智能控制在火電廠自動控制中的運用探究

內蒙古國華準格爾發電有限責任公司 萬海英

傳統火電廠的控制方式是利用PID控制系統來進行控制的，但由于火電廠的大容量機組在工作中常出現一些延緩與干擾，導致傳統PID系統工作效率不高，不能適應火電廠的發展。因此火電廠需使用智能控制系統來提高工作效率，實現快速發展。相關管理人員需要認識到智能控制在火電廠自動控制中運用的重要性，加強智能控制的運用。

智能控制是指在沒有人為干預的情況下，能自主驅動智能機器來實現控制目標的自動控制技術。控制理論已有一百多年的歷史，從現代控制理論進入到智能控制理論，從經典控制理論進入到大系統理論，智能控制是現代控制理論的進一步拓展。隨著經濟的快速發展與科學技術水平的不斷提高，信息技術得到了大力的發展。在信息技術的推動下，智能控制逐漸成為控制系統的主流，在控制系統中占據主要地位。智能控制理論是多個學科共同交叉的成果，它雖然沒有經典控制理論那樣成熟與完善，但所作出的貢獻是巨大的。目前智能控制逐漸被各行各業所應用，智能控制理論也在實踐中不斷的完善與發展。

1 火電廠中主要的控制方式

1.1 專家系統

是人工智能的一個分支，指一個或一組在一些特定領域范圍內運用大量專家知識與推理方法來解決復雜問題的一種人工智能，能將一些專家知識與經驗整合到計算機中，使計算機在工作時能實現模擬人類專家的推理思維。專家系統能帶來巨大的經濟效益與社會效益，在人工智能領域中占據著重要的地位，由知識庫、推理機、綜合數據庫等部分構成，能夠解決大量的難題與困難。專家系統控制是火電廠的其中一種控制方式，相關操作人員可設立設備的溫度、壓力的上限與下限，當溫度與壓力超過與低于設立的數據，系統會自動地發出指令并及時糾正系統中出現的問題，對系統進行調整，確保系統的正常運行[1]。

1.2 模糊系統

是指輸入、輸出和狀態定義在模糊集上的系統，是確定性系統的拓展與推廣。1965年美國自動控制專家提出模糊子集，模糊系統、模糊規劃、模糊控制等加大了模糊系統理論的應用。模糊系統起初是針對不能精準量化、難以建立核準模型的對象實施的一種控制。但隨著信息技術的不斷發展，模糊系統逐漸成為控制系統不確定性的重要方式。該系統在火電廠中應用廣泛，相關人員即使沒有精準的數據也可實現自動控制。只需將收集到的模糊信息傳入到模糊系統中，讓模糊系統模擬人類思維，利用相關的經驗來分析數據，達到控制效果。

1.3 遺傳算法

是進化算法的其中一種分支，是計算機數學中用于解決最佳化的搜索算法。進化算法主要是借鑒了進化生物學中的一些現象，如雜交、突變、遺傳等才發展起來的。1975年美國教授提出了遺傳算法，它是一種尋優方法，能自動地獲取最優方式和優化工作方法，但這只適用于局部優化，不能實現全局優化。遺傳算法是一種通用的解決搜索問題的方法，適用于各種問題，同時能夠實現多個問題的處理，提高解決問題的效率。在使用遺傳算法時，首先需組成一組候選解，其次根據某些設定條件來測算這些候選解的適應度，并放棄與保留一些適應度，然后對保留的適應度進行調整與優化，生成新的候選解（圖1）。

圖1 遺傳算法操作流程

1.4 神經網絡系統

是一種應用類似于大腦神經突觸聯結的結構進行信息處理的數學模型。神經網絡是由多個節點聯結而成，它的運行方式是受到生物的神經網絡的啟發，然后利用數學統計方法與信息技術網絡來組成神經網絡系統。神經網絡系統經過長時間的研究才得以開發出來，1943年在心理學家與數學邏輯學家的共同努力下，神經網絡與數學模型被建立起來，稱為MP模型。在MP模型的研究下發現了單個神經元也有邏輯功能，從此開啟了人工神經網絡研究時代。

