淺析火電廠熱工自動(dòng)化控制技術(shù)應(yīng)用及發(fā)展

李寧

摘 要：隨著科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步以及社會(huì)經(jīng)濟(jì)的飛速發(fā)展，火電廠建設(shè)規(guī)模不斷擴(kuò)大，熱工控制要求也不斷提升?；痣姀S熱工自動(dòng)化控制系統(tǒng)在火電廠生產(chǎn)運(yùn)行中發(fā)揮著至關(guān)重要的作用，其直接決定著火電廠發(fā)電效率。本論文從不同方面闡述火電廠熱工自動(dòng)化控制技術(shù)應(yīng)用及發(fā)展，希望為研究火電廠熱工自動(dòng)化控制技術(shù)的專家和學(xué)者提供理論參考依據(jù)。

關(guān)鍵詞：火電廠熱工;自動(dòng)化控制技術(shù);應(yīng)用分析

近年來(lái)隨著我國(guó)科學(xué)的不斷進(jìn)步，一些先進(jìn)的科學(xué)技術(shù)也開始被大量的應(yīng)用于火電廠中，電廠的裝機(jī)容量在不斷的擴(kuò)大，先進(jìn)的科學(xué)技術(shù)推動(dòng)了熱工自動(dòng)化控制技術(shù)在火電廠應(yīng)用的不斷完善，其主要表現(xiàn)在：一方面 DCS系統(tǒng) （發(fā)電機(jī)組中最為重要的系統(tǒng)）的控制結(jié)構(gòu)在發(fā)電廠中出現(xiàn)了明顯的變化，另一方面管理與監(jiān)控系統(tǒng)以及現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)在火電廠中逐步的得到了完善，這也為熱工自動(dòng)化控制技術(shù)在火電廠的安全高效應(yīng)用打下了良好的基礎(chǔ)。

1提高熱工自動(dòng)化控制系統(tǒng)的意義

火電廠發(fā)電，需要很多的機(jī)組共同完成，機(jī)組的熱工自動(dòng)化系統(tǒng)在整個(gè)機(jī)組工作中的作用非常重要，它不僅給機(jī)組的設(shè)備提供了一個(gè)穩(wěn)定的運(yùn)行環(huán)境，而且在機(jī)組設(shè)備出現(xiàn)意外故障時(shí)能通過(guò)與其他設(shè)備的聯(lián)結(jié)進(jìn)行過(guò)載保護(hù)等，最大限度地保護(hù)機(jī)組設(shè)備不會(huì)受到嚴(yán)重的損害。在機(jī)組運(yùn)行時(shí)，通過(guò)對(duì)參數(shù)的監(jiān)控以及分析，了解目前機(jī)組工作的狀態(tài)，為機(jī)組設(shè)備參數(shù)的優(yōu)化提供了依據(jù)。因此，熱工自動(dòng)化控制系統(tǒng)關(guān)系到整個(gè)火電廠的安全生產(chǎn)、平穩(wěn)運(yùn)行，以及良好的經(jīng)濟(jì)性?；痣姀S為了進(jìn)一步提升機(jī)組設(shè)備的有效運(yùn)行，熱工自動(dòng)化控制系統(tǒng)的運(yùn)用就顯得非常有必要。

2火電廠熱工自動(dòng)化技術(shù)的內(nèi)容與現(xiàn)狀

探索和發(fā)展自動(dòng)化技術(shù)是我國(guó)現(xiàn)階段各行各業(yè)都在進(jìn)行的工作，對(duì)于火電廠而言其熱工自動(dòng)化技術(shù)是隨著火電廠的發(fā)展逐步形成與完善的一種控制技術(shù)，熱工自動(dòng)化技術(shù)當(dāng)前在我國(guó)還在不斷的發(fā)展與完善。檢測(cè)自動(dòng)化、控制自動(dòng)化、報(bào)警自動(dòng)化、以及保護(hù)自動(dòng)化是其主要包括的內(nèi)容。目前，火力發(fā)電技術(shù)在我國(guó)正在飛速的發(fā)展，大部分火力發(fā)電企業(yè)已經(jīng)開始推廣與應(yīng)用熱工自動(dòng)化技術(shù)。從自動(dòng)化裝置的裝備情況來(lái)看，先進(jìn)的數(shù)字化儀表已經(jīng)取代了過(guò)去的組裝儀表，也有效提升了系統(tǒng)控制設(shè)備的檔次。例如專業(yè)的小型計(jì)算機(jī)技術(shù)已經(jīng)在一些控制機(jī)組中進(jìn)行使用，并且顯示設(shè)備也越來(lái)越先進(jìn)，這大大提升了火電廠的管理與監(jiān)控水平。此外控制協(xié)調(diào)系統(tǒng)也開始在一些大型火電機(jī)組中應(yīng)用。并且熱工控制保護(hù)技術(shù)在火電廠機(jī)組設(shè)備的應(yīng)用上也取得了很大的成就。以上這些先進(jìn)技術(shù)在火電廠的大量應(yīng)用，極大的推動(dòng)了我國(guó)火電廠技術(shù)的發(fā)展。

