靠性，在火電廠熱力過程中應用了自動控制，因此，對于自動控制在火電廠熱力過程中的應用及可靠性研究是很有必要的。

1 自動控制理論在火電廠熱力過程中的應用

1.1 自動控制理論的應用

火電廠的熱力過程會越來越自動化，自動控制技術將自動控制理論作為基礎，與信息技術和熱能工程技術相結合，再通過儀表與儀器的使用，檢測并控制火電廠的熱力過程，真正實現火電廠的自動化、規范化以及智能化管理。將自動控制理論應用于火電廠的熱力過程，可以有效降低成本以及事故發生的頻率，從而保障火電廠安全和可靠的運行。

1.2 自動控制理論的應用實例

本文就火電廠熱力過程中的主蒸汽壓力為例，進行自動控制理論的應用研究。

1.2.1 主蒸汽壓力概述

主蒸汽壓力是判斷火電廠發電機組正常運行的主要指標以及重要檢測參數，同時，主蒸汽壓力還可以調節火電廠機組的負荷，還可以看做是汽機以及鍋爐的能量平衡標志。主蒸汽壓力在進行調解的時候，需要依靠鍋爐燃燒調節來完成。鍋爐燃燒調節可以分為三個方面：引風、送風和燃料，主要進行引風量的調節、送風量的調節以及燃料量的調節，這三方面都會影響到主蒸汽壓力。

1.2.2 主蒸汽壓力的串級模糊調節策略

主蒸汽壓力主要通過串級調節系統來進行調節，該系統是將自動控制理論作為基礎，把爐膛輻射的信號當做是中間被調量，在鍋爐燃燒的側面加入一個階躍擾動；然后使用Matlab開展仿真實驗，再將實驗的結果和單一回路的PID相對比；最后，調整系統的特性，以此來降低燃料的側內干擾。但是，中間被調量可以分為主分量和隨機分量，如果直接將中間被調量加入到串級調節系統中，會增加系統調節的不穩定性，使系統的調節出現偏差。這時，火電廠可以使用串級模糊調節策略，改進串級調節系統，更好地進行主蒸汽壓力的調節。

1.2.3 主蒸汽壓力的LQ次優調節策略

通常來說，火電廠鍋爐的容量比較大、熱慣性也比較大，這兩種特點導致火電廠在進行主蒸汽壓力調節的時候，發生一定的延遲，這種延遲會影響調節系統的正常使用，為火電廠鍋爐埋下了安全隱患，從而影響火電廠電力設備的正常運行。而PID調節器以及smith預估器可以有效改善延遲的狀況，基于自動控制理論，使用線性二次模型來進行調節系統的優化，這種方式就是主蒸汽壓力的LQ次優調節策略，該策略可以實現主蒸汽壓力調節過程的最優化。

2 火電廠熱力過程應用的自動控制技術

2.1 熱力過程的測量技術

熱力過程的測量技術主要包括以下四個方面：第一，溫度測量，自動控制技術中的溫度測量主要依靠熱點偶熱電阻來實現，該元件是溫度測量傳感器的主要部件；第二，壓力測量，火電廠主要使用壓力傳感器進行熱力過程中的壓力測量，壓力傳感器的主要元件是應變原理膜片，其他構件包括二次儀表以及彈簧管等；第三，流量測量，大部分火電廠都是使用標準節流件進行流量測量，還有些火電廠會使用渦輪或者齒輪等流量計；第四，液位測量，大部分火電廠會使用壓力補償測量的方法進行液位的測量。

2.2 DSC系統

DSC系統就是分散控制系統，該系統主要對火電廠的大型機組或者儀表進行自動控制，該系統在對火電廠熱力過程中的汽包水位控制時，主要通過兩個給水調節閥控制鍋爐的供水，當火電廠熱力過程處于正常負荷或者高負荷的狀況下，可以使用主調節閥；當火電廠熱力過程處于低負荷的狀況下，可以使用旁通管調節閥，這個閥門也可以用作備用閥。進行鍋爐的自動給水時，只需要一個自動調節閥門，這就需要將另一個閥門設定為手動給水。對于分散控制系統來說，需要將信息技術作為基礎，這樣才能保障自動控制的安全性、實時性和可靠性[1]。

