自動控制理論在火電廠熱工自動化中的應(yīng)用研究

甘雷尚

摘 要：隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)以及自動化技術(shù)的快速發(fā)展，自動控制理論在社會生活中的應(yīng)用面越來越廣，尤其是在工廠生產(chǎn)自動化過程中的應(yīng)用，更是將生產(chǎn)效率和質(zhì)量等大大提高。在火電廠熱工自動化中同樣也應(yīng)用了自動化理論，文章將自動化的機(jī)械控制原理以及火電廠的熱工自動化相互結(jié)合，從熱工儀表、主蒸汽壓力以及主蒸汽溫度等三個(gè)方面進(jìn)行分析，分別提出其調(diào)整策略，希望能夠增強(qiáng)其在火電廠熱工自動化中的應(yīng)用水平。

關(guān)鍵詞：自動控制理論；火電廠；熱工自動化；應(yīng)用研究

中圖分類號：TM621 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1006-8937（2016）08-0061-01

自改革開放以來，我國的電力工業(yè)有了飛速的進(jìn)步，電力生產(chǎn)開始引入分散控制以及調(diào)度自動化等，有效緩解了短缺的電力供應(yīng)，促進(jìn)國民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展。但當(dāng)前我國的電力市場紅人存在一些不足的問題，例如，電力供應(yīng)的自動化及電氣化水平較低，發(fā)電煤耗大、管理水平差等。

電力工業(yè)在其生產(chǎn)過程中，必須連續(xù)進(jìn)行發(fā)電，為了保證其生產(chǎn)過程的安全性以及經(jīng)濟(jì)型，就必須采用大量的自動化設(shè)備以及技術(shù)，因此，將自動控制理論應(yīng)用到火電廠熱工自動化中，是具有重要意義的。

1 熱工儀表的非線性特性及校正

任何系統(tǒng)都或多或少的存在非線性特性，而火電廠的熱工儀表也不例外，普遍輕重不一的具有非線性特性，該性質(zhì)對儀表參數(shù)測量其準(zhǔn)確度以及顯示精確度等都有直接的影響，因此，為了減小熱工儀表的非線性特征給測量帶來的誤差，通常采用三種方法來進(jìn)行調(diào)節(jié)：減小儀表的測量范圍；采用非線性的顯示刻度；加入非線性的校正環(huán)節(jié)。

其中第三種方法是較為重要的方法。校正熱工儀表非線性特性的方法主要分為兩種，一是模擬線性化，二是數(shù)字線性化。

模擬線性化指的是在傳統(tǒng)模擬儀表的一出上，通過機(jī)器原件或是模擬電路來講儀表輸出的信號進(jìn)行線性化的處理，實(shí)現(xiàn)線性刻度的模擬現(xiàn)實(shí)，并將其作為自動控制裝置信號。

數(shù)字顯性化指的實(shí)在智能儀表的基礎(chǔ)上，對輸入的信號進(jìn)行轉(zhuǎn)換，所得到的的數(shù)字量再經(jīng)過計(jì)算或是查表實(shí)現(xiàn)信號輸出的線性化，從而實(shí)現(xiàn)線性化的數(shù)字顯示。

近幾年，隨著自動控制原理中智能控制理論的不斷發(fā)展，且具有能夠適當(dāng)解決非線性問題的特點(diǎn)，將其結(jié)合到非線性特性校正的研究工作中，出現(xiàn)了更復(fù)雜和高端的校正方法。

2 主蒸汽壓力的調(diào)節(jié)

主蒸汽壓力是火電機(jī)組能否安全運(yùn)行的重要指標(biāo)和關(guān)鍵性的監(jiān)測參數(shù)，同時(shí)也對機(jī)組的負(fù)荷調(diào)節(jié)起到了參考作用并作為鍋爐汽機(jī)其能量平衡的一個(gè)重要標(biāo)志。主蒸汽壓力調(diào)解過程通常是通過鍋爐燃燒調(diào)節(jié)的系統(tǒng)來實(shí)現(xiàn)的。

鍋爐燃燒調(diào)節(jié)主要包括：引風(fēng)、送風(fēng)以及燃料三方面的調(diào)節(jié)，其中，三者的調(diào)節(jié)量包括引風(fēng)量、送風(fēng)量以及燃料量，三者被調(diào)節(jié)量分別是爐膛負(fù)壓、煙氣含氧量以及主蒸汽壓力，前后三者一一對應(yīng)。

主蒸汽壓力的主要調(diào)節(jié)方式有基于能量平衡和基于給定值的偏差的調(diào)節(jié)方式。

其中，基于給定值的偏差的調(diào)節(jié)方式為主要研究對象，該調(diào)節(jié)策略主要包括基于給定值偏差和主蒸汽壓力其單回路的調(diào)節(jié)策略等等。

2.1 主蒸汽壓力的串級模糊調(diào)節(jié)方式

串級調(diào)節(jié)系統(tǒng)主要把爐膛輻射新號作為中間被調(diào)量，將一個(gè)階躍擾動添加到鍋爐燃燒側(cè)面，并利用matlab進(jìn)行仿真研究。與單回路的PID調(diào)節(jié)過程相比較，基于熱量信號進(jìn)行的串級調(diào)節(jié)對調(diào)節(jié)特性并不具有較明顯的改善作用，可見，采用單回路的PID調(diào)節(jié)進(jìn)行串級調(diào)節(jié)能夠明顯的改善系統(tǒng)特性，對于克服燃料的冊內(nèi)擾也具有積極作用。

