自動化控制技術在金屬冶煉與火電工業中的應用

陳 如

（國家能源集團花園電廠，新疆 哈密 839000）

近些年來，科學技術的快速發展以及工業生產的持續深入，使得我國工業生產自動化方面也有了較大的改善和進步，這在很大程度上促使金屬冶煉、火電工業各個生產環節的創新。自動化控制技術在金屬加工、火電工業中，自動化控制技術水平是決定產品加工效率、電力輸出情況的主要因素，特別是現階段人們越來越重視節能減排的情況下，如何提升冶煉行業、火電工業的生產效率，實現節能減排，成為很多企業重點研究的問題[1]。因此，本文對自動化控制技術在金屬冶煉與火電工業中的應用進行深入的剖析。

1 自動化控制技術概述

自動化控制也就是在不需要人工參與的情況下，通過熱工儀表及其裝置系統，對火電廠中發電機機組的熱力參數進行調整，并實現有效控制，保證機組在安全、穩定的情況下，實現火力發電的自動化。在火電廠生產流程中，其工藝流程較為復雜，需要的儀器設備較多，在實際操作過程中，需要重點關注壓力、溫度和流量三個參數，利用檢測儀器對這三項參數進行測量的過程中，要注意儀器的使用[2]。檢測儀器主要由感受件、中間件、顯示件所組成，能夠準確測量數據，并在較短時間內對這三項參數進行快速、精準的測量，并以此為基礎，為相關部門提供數據參考，檢測儀器在誤差和變差范圍內，才能保證測量數據的準確性，一般變差的計算公式為X100%。同時，檢測儀器同樣具備自動化控制的能力，能夠不采用人工控制的方式，通過提前設計好的程序，對運行系統進行控制。另外，發電機組在運行時，假如系統出現異常運行情況，檢測儀器能夠在出現異常的第一時間發覺，并發出警報信號，從而方便機組維修人員及時進行修理，避免出現重大事故。

2 自動化控制技術在金屬冶煉與火電廠工業中的應用

（1）自動檢測功能的應用。將自動化控制技術應用到金屬加工、火電企業生產作業中，直接通過儀器進行壓力、溫度和流量等參數檢測。利用自動化控制系統時，一般使用溫度傳感器檢查溫度。在該系統中300兆瓦以上的機組都是由電阻信號將數據傳入到數據庫中，再通過不同控制模塊實現信號轉換，將數據傳至計算機端，在計算機端對各種數據進行修正，在整個流程中都由自動控制系統自動完成數據的檢測。

（2）自動控制功能的應用。在火電企業應用自動化控制系統時，還利用該系統的自動控制功能，自動控制功能主要有兩種形式，一是反饋控制系統，在任何一個環節的輸入中都能夠受到輸出的反饋作用，當控制裝置的輸入受到輸出反饋時，該系統也被稱為全閉環系統，主要由控制部分和被控制部分組成，控制部分能夠接收指令信號以及被控制部分的反饋信號，并對控制部門發出控制信號，根據信號內容進行運動。二是前饋控制系統，主要是通過測量干擾的變化，在控制器的作用下，能夠直接將這種被控變量影響產生的干擾進行克服。在環路上的任何一點，只能按照信號方向前進，不能回到出發點，也不能產生閉環回路，因此也被稱為開環系統。在這兩種系統應用過程中，首先需要系統研究人員結合工業生產作業實際情況進行程序編寫，選擇正確的控制方式，保證所控制的設備能夠根據程序編寫好的流程和次序開展生產作業。其次，在實際應用過程中，該程序還能采用一定的評判標準對控制功能進行評價，從而保證生產設備能夠按照相關規定完成既定好的控制工作。

（3）自動報警功能的應用。自動報警系統是整個系統的重要環節，能對檢測出來的各項數據進行分析，尋找設備出現異常的原因，再利用專家系統進行問題解決，從而避免出現設備故障引發生產問題。同時，自動報警功能針對冶金企業、火電企業發生的火災等情況進行報警，在自動報警系統中含有感溫探測器、光電感煙探測器等，針對企業的發展規劃，在200MW以上機組單元控制區域、鍋爐房、網絡控制室、計算機機房等地區設置火災自動報警系統，根據實際運行情況對設備設置合適的閾值，一旦設備數據不在閾值范圍內，自動報警系統就會發出警報。比如，設備的運行過程中，有一段信號沒有發出或者信號沒有返回，能夠在規定時間內完成控制工作，提示系統出現故障，則自動化控制系統就會自動發出警報。

（4）自動保護功能的應用。在工業生產中自動化控制系統的自動保護功能，主要是應用熱控自動保護裝置，能夠在電力系統出現故障的情況下，采用應急保護措施，對故障設備進行有效隔離，避免電力設備的故障對整個火電廠運行造成損壞。在一些儀表的檢測下，假如設備參數超過標準值，則該系統就會對設備運行進行控制，保證設備能夠在安全情況下進行運行，避免出現生產安全事故，或者出現設備損壞問題。

3 自動化控制系統的發展趨勢

（1）自律分布系統。在火電廠自動化控制中，自律分布系統是主要的控制和協調環節，該系統最主要的特點是可控制性和可協調性。假如自律分布系統出現問題，則系統就會利用自我保護功能，避免其他系統受到牽連也發生問題，從而實現系統的可控制性能。同時，不管出現什么類型的問題，系統就會對自身工作內容進行協調，實現了系統的可協調性。在傳統自動化控制系統中，每個系統中只有單獨的控制器，假如滿足自律控制就無法實現協調性，假如滿足協調性就無法實現自律控制。在金屬冶煉行業自動化控制未來發展中，會將自律分布系統應用到整體系統中，進而提升設備的檢查的維修效率，能夠提升冶煉爐和其他設備的處理水平，提高生產效率。

（2）總線控制。現階段，自動化控制技術在工業生產領域的應用越來越廣泛，各種大型機組的儀表記錄數據會逐漸減少，在未來發展中，會將智能變送器和FB技術有機結合起來利用，能夠保證各種機組的正常運行。根據研究發現，在進行自動化控制的過程中，總線FB是實現系統功能的關鍵，能夠有效避免其他因素的干擾，將火電廠所有通信設備和智能設備進行連接，能夠大大減少電纜的數量，避免長線傳輸過程中出現的問題。

（3）EIE綜合。傳統熱工自動化控制系統由電氣控制、儀表控制和計算機控制等裝置所組成，且各個裝置之間是獨立的，分別進行安裝。隨著科技的發展，逐漸采用EIE綜合技術，也就是將這三種裝置結合起來，進行統一的規劃和安裝，這同樣也是熱工自動化控的未來發展趨勢。在未來應用EIE綜合技術時，需要提升系統的控制能力，保證相配套的硬件和軟件能夠支持系統的運行，同時還要進行編碼設置，保證三種裝置能夠協調起來發揮作用。

4 總結

總而言之，將自動化控制技術應用于金屬加工、火電生產作業中，實現自動化生產、檢測和控制，擁有良好的發展控制。在企業所有系統中，都需要進行科學合理的設計，進而保證各個系統能夠協調一致，功能實現控制和自動化功能。在未來發展中，應該在現有基礎上，結合實際生產發展情況，以安全性、可靠性和協調性為主要的設計依據，讓系統向著自律分布、總線控制和EIE綜合方向發展，從而實現生產效率的不斷提升。