自動控制理論在火電廠熱工自動化中的應用

倪大鵬

【摘 要】我國電力事業與科技結合的步伐越加強烈，并且結合計算機技術與自動化技術，使發電廠在進行發電以及監管的過程當中，大量的使用自動化控制理論，其目的是提高火電廠的工作效率與質量，并且保障工作人員的人身安全。另一方面，電能不能儲存，火電機組運行時，要不間斷的發電，對此，為了增加火電廠運作過程的安全性以及實現成本節約，最好的辦法就是加大火電廠工作時的自動化。因此，自動控制理論及自動化與火電廠生產運行的結合是自發自然生成的。

【關鍵詞】自動控制理論；火電廠；熱工自動化；應用

我國的科學技術正處于不斷創新和進步的階段，許多新的材料、新的技術、新的工作原理被不斷的創造出來，從而制造出了變送器、傳感器等高科技產品，促進了控制裝置和系統的不斷發展。對于火電廠熱工自動化技術的發展趨勢，一定是有關于環保節能，可持續發展的目標，早日實現自動化控制系統的全面一體化。通過自動化控制理論的廣泛應用，火電廠的安全性得以極大的保證的同時，有效的增加企業的經濟利益，從而早日實現節能減排的目標。

一、自動化控制理論的內涵

所謂自動化控制理論是指關于在生產過程中，沒有人的活動痕跡，通過對外加的設備以及裝置的使用，讓機器、設備或是生產過程中的某一個參數或是工作時的狀態，按照之前設定的數據信息開始自動生產及運行技術有關的理論，是對自動控制規律進行研討的技術型科學。在自動控制理論初期發展的階段中，主要形式是對基礎的現場實際自動反饋調節過程原理在理論上進行總結和反饋，并反向繼續指導并應用于實際的工業控制領域。當自動化控制理論在機器設備使用中通過對系統的建立，實現自動化控制，其中對主要系統的使用是：自動控制系統、反饋控制系統。自動控制系統是將控制對象與控制設備按照設定的形式進行連接，并結合其他系統構成一個完整的個體。反饋控制系統是將控制對象以及控制設備運行的信息進行反饋，并且不斷修改被控制量與控制量之間的差數。通過對自動控制系統與反饋控制系統的運用，提高自動化控制理論在社會生活中的運用效率，同時增加自動控制理論在火電廠自動化中的應用。

二、火電廠熱工自動化控制技術

隨著科學技術的進步與發展，火電廠熱工自動化控制技術呈現出系統化、可靠性、智能化以及高速性等特點，比較常用的火電廠熱工自動化控制技術如下：

1、現場總線控制。FCS現場總線控制系統是企業數據通信與傳輸以及工業控制的重要環節，在現代控制系統中發揮著無可取代的作用。在火力發電廠中，現場總線控制系統剛剛興起，并逐漸取代了分散控制系統。與傳統的分散控制系統相比較，現場總線控制系統具有成本低廉、開放性強、結構優良等優勢，其能大大提升火電廠熱工控制的整體效率與性能。一般來說，現場總線控制系統由生產管理層、控制網絡層、監控網絡層等環節組成。監控網絡層能實現裝置優化控制以及高級控制策略，并與控制網絡層合作，充分實現數據傳輸與共享。工程師站以及操作員站負責對火電廠熱工生產過程進行監視、管理以及系統維護。

