火電廠熱工自動化中自動控制理論的實(shí)際使用

王月嬌

（國網(wǎng)能源和豐煤電有限公司,新疆 塔城地區(qū) 834700）

一、火電廠熱工自動化的組成及現(xiàn)狀

火電廠熱工自動化是指企業(yè)在生產(chǎn)過程中使用自動化儀器來代替一部分的人工操作，加強(qiáng)對火電廠運(yùn)作的智能化管理和控制，對提高生產(chǎn)效率，強(qiáng)化預(yù)警機(jī)制有著重要的現(xiàn)實(shí)意義。一般情況下，我們將自動控制理論劃分成經(jīng)典控制理論、現(xiàn)代控制理論和智能控制理論。經(jīng)典控制理論主要是通過狀態(tài)空間法建立更為系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型，在此基礎(chǔ)上對系統(tǒng)運(yùn)行的狀態(tài)進(jìn)行規(guī)律性探究，在逐步優(yōu)化產(chǎn)品性能的過程中實(shí)現(xiàn)最優(yōu)目標(biāo)。而現(xiàn)代控制理論主要通過線性控制理論和最優(yōu)估計(jì)的方式，對動態(tài)系統(tǒng)進(jìn)行自我辨識和控制，進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)自動化。而智能控制理論則是結(jié)合了前兩者的優(yōu)勢，交叉發(fā)展，能夠綜合火電廠的問題，實(shí)現(xiàn)機(jī)組負(fù)荷調(diào)節(jié)與控制，有利于減少機(jī)前的操作壓力，進(jìn)一步形成火電廠的自動化系統(tǒng)。

現(xiàn)階段，我國的火電廠主要涉及四個方面的內(nèi)容，包括自動檢測、自動控制、自動保護(hù)和自動報警。自動檢測主要是指該項(xiàng)作業(yè)是由自動化儀器自行完成對火電廠氣壓、溫度、流量等參數(shù)的實(shí)時測量，能夠保證機(jī)組的正常運(yùn)轉(zhuǎn)，具有至關(guān)重要的作用。而自動控制貫穿于整個生產(chǎn)環(huán)節(jié)中，當(dāng)設(shè)備不再滿足運(yùn)行條件時，自動保護(hù)功能將直接對機(jī)組進(jìn)行初步地診斷和調(diào)試，面對重大數(shù)據(jù)問題將直接終止工程。而自動報警將會提示工作人員盡快修改參數(shù)，減少由于機(jī)組故障帶來的損失。

六七十年代，計(jì)算機(jī)事業(yè)在我國蓬勃發(fā)展，自動化技術(shù)在我國取得了突破性發(fā)展，自動控制系統(tǒng)不再是傳統(tǒng)的輸入和輸出。因此，如何將信息技術(shù)與火電廠進(jìn)行智能化的結(jié)合，仍是一個緊迫的問題。近幾年，我國首臺60萬超臨界機(jī)組實(shí)現(xiàn)了初步運(yùn)行，這也是我國火電廠在生產(chǎn)設(shè)備上的一次重大突破。此外，SIS的開發(fā)和投放使用能夠解決一些實(shí)際問題，但是想要達(dá)到更高的水平，與國際接軌還有一段很長的路要走。

二、火電廠熱工自動化中自動控制系統(tǒng)的重要作用

（一）高級算法模塊逐漸豐富

伴隨我國科技水平的不斷發(fā)展，我國的自動化技術(shù)在不斷進(jìn)步和完善，火電廠熱工自動化技術(shù)中的高級算法模塊逐漸得到豐富。例如：ZT600系統(tǒng)，逐步達(dá)到對故障進(jìn)行自我報警和維修的目標(biāo)。實(shí)現(xiàn)了生產(chǎn)信息快速對接計(jì)算機(jī)，進(jìn)而使得生產(chǎn)效率和生產(chǎn)的安全性、穩(wěn)定性得到大幅度的提高。

