自動控制理論在火電廠熱工自動化中的應(yīng)用

劉慶

【摘 要】近年來，隨著我國科學(xué)技術(shù)的快速發(fā)展，社會上各個行業(yè)對自動化技術(shù)的應(yīng)用也逐漸的得到了完善。在目前的生產(chǎn)及生活環(huán)境中，自動化的控制工作也得到了極大的發(fā)展，進而在企業(yè)的建設(shè)中深受人們的普遍關(guān)注。在對自動化控制技術(shù)的應(yīng)用方面，極大的降低了人力和物力的投入，所以這在一定程度上有效的降低了危險事件的發(fā)生。本文就針對自動控制理論在火電廠熱工自動化中的應(yīng)用進行深入探討。

【關(guān)鍵詞】自動控制；火電廠；熱工；應(yīng)用

自改革開放以來，我國的電力工業(yè)有了飛速的進步，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)，促進國民經(jīng)濟的發(fā)展。但當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)進行發(fā)電，為了保證其生產(chǎn)過程的安全性以及經(jīng)濟型，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、自動化控制理論的內(nèi)涵

所謂自動化控制理論是指關(guān)于在生產(chǎn)過程中，沒有人的活動痕跡，通過對外加的設(shè)備以及裝置的使用，讓機器、設(shè)備或是生產(chǎn)過程中的某一個參數(shù)或是工作時的狀態(tài)，按照之前設(shè)定的數(shù)據(jù)信息開始自動生產(chǎn)及運行技術(shù)有關(guān)的理論，是對自動控制規(guī)律進行研討的技術(shù)型科學(xué)。在自動控制理論初期發(fā)展的階段中，主要形式是對基礎(chǔ)的現(xiàn)場實際自動反饋調(diào)節(jié)過程原理在理論上進行總結(jié)和反饋，并反向繼續(xù)指導(dǎo)并應(yīng)用于實際的工業(yè)控制領(lǐng)域。比如：在二戰(zhàn)期間的飛機與輪船使用的自動駕駛儀、火炮定位系統(tǒng)、雷達探測系統(tǒng)等等，這些系統(tǒng)就是通過對自動化的反饋原理的運用，從而達到自動定位與導(dǎo)航的功能，并且隨著時代的改變與發(fā)展，反饋原理被不斷重復(fù)的使用與更新，已達到現(xiàn)代社會對技術(shù)使用的標準。自二戰(zhàn)后到今為止，經(jīng)過科學(xué)界的不斷研究與發(fā)展，自動控制理論體系不斷得到完善，并不斷與現(xiàn)代工廠生產(chǎn)設(shè)備、管理系統(tǒng)等電子設(shè)備結(jié)合使用。自20世紀60年代以來，隨著國家經(jīng)濟社會的發(fā)展，自動化控制理論發(fā)展到一個新的階段“現(xiàn)代控制理論”，主要的研究方向是對高性能、高精度的多變性變量參數(shù)的控制優(yōu)化，主要解決的方式是將狀態(tài)空間規(guī)則運用在其中。當自動化控制理論在機器設(shè)備使用中通過對系統(tǒng)的建立，實現(xiàn)自動化控制，其中對主要系統(tǒng)的使用是：自動控制系統(tǒng)、反饋控制系統(tǒng)。自動控制系統(tǒng)是將控制對象與控制設(shè)備按照設(shè)定的形式進行連接，并結(jié)合其他系統(tǒng)構(gòu)成一個完整的個體。反饋控制系統(tǒng)是將控制對象以及控制設(shè)備運行的信息進行反饋，并且不斷修改被控制量與控制量之間的差數(shù)。通過對自動控制系統(tǒng)與反饋控制系統(tǒng)的運用，提高自動化控制理論在社會生活中的運用效率，同時增加自動控制理論在火電廠自動化中的應(yīng)用。

