自動(dòng)控制在火電廠熱力過(guò)程中的應(yīng)用及可靠性研究

楊威

摘 要：隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，自動(dòng)控制理論和自動(dòng)控制技術(shù)都越來(lái)越成熟?；诖耍疚南仁顷U述了自動(dòng)控制理論在火電廠熱力過(guò)程中的應(yīng)用，然后介紹了火電廠熱力過(guò)程中應(yīng)用的自動(dòng)控制技術(shù)，最后給出了提高自控控制技術(shù)應(yīng)用可靠性的措施，火電廠要加強(qiáng)對(duì)發(fā)電機(jī)組的監(jiān)控、優(yōu)化自動(dòng)控制的軟件和硬件，還要集中配置火電廠的單元機(jī)組，這樣才能有效提高火電廠熱力過(guò)程的自動(dòng)化程度。

關(guān)鍵詞：自動(dòng)控制；火電廠；熱力過(guò)程

中圖分類號(hào)：TM621 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1671-2064（2018）01-0146-02

電能是我國(guó)非常重要的能源，家用電器以及多種機(jī)械設(shè)備的運(yùn)行都需要電能，火電廠可以生產(chǎn)以及運(yùn)輸電力，為人們的生產(chǎn)和生活提供穩(wěn)定的電能。但是火電廠中存在著管理水平以及自動(dòng)化水平較低的缺點(diǎn)，為了解決上述問(wèn)題，同時(shí)提高供電的安全性以及可靠性，在火電廠熱力過(guò)程中應(yīng)用了自動(dòng)控制，因此，對(duì)于自動(dòng)控制在火電廠熱力過(guò)程中的應(yīng)用及可靠性研究是很有必要的。

1 自動(dòng)控制理論在火電廠熱力過(guò)程中的應(yīng)用

1.1 自動(dòng)控制理論的應(yīng)用

火電廠的熱力過(guò)程會(huì)越來(lái)越自動(dòng)化，自動(dòng)控制技術(shù)將自動(dòng)控制理論作為基礎(chǔ)，與信息技術(shù)和熱能工程技術(shù)相結(jié)合，再通過(guò)儀表與儀器的使用，檢測(cè)并控制火電廠的熱力過(guò)程，真正實(shí)現(xiàn)火電廠的自動(dòng)化、規(guī)范化以及智能化管理。將自動(dòng)控制理論應(yīng)用于火電廠的熱力過(guò)程，可以有效降低成本以及事故發(fā)生的頻率，從而保障火電廠安全和可靠的運(yùn)行。

1.2 自動(dòng)控制理論的應(yīng)用實(shí)例

本文就火電廠熱力過(guò)程中的主蒸汽壓力為例，進(jìn)行自動(dòng)控制理論的應(yīng)用研究。

1.2.1 主蒸汽壓力概述

主蒸汽壓力是判斷火電廠發(fā)電機(jī)組正常運(yùn)行的主要指標(biāo)以及重要檢測(cè)參數(shù)，同時(shí)，主蒸汽壓力還可以調(diào)節(jié)火電廠機(jī)組的負(fù)荷，還可以看做是汽機(jī)以及鍋爐的能量平衡標(biāo)志。主蒸汽壓力在進(jìn)行調(diào)解的時(shí)候，需要依靠鍋爐燃燒調(diào)節(jié)來(lái)完成。鍋爐燃燒調(diào)節(jié)可以分為三個(gè)方面：引風(fēng)、送風(fēng)和燃料，主要進(jìn)行引風(fēng)量的調(diào)節(jié)、送風(fēng)量的調(diào)節(jié)以及燃料量的調(diào)節(jié)，這三方面都會(huì)影響到主蒸汽壓力。

1.2.2 主蒸汽壓力的串級(jí)模糊調(diào)節(jié)策略

主蒸汽壓力主要通過(guò)串級(jí)調(diào)節(jié)系統(tǒng)來(lái)進(jìn)行調(diào)節(jié)，該系統(tǒng)是將自動(dòng)控制理論作為基礎(chǔ)，把爐膛輻射的信號(hào)當(dāng)做是中間被調(diào)量，在鍋爐燃燒的側(cè)面加入一個(gè)階躍擾動(dòng)；然后使用Matlab開展仿真實(shí)驗(yàn)，再將實(shí)驗(yàn)的結(jié)果和單一回路的PID相對(duì)比；最后，調(diào)整系統(tǒng)的特性，以此來(lái)降低燃料的側(cè)內(nèi)干擾。但是，中間被調(diào)量可以分為主分量和隨機(jī)分量，如果直接將中間被調(diào)量加入到串級(jí)調(diào)節(jié)系統(tǒng)中，會(huì)增加系統(tǒng)調(diào)節(jié)的不穩(wěn)定性，使系統(tǒng)的調(diào)節(jié)出現(xiàn)偏差。這時(shí)，火電廠可以使用串級(jí)模糊調(diào)節(jié)策略，改進(jìn)串級(jí)調(diào)節(jié)系統(tǒng)，更好地進(jìn)行主蒸汽壓力的調(diào)節(jié)。