但是中間被調(diào)亮主要是由隨機(jī)分量以及主分量兩部分組成，若是直接把其納入串級調(diào)節(jié)的系統(tǒng)，必然會降低該調(diào)解過程動態(tài)特性，導(dǎo)致調(diào)節(jié)量震蕩不穩(wěn)定，引起調(diào)節(jié)系統(tǒng)中較大的動態(tài)偏差，因此可以采取串級模糊調(diào)節(jié)策略來進(jìn)行改善。將模糊濾波器增加到串級調(diào)節(jié)系統(tǒng)中，便可以形成新型的串級模糊調(diào)節(jié)系統(tǒng)。

2.2 主蒸汽壓力LQ次優(yōu)調(diào)節(jié)

火電廠的鍋爐具有熱慣性大以及容量大的特點(diǎn)，可見，由此相應(yīng)的調(diào)節(jié)對象是具有一定的延遲特性的，同時(shí)也包括主蒸汽壓力。所具備的遲延特性導(dǎo)致調(diào)節(jié)系統(tǒng)其調(diào)節(jié)過渡時(shí)間被演唱且超調(diào)量更大，進(jìn)而影響了設(shè)備運(yùn)行的安全性以及機(jī)組發(fā)電經(jīng)濟(jì)型。

PID調(diào)節(jié)器等設(shè)備應(yīng)用于現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)過程中可以有效的改善調(diào)節(jié)系統(tǒng)的遲延特性，從PID調(diào)節(jié)器所具有的優(yōu)缺點(diǎn)以及最有控制理論方面相關(guān)技術(shù)理論等，可以考慮選用線性二次型的性能指標(biāo)來進(jìn)行主蒸汽壓力調(diào)節(jié)器的設(shè)計(jì)。通過主蒸汽壓力LQ次優(yōu)化調(diào)節(jié)策略來實(shí)現(xiàn)。

3 主蒸汽溫度特性及控制策略

3.1 主蒸汽溫度的特性

火電廠中主蒸汽溫度也是火電廠生產(chǎn)運(yùn)行過程中的一個(gè)重要監(jiān)測參數(shù)，若該值過高或是過低都會對機(jī)組的安全性以及發(fā)電的經(jīng)濟(jì)性產(chǎn)生影響。

主蒸汽溫度過高，可能會導(dǎo)致過熱器、主蒸汽管道以及汽輪機(jī)高壓缸等生產(chǎn)設(shè)備中的金屬材料產(chǎn)生高溫形變而被損壞、不能正常運(yùn)作；主蒸汽溫度過低，又會導(dǎo)致火電廠的熱效率降低，可能會腐蝕汽輪機(jī)的葉片危機(jī)汽輪機(jī)安全。因此，主蒸汽溫度的合理有效控制是具有重要意義的。

3.2 控制策略

根據(jù)主蒸汽溫度的動態(tài)特性，主要有兩種控制當(dāng)時(shí)，一種是在蒸汽管道中將噴水減溫器設(shè)置在煙道中，另一種是在煙道當(dāng)中安裝對應(yīng)的煙氣擋板。

前一種通過改變蒸汽的流量來實(shí)現(xiàn)主蒸汽溫度的控制，另一種是通過將煙氣熱量適當(dāng)改變到實(shí)現(xiàn)應(yīng)當(dāng)根據(jù)實(shí)際火電廠的生產(chǎn)方式、生產(chǎn)情況等來進(jìn)行安排，但無論在哪種火電廠熱工自動化生產(chǎn)過程中，都應(yīng)當(dāng)注重控制策略的制定原則，保障火電生產(chǎn)的安全性以及有效性。

4 結(jié) 語

隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)以及自動化技術(shù)的快速發(fā)展，自動控制理論在社會生活中的應(yīng)用面越來越廣，尤其是在工廠生產(chǎn)自動化過程中的應(yīng)用，更是將生產(chǎn)效率和質(zhì)量等大大提高。在火電廠熱工自動化中同樣也應(yīng)用了自動化理論，文章將自動化的機(jī)械控制原理以及火電廠的熱工自動化相互結(jié)合，從熱工儀表、主蒸汽壓力以及主蒸汽溫度等三個(gè)方面進(jìn)行分析，分別提出其調(diào)整策略，希望能夠增強(qiáng)其在火電廠熱工自動化中的應(yīng)用水平。

參考文獻(xiàn)：

[1] 全通.自動控制理論在火電廠熱工自動化中的應(yīng)用[J].黑龍江科學(xué)，

2013，（10）.

[2] 孫振洋.控制理論在火電廠熱工自動化中的應(yīng)用[J].科技創(chuàng)業(yè)家，2013，

（23）.

[3] 魯?shù)欠澹S蓉.自動控制理論在火電廠熱工自動化中的應(yīng)用[J].廣東科 技，2013，（20）.

[4] 李生錄.自動控制理論在火電廠熱工自動化中的應(yīng)用[J].中外企業(yè)家，

2013，（28）.

[5] 張衛(wèi)寧.智能控制及其在火電廠熱工自動化的應(yīng)用[J].山東工業(yè)技術(shù)，

2015，（13）.