3火電廠熱工自動(dòng)化控制技術(shù)分析

3.1現(xiàn)場(chǎng)總線控制

FCS（現(xiàn)場(chǎng)總線控制系統(tǒng)）是企業(yè)數(shù)據(jù)通信與傳輸以及工業(yè)控制的重要環(huán)節(jié)，在現(xiàn)代控制系統(tǒng)中發(fā)揮著無(wú)可取代的作用。在火力發(fā)電廠中，現(xiàn)場(chǎng)總線控制系統(tǒng)剛剛興起，并逐漸取代了分散控制系統(tǒng)。與傳統(tǒng)的分散控系統(tǒng)相比較，現(xiàn)場(chǎng)總線控制系統(tǒng)具有成本低廉、開放性強(qiáng)、結(jié)構(gòu)優(yōu)良等優(yōu)勢(shì)，其能大大提升火電廠熱工控制的整體效率與性能。一般來(lái)說(shuō)，現(xiàn)場(chǎng)總線控制系統(tǒng)由生產(chǎn)管理層、控制網(wǎng)絡(luò)層、監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)層等環(huán)節(jié)組成。監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)層能實(shí)現(xiàn)裝置優(yōu)化控制以及高級(jí)控制策略，并與控制網(wǎng)絡(luò)層合作，充分實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)傳輸與共享。工程師站以及操作員站負(fù)責(zé)對(duì)火電廠熱工生產(chǎn)過(guò)程進(jìn)行監(jiān)視、管理以及系統(tǒng)維護(hù)。

3.2智能控制

大型火電廠的設(shè)備結(jié)構(gòu)以及種類都比較復(fù)雜，在熱工控制過(guò)程中很容易出現(xiàn)強(qiáng)耦合、誤控以及延遲等問(wèn)題，因此，在火電廠熱工控制過(guò)程中應(yīng)積極采用新型的智能控制技術(shù)。最常用的智能控制技術(shù)有如下幾種：首先，鍋爐燃燒過(guò)程控制。這種控制技術(shù)是在鍋爐燃燒過(guò)程中充分利用監(jiān)控層及時(shí)監(jiān)測(cè)與收集鍋爐的燃燒狀態(tài)，并使用智能化算法對(duì)鍋爐燃燒情況進(jìn)行智能分析。現(xiàn)階段，較為常用的智能算法主要包括專家系統(tǒng)、模糊控制、人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)等，通過(guò)智能算法直接調(diào)節(jié)鍋爐燃燒參數(shù)，全面提升鍋爐燃燒控制的可靠性與效率。其次，智能給水控制。隨著社會(huì)用電需求的增加，發(fā)電廠所需要的鍋爐設(shè)備的規(guī)模也進(jìn)一步擴(kuò)大，傳統(tǒng)給水控制經(jīng)常出現(xiàn)給水緩慢、給水不足等問(wèn)題，嚴(yán)重影響電力生產(chǎn)。在給水控制過(guò)程中及時(shí)引入多層神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的智能給水控制系統(tǒng)能有效提高給水控制系統(tǒng)的可靠性與精準(zhǔn)性。這種智能化給水控制系統(tǒng)一方面提升了給水控制的整體性能，另一方面極大簡(jiǎn)化了給水控制系統(tǒng)的整體結(jié)構(gòu)。最后，智能溫度控制。在火電廠熱工自動(dòng)化控制過(guò)程中，鍋爐溫度的時(shí)變性比較強(qiáng)，傳統(tǒng)溫度控制方式無(wú)法達(dá)到理想效果?，F(xiàn)階段，神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)智能氣溫控制技術(shù)以及氣溫模糊控制技術(shù)得到了廣泛應(yīng)用，在智能氣溫控制系統(tǒng)的幫助下對(duì)鍋爐氣溫進(jìn)行智能化控制，在不同負(fù)荷狀態(tài)下可達(dá)到優(yōu)良的控制效果。