1.2.3 主蒸汽壓力的LQ次優(yōu)調(diào)節(jié)策略

通常來(lái)說(shuō)，火電廠鍋爐的容量比較大、熱慣性也比較大，這兩種特點(diǎn)導(dǎo)致火電廠在進(jìn)行主蒸汽壓力調(diào)節(jié)的時(shí)候，發(fā)生一定的延遲，這種延遲會(huì)影響調(diào)節(jié)系統(tǒng)的正常使用，為火電廠鍋爐埋下了安全隱患，從而影響火電廠電力設(shè)備的正常運(yùn)行。而PID調(diào)節(jié)器以及smith預(yù)估器可以有效改善延遲的狀況，基于自動(dòng)控制理論，使用線性二次模型來(lái)進(jìn)行調(diào)節(jié)系統(tǒng)的優(yōu)化，這種方式就是主蒸汽壓力的LQ次優(yōu)調(diào)節(jié)策略，該策略可以實(shí)現(xiàn)主蒸汽壓力調(diào)節(jié)過(guò)程的最優(yōu)化。

2 火電廠熱力過(guò)程應(yīng)用的自動(dòng)控制技術(shù)

2.1 熱力過(guò)程的測(cè)量技術(shù)

熱力過(guò)程的測(cè)量技術(shù)主要包括以下四個(gè)方面：第一，溫度測(cè)量，自動(dòng)控制技術(shù)中的溫度測(cè)量主要依靠熱點(diǎn)偶熱電阻來(lái)實(shí)現(xiàn)，該元件是溫度測(cè)量傳感器的主要部件；第二，壓力測(cè)量，火電廠主要使用壓力傳感器進(jìn)行熱力過(guò)程中的壓力測(cè)量，壓力傳感器的主要元件是應(yīng)變?cè)砟て?，其他?gòu)件包括二次儀表以及彈簧管等；第三，流量測(cè)量，大部分火電廠都是使用標(biāo)準(zhǔn)節(jié)流件進(jìn)行流量測(cè)量，還有些火電廠會(huì)使用渦輪或者齒輪等流量計(jì)；第四，液位測(cè)量，大部分火電廠會(huì)使用壓力補(bǔ)償測(cè)量的方法進(jìn)行液位的測(cè)量。

2.2 DSC系統(tǒng)

DSC系統(tǒng)就是分散控制系統(tǒng)，該系統(tǒng)主要對(duì)火電廠的大型機(jī)組或者儀表進(jìn)行自動(dòng)控制，該系統(tǒng)在對(duì)火電廠熱力過(guò)程中的汽包水位控制時(shí)，主要通過(guò)兩個(gè)給水調(diào)節(jié)閥控制鍋爐的供水，當(dāng)火電廠熱力過(guò)程處于正常負(fù)荷或者高負(fù)荷的狀況下，可以使用主調(diào)節(jié)閥；當(dāng)火電廠熱力過(guò)程處于低負(fù)荷的狀況下，可以使用旁通管調(diào)節(jié)閥，這個(gè)閥門也可以用作備用閥。進(jìn)行鍋爐的自動(dòng)給水時(shí)，只需要一個(gè)自動(dòng)調(diào)節(jié)閥門，這就需要將另一個(gè)閥門設(shè)定為手動(dòng)給水。對(duì)于分散控制系統(tǒng)來(lái)說(shuō)，需要將信息技術(shù)作為基礎(chǔ)，這樣才能保障自動(dòng)控制的安全性、實(shí)時(shí)性和可靠性[1]。

3 提高自動(dòng)控制技術(shù)的應(yīng)用可靠性措施

3.1 加強(qiáng)對(duì)火電廠發(fā)電機(jī)組的監(jiān)控

火電廠在構(gòu)建自動(dòng)控制系統(tǒng)的時(shí)候，要將火電廠單元機(jī)組的正常運(yùn)行作為首要目標(biāo)，火電廠自動(dòng)控制系統(tǒng)的主要設(shè)備是發(fā)電機(jī)組。近些年來(lái)，火電廠的發(fā)電機(jī)組受到了良好的發(fā)展，發(fā)電機(jī)組的容量漸漸增加，發(fā)電能力也有了很明顯的提升，與此同時(shí)，發(fā)電機(jī)組的結(jié)構(gòu)和系統(tǒng)也越來(lái)越復(fù)雜，這就要求火電廠加強(qiáng)對(duì)發(fā)電機(jī)組的監(jiān)控，將發(fā)電機(jī)組的每項(xiàng)操作指令進(jìn)行進(jìn)一步地細(xì)化，這樣才能確?；痣姀S的正常運(yùn)行。比如，如果發(fā)電機(jī)組的容量在300-600MW之間，該發(fā)電機(jī)組的總信息量大約是6000點(diǎn)，這種發(fā)電機(jī)組在運(yùn)行的時(shí)候，操作指令高達(dá)1300個(gè)，對(duì)于如此多的操作指令，如果火電廠仍舊使用傳統(tǒng)的人工操作方式來(lái)進(jìn)行指令的操作，很容易出現(xiàn)失誤，對(duì)火電廠的安全運(yùn)行造成不利的影響，因此，火電廠需要加強(qiáng)對(duì)發(fā)電機(jī)組的監(jiān)控，提高自動(dòng)控制技術(shù)的應(yīng)用可靠性。