1984年美國物理學家開始了神經計算機的研究工作，推動了神經網絡的研究。1986年各大發達國家開始了人工神經網絡的研究，推動了研究的高潮。神經網絡系統在火電廠中應用廣泛，受到了相關管理人員的青睞。神經系統可通過火電廠的感應器來對各種設備進行監測，對各種設備進行調整[2]。

不同控制方式起到的作用不一樣，目前，火電廠主要運用四種控制方式，分別是專家系統、模糊系統、神經網絡系統和遺傳算法，本文對不同控制方式進行了匯總，其優勢分別如下：專家系統。基于專家團隊的知識儲備、專業技能與研究經驗解決控制問題；遺傳算法。能夠精細地進行局部優化，進而實現最優方案的選取；神經網絡系統。檢測性能好，可實現對設備系統的動態監控；模糊系統。對數據信息精準性的需求較低，可實現系統的自動調整。

2 智能控制在火電廠自動控制中的運用

2.1 在主蒸汽溫度控制過程中的應用

主蒸汽溫度的高低影響著火電廠的運行效率，一旦主蒸汽溫度低于或超過標準溫度，會損壞火電廠的機組，造成機組質量不佳、運行速率下降，影響火電廠的經濟發展。因此，主蒸汽溫度不僅是一個監測參數、也是一個控制參數。相關人員需要根據機組的運行數據與生產目標來設定合適的主蒸汽溫度，將主蒸汽溫度控制在合理的范圍內。一般來說，當主蒸汽溫度超過標準可使用減溫水來進行調節。但總體來說，控制主蒸汽溫度具有一定的難度與挑戰。

主蒸汽的溫度會隨著機組容量的變化而發生相應的變化，這時很難保證反饋裝置能夠跟上主蒸汽的溫度變化，影響反饋機制的調節效果，甚至可能會出現無法調節的現象。同時，主蒸汽的溫度變化沒有規律且存在延遲的現象，要想對其進行實時監控，需耗費大量人力和物力，不利于火電廠實現快速發展。為合理控制主蒸汽的溫度，將主蒸汽的溫度控制在標準的范圍內，需加強智能控制技術的應用：首先，需設計出精準的觀測裝置，讓該裝置對主蒸汽的溫度與動態特征進行監控；其次，需運用遺傳算法與模糊系統對動態方法進行優化，提高監測的效果與速率；最后，將遺傳算法、模糊系統與PID系統整合起來，實現對溫度的合理控制[3]。

2.2 在再熱汽溫控制系統中的應用

再熱汽溫控制系統是火電廠的重要運行系統，對火電廠的發展起著至關重要的作用。要想將再熱汽溫控制系統控制在合理的范圍內，減少該系統出現的誤差，需加強智能系統的運用。再熱汽溫控制系統在運行過程中會出現一定的慣性與延遲性，要想根據再熱汽溫控制系統的運行變化來進行合理地控制與管控是非常困難的。傳統的控制方法是通過運用PID系統來進行控制的，但PID系統本文的參數不能夠發生變化。因此，當再熱氣溫控制系統發生運行變化時，PID系統可能會出現控制不全面或是控制不及時的情況[4]。

加強智能系統的運用，能夠有效地解決這一問題：一方面，可單純使用模糊系統。模糊系統對于數據的精準性沒有太高的要求，它可根據人的經驗與方法來對自動系統進行調節。讓自動系統能夠適應再熱汽溫控制系統的變化，并對再熱汽溫控制系統進行控制，并且模糊技術能夠應對較為復雜的情況，這可降低再熱汽溫控制系統的運行風險，減少相關的干擾，保障該系統的安全性能；另一方面，也可將模糊技術與PID系統整合起來，促使PID系統能夠實現自我調節，能夠適應再熱汽溫控制系統的運行模式。將模糊技術與PID系統結合起來能夠更大發揮出兩者的功能，減小再熱汽溫控制系統的運行失誤，提高抗干擾性能。