（二）熱工自動調(diào)節(jié)理論多元化發(fā)展

伴隨我國經(jīng)濟(jì)水平和科學(xué)技術(shù)的快速發(fā)展，我國的自動化技術(shù)也在不斷進(jìn)步，火電廠熱工自動化技術(shù)也得到長足進(jìn)步?，F(xiàn)階段我國火電廠中的控制設(shè)備的選用一般以PID調(diào)節(jié)其為基礎(chǔ)。伴隨我國計(jì)算機(jī)水平的提高，逐步將智能控制理論和現(xiàn)代控制理論相結(jié)合，DCS系統(tǒng)的性能大大提升。例如：韓忠旭提出的控制系統(tǒng)緊密結(jié)合了狀態(tài)反饋和PID控制，可以達(dá)到精確控制鍋爐氣溫的目的；楊平利提出的控制系統(tǒng)以預(yù)測控制（GPC）為基礎(chǔ)，實(shí)現(xiàn)測控鍋爐氣壓的目的；邱忠宇提出一項(xiàng)新技術(shù)，以模糊神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)算法為基礎(chǔ)，診斷火電汽輪機(jī)出現(xiàn)的故障等。伴隨我國經(jīng)濟(jì)實(shí)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?qū)嶋H生產(chǎn)，使得火電廠熱工自動化中自動控制理論的多元化發(fā)展。

（三）信息管理系統(tǒng)得到擴(kuò)展

火電廠熱工自動化技術(shù)的提高和發(fā)展離不開計(jì)算機(jī)技術(shù)，而自動化技術(shù)作為一種信息管理的綜合控制系統(tǒng)，其重要技術(shù)支撐是計(jì)算機(jī)技術(shù)，理論依據(jù)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(chǎn)品是DCS系統(tǒng)，其構(gòu)架模式非常成功，廣受市場歡迎，極大方便了人們?nèi)粘５纳a(chǎn)生活。

（四）有利于火電廠產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)的調(diào)整

伴隨我國經(jīng)濟(jì)實(shí)力和科技實(shí)力的增強(qiáng)，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(xù)發(fā)展理念的深入，國家和企業(yè)對節(jié)能減排越來越重視，因此，我國對于火力發(fā)電廠產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)的調(diào)整力度逐步加大。

三、火電廠熱工自動化控制的應(yīng)用

在火電廠熱工自動化過程中，主要運(yùn)用的就是自動化控制系統(tǒng)，這需要應(yīng)用熱能控制系統(tǒng)、智能設(shè)備、計(jì)算機(jī)控制、信息化技術(shù)等合作完成。通過對熱工參數(shù)的監(jiān)測以及管控，是對火電廠發(fā)電全過程進(jìn)行控制管理的前提條件，因此通過在火電廠中應(yīng)用自動化控制理論，可以有效的提高發(fā)電工作的安全性、穩(wěn)定性。

（一）信息控制系統(tǒng)

火電廠的自動化控制過程就是通過計(jì)算機(jī)設(shè)備以及其他輔助技術(shù)對發(fā)電設(shè)備進(jìn)行全面穩(wěn)定的控制，也就是建設(shè)自動化信息控制系統(tǒng)。其中DCS系統(tǒng)就是較為常用的自動化控制系統(tǒng)，這一系統(tǒng)主要是采用分散式控制，擁有較高的數(shù)據(jù)控制功能，但是DCS系統(tǒng)的成本造價過于高昂，很難做到在火電廠全面應(yīng)用DCS系統(tǒng)，因此會在一些對控制系統(tǒng)穩(wěn)定性要求不高的位置設(shè)置PCL系統(tǒng)作為輔助，實(shí)現(xiàn)對火電廠發(fā)電信息的全面控制，在降低成本的同時能夠有效增加自動化控制系統(tǒng)的覆蓋范圍。

（二）高級算法

在自動化控制系統(tǒng)中擁有許多高級算法模塊，有的控制系統(tǒng)中出現(xiàn)了可以針對系統(tǒng)故障進(jìn)行自動報警以及自動維護(hù)的設(shè)計(jì)功能，能夠進(jìn)一步的增加火電廠發(fā)電的安全性以及工作效率。當(dāng)前很多自動化控制系統(tǒng)都采用0.5k的邏輯計(jì)算總量來對發(fā)電設(shè)備進(jìn)行計(jì)算控制，而這需要設(shè)置更多的計(jì)算模塊來完成PCL系統(tǒng)的控制工作，因此PCL系統(tǒng)在存在著一定程度的應(yīng)用問題需要解決，才能保證使用的穩(wěn)定性。

結(jié)束語：

綜上所述，在自動控制理論的作用下，有利于保持火電廠良好的熱工自動化工況，從而提升火電廠實(shí)踐中的生產(chǎn)水平，滿足其可持續(xù)發(fā)展要求。因此，未來在實(shí)現(xiàn)火電廠熱工自動化的過程中，應(yīng)給予自動化控制理論在其中的應(yīng)用必要的關(guān)注，促使該理論作用下的熱工自動化水平得以提升，滿足火電廠生產(chǎn)活動開展的多樣化需求。