2、智能控制。大型火電廠的設備結構以及種類都比較復雜，在熱工控制過程中很容易出現強耦合、誤控以及延遲等問題，因此，在火電廠熱工控制過程中應積極采用新型的智能控制技術。最常用的智能控制技術如下：①鍋爐燃燒過程控制。這種控制技術是在鍋爐燃燒過程中充分利用監控層及時監測與收集鍋爐的燃燒狀態，并使用智能化算法對鍋爐燃燒情況進行智能分析?，F階段，較為常用的智能算法主要包括專家系統、模糊控制、人工神經網絡等，通過智能算法直接調節鍋爐燃燒參數，全面提升鍋爐燃燒控制的可靠性與效率]。②智能給水控制。隨著社會用電需求的增加，發電廠所需要的鍋爐設備的規模也進一步擴大，傳統給水控制經常出現給水緩慢、給水不足等問題，嚴重影響電力生產。在給水控制過程中及時引入多層神經網絡的智能給水控制系統能有效提高給水控制系統的可靠性與精準性。這種智能化給水控制系統一方面提升了給水控制的整體性能，另一方面極大簡化了給水控制系統的整體結構。③智能溫度控制。在火電廠熱工自動化控制過程中，鍋爐溫度的時變性比較強，傳統溫度控制方式無法達到理想效果?，F階段，神經網絡智能氣溫控制技術以及氣溫模糊控制技術得到了廣泛應用，在智能氣溫控制系統的幫助下對鍋爐氣溫進行智能化控制，在不同負荷狀態下可達到優良的控制效果。

3、先進控制策略。在火電廠熱工控制過程中，控制策略必不可少，這是智能化控制系統的重要組成環節?，F階段，越來越多的研究人員將遺傳算法、模糊控制、預測控制等控制策略應用到火電廠熱工控制過程中去，通過實施先進控制策略，全面提升火電廠熱工控制的精度以及安全性能。

三、火電廠熱工自動化控制的應用

1、自動檢測。在火電廠生產過程中，工作人員要及時掌握不同設備的運行狀態，這對于發電作業的正常運行有著重要作用。應用火電廠熱工自動化控制系統后，可直接通過儀表監測溫度、壓力、流量等數據，動態監測各種生產數據，有助于工作人員及時發現設備問題，預防電力生產事故。例如，在火電廠熱工自動化檢測系統中，通常使用溫度傳感器對溫度進行檢測。300MW 以上的火電機組均是將電阻信號傳導到數據庫中，然后經過不同控制模塊將信號轉化。不同控制系統對熱電偶的控制方式不同，主要采用熱電阻、冷端補償器等測量接線盒溫度，然后經由計算機處理器修正各種數據。

2、自動控制。在電廠熱工自動化控制系統中，自動控制是非常重要的一項功能。研究人員根據火電廠具體情況設置合理的程序編寫相關程序代碼，使受控制設備能按照一定的次序和流程開展相關工作，然后通過合理的運行判斷標準來決定是否執行程序內容，從而保證各項設備按照相關標準運行。

3、自動報警。自動報警系統是電廠熱工自動化控制系統中的重要環節，其能通過分析各項數據找到設備異常運行的原因，采取針對性應急對策，從而減輕設備故障帶來的影響。自動報警設備能及時提醒管理人員設備運行情況。在使用自動報警功能時，管理人員需要結合火電廠運行實際設置合理的報警閾值，保證上下閾值之間的合理性，充分發揮自動報警功能的功效。例如，若在執行過程中發出一段指令沒有信號返回，也就是控制沒有在約定時間內完成，提示系統故障，火電廠熱工自動化控制系統則發出報警。

4、自動保護?；痣姀S熱工自動化控制自動保護功能指的是在相關儀表的動態監測下，若參數超過合理范圍，則火電廠熱工自動化控制系統會對設備運行情況進行控制，促使其在安全狀況下運行，預防發生安全事故或設備損壞問題。

當前很多企業在實際建設環節中都和自動化控制工作有所涉及，所以一個國家在進行自動化建設和控制環節中，也能對科技發達的程度進行關注，同時這項工作的開展也將為這項工作的開展提供更大的方便。在當前我國技術水平不斷發展的背景下，自動化的控制也在當前社會中得到了更顯著的發展。所以這也要求這項工作的開展要進一步進行提升和完善，只有這樣才能為廣大群眾的生活提供更大的便利性。電力行業在實際生產環節中，只有確保連續發電，才能更好的實現對安全性和經濟性的全面提升。

參考文獻：

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（作者單位：赤峰熱電廠有限責任公司）