淺析火電廠熱工自動(dòng)化中自動(dòng)控制理論的應(yīng)用

鄭輝

摘要：由于我國經(jīng)濟(jì)近幾年的快速發(fā)展，對于火力發(fā)電技術(shù)的創(chuàng)新和改革變成越來越重視，也投入了許多重要的資源，尤其是自動(dòng)化理論的應(yīng)用。隨著高科技技術(shù)的不斷進(jìn)步，使得火電廠熱工自動(dòng)化技術(shù)得以完善和發(fā)展，也為我國的電力工程奠定了基礎(chǔ)。這篇文章主要研究了火電廠熱工自動(dòng)化的現(xiàn)狀以及自動(dòng)化控制理論在火電廠熱工自動(dòng)化中的應(yīng)用。

關(guān)鍵詞：火電廠；熱工自動(dòng)化；自動(dòng)控制理論

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2018.02.126

現(xiàn)如今，自動(dòng)化控制系統(tǒng)廣泛的應(yīng)用于我國的新型火電廠中，而傳統(tǒng)的火電廠也進(jìn)行了相應(yīng)的技術(shù)改革。通過自動(dòng)化技術(shù)的普遍運(yùn)用，不單單可以放松人們的肢體和腦力，還可以增加企業(yè)的生產(chǎn)效率和經(jīng)濟(jì)利益。因此，在火電廠熱工自動(dòng)化中實(shí)行自動(dòng)化控制理論是具有非常深遠(yuǎn)的意義和作用的。

1火電廠熱工自動(dòng)化的現(xiàn)狀

第一，主廠房的控制系統(tǒng)在火電廠的熱工自動(dòng)化中，絕大多數(shù)采用的是DCS，而PLC主要應(yīng)用于輔助車間的控制系統(tǒng)里。產(chǎn)生這樣情況的重要元素是什么呢？這是因?yàn)樵陂_始初期，DCS系統(tǒng)應(yīng)用的價(jià)格是非常高昂的，所以，想要最大限度的減少生產(chǎn)成本，就必須依靠鍋爐、發(fā)電機(jī)和汽機(jī)等工具的長時(shí)間有效穩(wěn)定的進(jìn)行生產(chǎn)，同時(shí)信號模擬量要具備相當(dāng)?shù)谋壤?，這樣才可以進(jìn)行DCS。因此，在輔助車間里就只能使用PLC，因?yàn)槠鋬r(jià)格便宜。

第二，怎樣形容兩個(gè)運(yùn)行周期鍋爐壓力變化差值的論域呢？其實(shí)可以通過AP論域的應(yīng)用。要是燃燒周期進(jìn)行了自動(dòng)的調(diào)整，那么負(fù)荷會(huì)出現(xiàn)極大的變化，導(dǎo)致控制燃燒的響應(yīng)速度變快，不過，煤質(zhì)和爐況的不同也會(huì)影響調(diào)節(jié)的效果。在火電廠熱工自動(dòng)化中，因?yàn)殡`屬度函數(shù)曲線的變化、交錯(cuò)和重疊，使得在進(jìn)行模糊控制計(jì)算的過程中，因?yàn)閿?shù)據(jù)變化的適應(yīng)性，出現(xiàn)了很強(qiáng)的魯棒性問題。

第三，在測量鍋爐汽包液位的過程中，因?yàn)槠何坏南到y(tǒng)沒有自我控制平衡的技能，如果出口的蒸汽量忽然變大，或者是供水量忽然變低的時(shí)候，因?yàn)殄仩t沒有及時(shí)的反應(yīng)過來，導(dǎo)致汽包的熱量沒有發(fā)生變化，這樣會(huì)使鍋爐里的液體不體積的汽化，產(chǎn)生測量汽包液位結(jié)論過大的結(jié)果。但是，如果進(jìn)行相反的做法，則會(huì)使得汽包液位的測量值變小，從而形成汽包虛假液位的現(xiàn)象。

2自動(dòng)控制理論在火電廠熱工自動(dòng)化中的應(yīng)用

現(xiàn)在，我國的火電廠一般具有以下幾種特征：燃煤種類多、電網(wǎng)負(fù)荷要求變動(dòng)大、容量大和熱慣性大等等，從而讓鍋爐等燃燒容具的調(diào)節(jié)難度變大。另外，因?yàn)闄C(jī)組體積的不斷加大，從而導(dǎo)致主汽溫度和參數(shù)以及壓力都會(huì)相應(yīng)的變高，所以，在生產(chǎn)的過程中，使得鍋爐的安全性能和經(jīng)濟(jì)性能都無法得到保障，從而需要有關(guān)單位實(shí)行有效的措施和對策來保證正常的生產(chǎn)。

2.1主蒸汽壓力的普遍調(diào)節(jié)措施

主蒸汽壓力一般是在鍋爐燃燒的過程中進(jìn)行調(diào)節(jié)系統(tǒng)的，該壓力由一系列的監(jiān)測數(shù)據(jù)組成的，其不僅保證了火電機(jī)組的安全運(yùn)行，還保證了鍋爐汽機(jī)能量的平等分配，也是機(jī)組調(diào)節(jié)壓力的重要數(shù)據(jù)。

