自動(dòng)控制理論在火電廠熱工自動(dòng)化中的應(yīng)用

倪大鵬

【摘 要】我國(guó)電力事業(yè)與科技結(jié)合的步伐越加強(qiáng)烈，并且結(jié)合計(jì)算機(jī)技術(shù)與自動(dòng)化技術(shù)，使發(fā)電廠在進(jìn)行發(fā)電以及監(jiān)管的過(guò)程當(dāng)中，大量的使用自動(dòng)化控制理論，其目的是提高火電廠的工作效率與質(zhì)量，并且保障工作人員的人身安全。另一方面，電能不能儲(chǔ)存，火電機(jī)組運(yùn)行時(shí)，要不間斷的發(fā)電，對(duì)此，為了增加火電廠運(yùn)作過(guò)程的安全性以及實(shí)現(xiàn)成本節(jié)約，最好的辦法就是加大火電廠工作時(shí)的自動(dòng)化。因此，自動(dòng)控制理論及自動(dòng)化與火電廠生產(chǎn)運(yùn)行的結(jié)合是自發(fā)自然生成的。

【關(guān)鍵詞】自動(dòng)控制理論；火電廠；熱工自動(dòng)化；應(yīng)用

我國(guó)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(lái)，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(duì)于火電廠熱工自動(dòng)化技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)，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(guò)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)。

一、自動(dòng)化控制理論的內(nèi)涵

所謂自動(dòng)化控制理論是指關(guān)于在生產(chǎn)過(guò)程中，沒(méi)有人的活動(dòng)痕跡，通過(guò)對(duì)外加的設(shè)備以及裝置的使用，讓機(jī)器、設(shè)備或是生產(chǎn)過(guò)程中的某一個(gè)參數(shù)或是工作時(shí)的狀態(tài)，按照之前設(shè)定的數(shù)據(jù)信息開始自動(dòng)生產(chǎn)及運(yùn)行技術(shù)有關(guān)的理論，是對(duì)自動(dòng)控制規(guī)律進(jìn)行研討的技術(shù)型科學(xué)。在自動(dòng)控制理論初期發(fā)展的階段中，主要形式是對(duì)基礎(chǔ)的現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際自動(dòng)反饋調(diào)節(jié)過(guò)程原理在理論上進(jìn)行總結(jié)和反饋，并反向繼續(xù)指導(dǎo)并應(yīng)用于實(shí)際的工業(yè)控制領(lǐng)域。當(dāng)自動(dòng)化控制理論在機(jī)器設(shè)備使用中通過(guò)對(duì)系統(tǒng)的建立，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化控制，其中對(duì)主要系統(tǒng)的使用是：自動(dòng)控制系統(tǒng)、反饋控制系統(tǒng)。自動(dòng)控制系統(tǒng)是將控制對(duì)象與控制設(shè)備按照設(shè)定的形式進(jìn)行連接，并結(jié)合其他系統(tǒng)構(gòu)成一個(gè)完整的個(gè)體。反饋控制系統(tǒng)是將控制對(duì)象以及控制設(shè)備運(yùn)行的信息進(jìn)行反饋，并且不斷修改被控制量與控制量之間的差數(shù)。通過(guò)對(duì)自動(dòng)控制系統(tǒng)與反饋控制系統(tǒng)的運(yùn)用，提高自動(dòng)化控制理論在社會(huì)生活中的運(yùn)用效率，同時(shí)增加自動(dòng)控制理論在火電廠自動(dòng)化中的應(yīng)用。

二、火電廠熱工自動(dòng)化控制技術(shù)

隨著科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步與發(fā)展，火電廠熱工自動(dòng)化控制技術(shù)呈現(xiàn)出系統(tǒng)化、可靠性、智能化以及高速性等特點(diǎn)，比較常用的火電廠熱工自動(dòng)化控制技術(shù)如下：

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)的分散控制系統(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)。

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)如下：①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?，F(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]。②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)。③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。現(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、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。