3.3先進(jìn)控制策略

在火電廠熱工控制過(guò)程中，控制策略必不可少，這是智能化控制系統(tǒng)的重要組成環(huán)節(jié)?，F(xiàn)階段，越來(lái)越多的研究人員將遺傳算法、模糊控制、預(yù)測(cè)控制等控制策略應(yīng)用到火電廠熱工控制過(guò)程中去，通過(guò)實(shí)施先進(jìn)控制策略，全面提升火電廠熱工控制的精度以及安全性能。

3.4過(guò)程儀表控制

隨著火電廠熱工自動(dòng)化控制系統(tǒng)的廣泛使用，大型機(jī)組的儀表數(shù)量、記錄表數(shù)量越來(lái)越少，在未來(lái)，各種智能變送器以及 FB技術(shù)將會(huì)結(jié)合使用，從而更好地促進(jìn)各種儀表的正常運(yùn)行。大量研究發(fā)現(xiàn)，總線 FB是火電廠熱工自動(dòng)化控制的重要因素，這條通信線路能有效排除不良因素干擾。FB是非常重要的通信線路，其能有效連接火電廠所有智能設(shè)備，應(yīng)用這一技術(shù)可大大減少控制電纜數(shù)量以及長(zhǎng)線傳輸中的各種問(wèn)題。通過(guò)應(yīng)用現(xiàn)場(chǎng)總線能進(jìn)一步優(yōu)化管理系統(tǒng)整體結(jié)構(gòu)，加強(qiáng)電控設(shè)備維護(hù)，全面提升設(shè)備運(yùn)行智能化水平。最后，隨著環(huán)境問(wèn)題的加劇，火電廠污染排放量受到了社會(huì)各界的廣泛重視，火電廠也應(yīng)積極采用多種儀器來(lái)監(jiān)測(cè)電廠污染情況，但這些設(shè)備的造價(jià)成本高、結(jié)構(gòu)復(fù)雜、維護(hù)成本高，設(shè)備使用難度增加，這一問(wèn)題必須引起相關(guān)人員的關(guān)注。

總之，隨著科學(xué)技術(shù)和計(jì)算機(jī)技術(shù)的不斷發(fā)展和進(jìn)步，火電廠的熱工系統(tǒng)將會(huì)變得越來(lái)越智能化。另外，由于全球?qū)?jié)能 環(huán)保越來(lái)越重視，未來(lái)必然是朝著環(huán)保、可持續(xù)發(fā)展和智能控制方向進(jìn)行的。而技術(shù)的發(fā)展，也終將會(huì)帶來(lái)熱工自動(dòng)化控制新技術(shù)的突破，如設(shè)備和系統(tǒng)的高度一體化、網(wǎng)絡(luò)化、智能化等。設(shè)備的操作以及系統(tǒng)的控制也會(huì)變得越來(lái)越簡(jiǎn)單，設(shè)備的運(yùn)行也會(huì)變得越來(lái)越穩(wěn)定，在故障出現(xiàn)時(shí)，技術(shù)員可以遠(yuǎn)程控制解除故障，甚至設(shè)備可以自己通過(guò)數(shù)據(jù)的分析，判斷故障模式并自動(dòng)解除故障。對(duì)于火電廠而言，將是使用最少的人力和物力，去獲取最大的經(jīng)濟(jì)效益，對(duì)于企業(yè)的發(fā)展，乃至對(duì)整個(gè)社會(huì)的生態(tài)發(fā)展，都起到了非常積極的作用。

參考文獻(xiàn)：

[1]火電廠熱工自動(dòng)化的現(xiàn)狀與展望[J]. 鄧助才. ?科學(xué)技術(shù)創(chuàng)新. 2019（01）

[2]智能控制在電廠熱工自動(dòng)化中的應(yīng)用分析[J]. 李志會(huì). ?科技視界. 2014（18）

[3]關(guān)于智能控制在電廠熱工自動(dòng)化中的應(yīng)用[J]. 孟麗榮. ?中國(guó)新技術(shù)新產(chǎn)品. 2012（24）

[4]智能控制在電廠熱工自動(dòng)化中的應(yīng)用分析[J]. 朱梓陶，朱群峰. ?南方農(nóng)機(jī). 2017（19）

[5]智能控制在電廠熱工自動(dòng)化中的應(yīng)用[J]. 任易凡. ?通信電源技術(shù). 2016（03）

[6]智能控制在電廠熱工自動(dòng)化中的應(yīng)用[J]. 高東峰. ?科技資訊. 2014（36）

[7]智能控制在電廠熱工自動(dòng)化中的應(yīng)用分析[J]. 陳明星. ?河南科技. 2013（20）

[8]智能控制在電廠熱工自動(dòng)化中的應(yīng)用分析[J]. 鐘思怡. ?科技展望. 2015（36）