3 提高自動控制技術的應用可靠性措施

3.1 加強對火電廠發電機組的監控

火電廠在構建自動控制系統的時候，要將火電廠單元機組的正常運行作為首要目標，火電廠自動控制系統的主要設備是發電機組。近些年來，火電廠的發電機組受到了良好的發展，發電機組的容量漸漸增加，發電能力也有了很明顯的提升，與此同時，發電機組的結構和系統也越來越復雜，這就要求火電廠加強對發電機組的監控，將發電機組的每項操作指令進行進一步地細化，這樣才能確保火電廠的正常運行。比如，如果發電機組的容量在300-600MW之間，該發電機組的總信息量大約是6000點，這種發電機組在運行的時候，操作指令高達1300個，對于如此多的操作指令，如果火電廠仍舊使用傳統的人工操作方式來進行指令的操作，很容易出現失誤，對火電廠的安全運行造成不利的影響，因此，火電廠需要加強對發電機組的監控，提高自動控制技術的應用可靠性。

3.2 優化自動控制的軟件和硬件

在火電廠的熱力工程中應用自動控制系統之后，雖然汽機和鍋爐的運行控制水平有了明顯的提升，但是就目前火電廠熱力過程的控制模式來說，很多火電廠都沒有使用最新的自動控制，而是使用陳舊的控制方法。比如，在控制盤臺上進行各種開關按鈕等設備的安裝，這種控制方法會對火電廠的汽機、鍋爐以及控制室等設備和分散控制系統的協調狀況造成不利影響。目前，分散控制是火電廠自動控制系統的發展趨勢，但是分散控制系統本身存在著很多的缺陷，比如自動化水平較低以及抗干擾能力較弱等。因此，火電廠需要優化自動控制的軟件和硬件，提高自動控制技術的應用可靠性。

3.3 將火電廠的單元機組進行集中配置

火電廠在熱力過程中應用自動控制的時候，需要進行多種參數的測量、相關信息數據的處理、控制以及報警等操作，這些操作需要火電廠的自動控制設備，還有火電廠的自動化儀表來完成。從某種角度看來，自動控制在火電廠熱力過程中的應用可以保障火電廠的熱工設備的安全可靠運行；可以減少火電廠工作人員的勞動強度，從而提高火電廠的經濟效益。通常狀況下，火電廠的自動控制系統主要由一臺單元機組或者兩臺單元機組構成，這種構成方式會增加火電廠的支出成本，而且，在這種模式下，火電廠的監控系統呈現出分散的狀態，阻礙了火電廠的統一管理。

近些年來，我國自動控制技術得到了飛速的發展，火電廠構建了電子室模式，在這種模式下，火電廠可以自動控制多個單元機組。另外，隨著人們對于電力需求的增加，火電廠裝機的容量也越來越高，火電廠開始建設起大型的控制室，這種發展趨勢說明火電廠的單元機組正在往集中配置的方向發展，從而提高自動控制技術在火電廠熱力過程中的應用[2]。

4 結語

綜上所述，自動控制可以促進火電廠的發展。分析可得，通過對自動控制在火電廠熱力過程中的應用及可靠性研究可知，在火電廠熱力過程中應用自動控制，可以有效提高火電廠供電的穩定性和安全性，還可以提高火電廠的自動化水平和管理水平，從而提高火電廠的經濟效益，促進我國電力行業的發展。希望本文可以為相關人員進行自動控制在火電廠熱力過程中的應用及可靠性研究提供參考。

參考文獻

[1]馮子華.常見電廠熱工自動控制技術研究[J].中國高新技術企業，2016，09：145-146.

[2]陳東雷.關于火電廠熱工自動控制可靠性分析[J].黑龍江科技信息，2015，28：15.endprint