2.3 在PH控制中的應用

不同物質的PH值是不一樣的，當物質中的PH值過高或者是過低，物質中的酸堿濃度就會發生改變。火電廠會產生大量的廢水，相關人員需要對廢水進行排放。在排放廢水之前需嚴格控制廢水中的PH值，防止廢水中的酸堿濃度不符合排放的標準。隨意排放廢水會造成環境污染，影響土質質量。因此，火電廠的相關人員在排放廢水前，需在廢水中加入酸或堿來調節廢水中的酸堿濃度，使其達到平衡：首先，需要對廢水進行收集，通過一定的監測設備來判斷是否需要加入酸堿。然后需根據需要的酸堿進行審核并設定投入參數，對PH控制裝置的變頻控制系統輸出控制信號，實現變頻加藥。每加入一次藥就需對廢水中的濃度進行檢測，直到廢水中的濃度符合排放標準，相關的智能設備就會停止加藥。

2.4 在鍋爐燃燒過程中應用

目前來說，有三種控制鍋爐燃燒的方法：第一種方法是通過人工來進行控制。火電廠的管理人員需要設立鍋爐燃燒的參數，然后由經驗豐富的鍋爐管理員來看管鍋爐，并對鍋爐的燃燒過程進行調整。這種方法是傳統的鍋爐燃燒過程看管方法，人工看管鍋爐在一定程度上加大了火電廠的經濟支出，不利于火電廠實現經濟的快速增長。而且一旦出現在鍋爐燃燒過程中出現什么變故，會對鍋爐管理人員帶來安全隱患，對火電廠造成嚴重的經濟損失。

第二種方法是安裝鍋爐監控系統，通過機械設備來對鍋爐燃燒情況進行監控，這樣既可減少了人力與物力，還能減低安全風險。但監控設備僅只能對鍋爐燃燒狀況進行監控，不能對鍋爐情況進行及時的處理與調整。

第三種方法是對鍋爐實現智能控制。火電廠的管理人員可利用智能算法來對鍋爐燃燒參數進行分析，并利用智能設備來對鍋爐燃燒情況進行管控與調整。例如，可將PID技術與模糊系統整合成PID控制器，這樣模糊系統能夠提高PID技術的適應性與調整性。同時，在鍋爐燃燒過程中，PID控制器還能夠將大量的經驗與知識作用與PID參數的調節上，一旦鍋爐在燃燒過程中發生了不同的狀況，PID控制器都能使用不同的技術方法來調節鍋爐狀況。隨著經濟的快速發展與科學技術水平的不斷提高，信息技術達到了大力的發展，火電廠需要加強信息技術的運用，將智能化設備與火電廠的運行項目進行整合，實現智能化發展[5]。

智能化設備的應用比較廣泛，加強智能化設備的運用能夠提高火電廠的生產效率，降低生產風險，提升安全性能。同時，加強智能化設備的使用力度也是順應時代潮流的重要措施，能夠提高火電廠的經濟發展水平，提升火電廠的競爭優勢。火電廠的管理人員需要加大火電廠的投入力度，引進專業的技術人才，打造高質量的人才隊伍。同時，還需要建立健全管理制度，實現管理高效，實現火電廠的進一步發展。

3 結語

隨著經濟的快速發展與科學技術水平的不斷提高，人民群眾對于電能與火能的應用要求越來越高。為了滿足人民群眾的需求、加快火電廠的發展速率，需要加強智能控制與火電廠自動控制中的運用。實現智能控制對于火電廠的發展有著至關重要的作用，相關管理人員需要了解智能控制技術的特點與作用，根據不同的工作項目來使用相應的控制系統。為了進一步加強智能控制技術的應用，需要建立、健全管理制度，打造高質量技術人才，引進先進技術，提高火電廠的生產效率。