主蒸汽調(diào)節(jié)壓力的普遍措施有兩種，一種是在能量平衡的狀態(tài)下進(jìn)行調(diào)節(jié)，另一種是在特定值出現(xiàn)偏差和主蒸汽壓力的狀態(tài)下進(jìn)行調(diào)節(jié)。第二種措施還可以分成兩小類，一個(gè)是在特定值出現(xiàn)偏差和主蒸汽壓力的狀態(tài)下進(jìn)行單回路調(diào)節(jié)，另一個(gè)是在特定值出現(xiàn)偏差和主蒸汽壓力的狀態(tài)下進(jìn)行雙回路調(diào)節(jié)。在調(diào)節(jié)燃煤量的過程中，單回路的控制信號主要只包括了偏差，雙回路不僅包括偏差，還有導(dǎo)前信號。

2.2調(diào)節(jié)主蒸汽壓力串級模糊的措施

（1）串級調(diào)節(jié)的措施。串級調(diào)節(jié)的系統(tǒng)其實(shí)就是一種輻射信號，而這個(gè)信號主要是來自于爐膛，可以通過中間的被調(diào)量顯現(xiàn)出信號的情況。其實(shí)該信號也是一種鍋爐燃料側(cè)面的階躍擾動(dòng)，可以通過Madab技術(shù)仿真出來。在熱量信號狀態(tài)下的串級調(diào)節(jié)比不上之前單回路的調(diào)節(jié)系統(tǒng)對于改善調(diào)節(jié)的影響來的顯著，所以，單回路調(diào)節(jié)系統(tǒng)的串級調(diào)節(jié)能夠有效的完善系統(tǒng)的性能，并且還可以有效的防止燃料的側(cè)內(nèi)擾。在調(diào)節(jié)過程中需要關(guān)注的是，中間被調(diào)量的主要組成部分是主分量與隨機(jī)分量，要是將中間的被調(diào)量直接使用到串級調(diào)節(jié)系統(tǒng)中，這樣會(huì)使調(diào)節(jié)的動(dòng)態(tài)性能變低，嚴(yán)重的話，會(huì)增加調(diào)節(jié)器多次進(jìn)行錯(cuò)誤動(dòng)作，從而讓調(diào)節(jié)系統(tǒng)發(fā)生嚴(yán)重的數(shù)據(jù)和動(dòng)態(tài)的差異。

（2）串級模糊調(diào)節(jié)的措施。如果該串級調(diào)節(jié)系統(tǒng)是將爐膛的輻射信號作為中間被調(diào)量的話，就需要將模糊濾波器增加進(jìn)來，從而實(shí)現(xiàn)新型串級模糊調(diào)節(jié)的措施。一般情況下，主調(diào)節(jié)器主要采用PID的調(diào)節(jié)器，副調(diào)節(jié)器主要使用P調(diào)節(jié)器，該系統(tǒng)還包括了模糊濾波器、主蒸汽壓力的特定值、爐膛輻射信號的隨機(jī)分量等等。而模糊濾波器的主要作用是，到底是因?yàn)殡S機(jī)分量的變化，還是因?yàn)閮?nèi)外的擾動(dòng)而導(dǎo)致了中間被調(diào)量的改變。通過上述模糊濾波器的作用得出被調(diào)量的改變原因，從而判斷出主調(diào)節(jié)器是保持現(xiàn)狀呢？還是變化新的動(dòng)作實(shí)現(xiàn)相應(yīng)的補(bǔ)償。

2.3主蒸汽壓力LO次優(yōu)調(diào)節(jié)的措施

因?yàn)榛痣姀S鍋爐具備以下幾個(gè)特點(diǎn)：體積大、容量以及熱慣性大等，所以，對應(yīng)的調(diào)節(jié)部件也會(huì)出現(xiàn)遲延等這些特征，同時(shí)還包含了主蒸汽壓力。通常情況下，遲延特征的出現(xiàn)很容易導(dǎo)致調(diào)節(jié)系統(tǒng)的超調(diào)量增大，還有調(diào)節(jié)過渡時(shí)間的變長，從而影響機(jī)組發(fā)電的經(jīng)濟(jì)效益以及設(shè)施運(yùn)行的安全性能。在現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)中，一般采用PID調(diào)節(jié)器和Smith預(yù)估器進(jìn)行改變遲延特征的調(diào)節(jié)措施。這個(gè)措施十分的了解到調(diào)節(jié)器和預(yù)估器兩者之間存在的不足和缺陷，結(jié)合了最優(yōu)控制理論方面的線性二次型的問題進(jìn)行相應(yīng)的調(diào)節(jié)，該理論具有以下幾種優(yōu)勢：容易進(jìn)行閉環(huán)調(diào)節(jié)與動(dòng)態(tài)的過程、理論成熟等等。

3結(jié)束語

我國的科學(xué)技術(shù)正處于不斷創(chuàng)新和進(jìn)步的階段，許多新的材料、新的技術(shù)、新的工作原理被不斷的創(chuàng)造出來，從而制造出了變送器、傳感器等高科技產(chǎn)品，促進(jìn)了控制裝置和系統(tǒng)的不斷發(fā)展。對于火電廠熱工自動(dòng)化技術(shù)的發(fā)展趨勢，一定是有關(guān)于環(huán)保節(jié)能，可持續(xù)發(fā)展的目標(biāo)，早日實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化控制系統(tǒng)的全面一體化。通過自動(dòng)化控制理論的廣泛應(yīng)用，火電廠的安全性得以極大的保證的同時(shí)，有效的增加企業(yè)的經(jīng)濟(jì)利益，從而早日實(shí)現(xiàn)節(jié)能減排的目標(biāo)。