三、火電廠熱工自動(dòng)化控制的應(yīng)用

1、自動(dòng)檢測(cè)。在火電廠生產(chǎn)過(guò)程中，工作人員要及時(shí)掌握不同設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)，這對(duì)于發(fā)電作業(yè)的正常運(yùn)行有著重要作用。應(yīng)用火電廠熱工自動(dòng)化控制系統(tǒng)后，可直接通過(guò)儀表監(jiān)測(cè)溫度、壓力、流量等數(shù)據(jù)，動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)各種生產(chǎn)數(shù)據(jù)，有助于工作人員及時(shí)發(fā)現(xiàn)設(shè)備問(wèn)題，預(yù)防電力生產(chǎn)事故。例如，在火電廠熱工自動(dòng)化檢測(cè)系統(tǒng)中，通常使用溫度傳感器對(duì)溫度進(jìn)行檢測(cè)。300MW 以上的火電機(jī)組均是將電阻信號(hào)傳導(dǎo)到數(shù)據(jù)庫(kù)中，然后經(jīng)過(guò)不同控制模塊將信號(hào)轉(zhuǎn)化。不同控制系統(tǒng)對(duì)熱電偶的控制方式不同，主要采用熱電阻、冷端補(bǔ)償器等測(cè)量接線盒溫度，然后經(jīng)由計(jì)算機(jī)處理器修正各種數(shù)據(jù)。

2、自動(dòng)控制。在電廠熱工自動(dòng)化控制系統(tǒng)中，自動(dòng)控制是非常重要的一項(xiàng)功能。研究人員根據(jù)火電廠具體情況設(shè)置合理的程序編寫相關(guān)程序代碼，使受控制設(shè)備能按照一定的次序和流程開展相關(guān)工作，然后通過(guò)合理的運(yùn)行判斷標(biāo)準(zhǔn)來(lái)決定是否執(zhí)行程序內(nèi)容，從而保證各項(xiàng)設(shè)備按照相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)運(yùn)行。

3、自動(dòng)報(bào)警。自動(dòng)報(bào)警系統(tǒng)是電廠熱工自動(dòng)化控制系統(tǒng)中的重要環(huán)節(jié)，其能通過(guò)分析各項(xiàng)數(shù)據(jù)找到設(shè)備異常運(yùn)行的原因，采取針對(duì)性應(yīng)急對(duì)策，從而減輕設(shè)備故障帶來(lái)的影響。自動(dòng)報(bào)警設(shè)備能及時(shí)提醒管理人員設(shè)備運(yùn)行情況。在使用自動(dòng)報(bào)警功能時(shí)，管理人員需要結(jié)合火電廠運(yùn)行實(shí)際設(shè)置合理的報(bào)警閾值，保證上下閾值之間的合理性，充分發(fā)揮自動(dòng)報(bào)警功能的功效。例如，若在執(zhí)行過(guò)程中發(fā)出一段指令沒(méi)有信號(hào)返回，也就是控制沒(méi)有在約定時(shí)間內(nèi)完成，提示系統(tǒng)故障，火電廠熱工自動(dòng)化控制系統(tǒng)則發(fā)出報(bào)警。

4、自動(dòng)保護(hù)?；痣姀S熱工自動(dòng)化控制自動(dòng)保護(hù)功能指的是在相關(guān)儀表的動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)下，若參數(shù)超過(guò)合理范圍，則火電廠熱工自動(dòng)化控制系統(tǒng)會(huì)對(duì)設(shè)備運(yùn)行情況進(jìn)行控制，促使其在安全狀況下運(yùn)行，預(yù)防發(fā)生安全事故或設(shè)備損壞問(wèn)題。

當(dāng)前很多企業(yè)在實(shí)際建設(shè)環(huán)節(jié)中都和自動(dòng)化控制工作有所涉及，所以一個(gè)國(guó)家在進(jìn)行自動(dòng)化建設(shè)和控制環(huán)節(jié)中，也能對(duì)科技發(fā)達(dá)的程度進(jìn)行關(guān)注，同時(shí)這項(xiàng)工作的開展也將為這項(xiàng)工作的開展提供更大的方便。在當(dāng)前我國(guó)技術(shù)水平不斷發(fā)展的背景下，自動(dòng)化的控制也在當(dāng)前社會(huì)中得到了更顯著的發(fā)展。所以這也要求這項(xiàng)工作的開展要進(jìn)一步進(jìn)行提升和完善，只有這樣才能為廣大群眾的生活提供更大的便利性。電力行業(yè)在實(shí)際生產(chǎn)環(huán)節(jié)中，只有確保連續(xù)發(fā)電，才能更好的實(shí)現(xiàn)對(duì)安全性和經(jīng)濟(jì)性的全面提升。

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（作者單位：赤峰熱電廠有限責(zé)任公司）