3.2 優(yōu)化自動(dòng)控制的軟件和硬件

在火電廠的熱力工程中應(yīng)用自動(dòng)控制系統(tǒng)之后，雖然汽機(jī)和鍋爐的運(yùn)行控制水平有了明顯的提升，但是就目前火電廠熱力過(guò)程的控制模式來(lái)說(shuō)，很多火電廠都沒(méi)有使用最新的自動(dòng)控制，而是使用陳舊的控制方法。比如，在控制盤臺(tái)上進(jìn)行各種開關(guān)按鈕等設(shè)備的安裝，這種控制方法會(huì)對(duì)火電廠的汽機(jī)、鍋爐以及控制室等設(shè)備和分散控制系統(tǒng)的協(xié)調(diào)狀況造成不利影響。目前，分散控制是火電廠自動(dòng)控制系統(tǒng)的發(fā)展趨勢(shì)，但是分散控制系統(tǒng)本身存在著很多的缺陷，比如自動(dòng)化水平較低以及抗干擾能力較弱等。因此，火電廠需要優(yōu)化自動(dòng)控制的軟件和硬件，提高自動(dòng)控制技術(shù)的應(yīng)用可靠性。

3.3 將火電廠的單元機(jī)組進(jìn)行集中配置

火電廠在熱力過(guò)程中應(yīng)用自動(dòng)控制的時(shí)候，需要進(jìn)行多種參數(shù)的測(cè)量、相關(guān)信息數(shù)據(jù)的處理、控制以及報(bào)警等操作，這些操作需要火電廠的自動(dòng)控制設(shè)備，還有火電廠的自動(dòng)化儀表來(lái)完成。從某種角度看來(lái)，自動(dòng)控制在火電廠熱力過(guò)程中的應(yīng)用可以保障火電廠的熱工設(shè)備的安全可靠運(yùn)行；可以減少火電廠工作人員的勞動(dòng)強(qiáng)度，從而提高火電廠的經(jīng)濟(jì)效益。通常狀況下，火電廠的自動(dòng)控制系統(tǒng)主要由一臺(tái)單元機(jī)組或者兩臺(tái)單元機(jī)組構(gòu)成，這種構(gòu)成方式會(huì)增加火電廠的支出成本，而且，在這種模式下，火電廠的監(jiān)控系統(tǒng)呈現(xiàn)出分散的狀態(tài)，阻礙了火電廠的統(tǒng)一管理。

近些年來(lái)，我國(guó)自動(dòng)控制技術(shù)得到了飛速的發(fā)展，火電廠構(gòu)建了電子室模式，在這種模式下，火電廠可以自動(dòng)控制多個(gè)單元機(jī)組。另外，隨著人們對(duì)于電力需求的增加，火電廠裝機(jī)的容量也越來(lái)越高，火電廠開始建設(shè)起大型的控制室，這種發(fā)展趨勢(shì)說(shuō)明火電廠的單元機(jī)組正在往集中配置的方向發(fā)展，從而提高自動(dòng)控制技術(shù)在火電廠熱力過(guò)程中的應(yīng)用[2]。

4 結(jié)語(yǔ)

綜上所述，自動(dòng)控制可以促進(jìn)火電廠的發(fā)展。分析可得，通過(guò)對(duì)自動(dòng)控制在火電廠熱力過(guò)程中的應(yīng)用及可靠性研究可知，在火電廠熱力過(guò)程中應(yīng)用自動(dòng)控制，可以有效提高火電廠供電的穩(wěn)定性和安全性，還可以提高火電廠的自動(dòng)化水平和管理水平，從而提高火電廠的經(jīng)濟(jì)效益，促進(jìn)我國(guó)電力行業(yè)的發(fā)展。希望本文可以為相關(guān)人員進(jìn)行自動(dòng)控制在火電廠熱力過(guò)程中的應(yīng)用及可靠性研究提供參考。

參考文獻(xiàn)

[1]馮子華.常見(jiàn)電廠熱工自動(dòng)控制技術(shù)研究[J].中國(guó)高新技術(shù)企業(yè)，2016，09：145-146.

[2]陳東雷.關(guān)于火電廠熱工自動(dòng)控制可靠性分析[J].黑龍江科技信息，2015，28：15.endprint