2、自動控制理論在火電廠熱工自動化中的應(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)負荷要求變動大、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，因為機組體積的不斷加大，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)濟性能都無法得到保障，從而需要有關(guān)單位實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組的安全運行，還保證了鍋爐汽機能量的平等分配，也是機組調(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)下進行調(diào)節(jié)。第二種措施還可以分成兩小類，一個是在特定值出現(xiàn)偏差和主蒸汽壓力的狀態(tài)下進行單回路調(diào)節(jié)，另一個是在特定值出現(xiàn)偏差和主蒸汽壓力的狀態(tài)下進行雙回路調(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主蒸汽壓力LQ次優(yōu)化調(diào)節(jié)

火電廠在進行運作過程中的鍋爐具有極強的熱慣性與容量大的特征。由此可以推理出，在鍋爐進行工作的過程中相應(yīng)的燃燒調(diào)節(jié)對象在鍋爐特征的影響下是具有一定的時延性，主蒸汽壓力當然具有這種時延特性。這種時延性導(dǎo)致在對主蒸汽壓力進行調(diào)節(jié)時，其中調(diào)節(jié)過度的時間被延長可能導(dǎo)致調(diào)節(jié)變量得增強，進而經(jīng)過時延后使得主汽壓力上升，對設(shè)備運行的安全經(jīng)濟性造成威脅。通過現(xiàn)代控制技術(shù)的發(fā)展，以及從事相關(guān)專業(yè)的研究人員的努力，研究出按LQ次優(yōu)調(diào)節(jié)原理的PID調(diào)節(jié)器。PID調(diào)節(jié)器就是在實際工程中運用范圍最廣，其調(diào)節(jié)控制規(guī)律為比例、積分、微分控制。PID調(diào)節(jié)器具有結(jié)構(gòu)簡單、穩(wěn)定性好、工作可靠、調(diào)整方便等技術(shù)特點。在現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)過程中，PID調(diào)節(jié)器能最大限度的對調(diào)節(jié)系統(tǒng)中的延遲性進行有效的改善。依據(jù)PID所具有的優(yōu)缺點以及控制理論相關(guān)的技術(shù)理論，線性二次型的性能指標對主蒸汽壓力調(diào)節(jié)器進行優(yōu)化設(shè)計，并通過主蒸汽壓力LQ次優(yōu)化調(diào)節(jié)策略來實現(xiàn)。

2.3加強對電廠生產(chǎn)管理的控制

火電廠要想在當前社會發(fā)展過程中得到良好的發(fā)展和變化，在實際管理工作開展過程中就應(yīng)該制定相應(yīng)的方案或是對策，做到對發(fā)電廠的定期分析和節(jié)能工作的有效落實。此外在每一項工作的開展過程中，相關(guān)的工作人員也應(yīng)該適當開展培訓(xùn)和學(xué)習(xí)工作，從而對相關(guān)技術(shù)人員的工作水平或能力進行提升，以便更好的實現(xiàn)穩(wěn)定性工作。同時火電廠還應(yīng)該對相關(guān)的維護制度進行落實，定期報這個設(shè)備檢修工作的有效開展，從而將設(shè)備中可能存在的隱患進行排查，從而保證火電廠中的設(shè)備始終處于良好、穩(wěn)定的工作狀態(tài)。

2.4對系統(tǒng)進行運行管理

為了使火電廠熱工自動化系統(tǒng)能夠合理應(yīng)用自動控制系統(tǒng)，需要提高技術(shù)人員綜合能力，具體表現(xiàn)在：第一，在應(yīng)用自動控制系統(tǒng)后，為了進一步提高發(fā)電的穩(wěn)定性，不僅需要技術(shù)人員研究系統(tǒng)的運行方式，還需要管理人員對系統(tǒng)進行運行管理。例如：為了能夠提高火電廠熱工自動化系統(tǒng)的運行情況，管理人員可以聘請這一方面的專家與技術(shù)人員共同研究這一技術(shù)，并應(yīng)用仿真模擬技術(shù)對系統(tǒng)運行的合理性進行研究，找到其中存在問題的部分并合理改進，提高系統(tǒng)運行的合理性。第二，當系統(tǒng)運行時，為了提高系統(tǒng)運行的穩(wěn)定性，管理人員需要合理分配系統(tǒng)的維護工作，并將工作分配情況進行記錄，為了提高技術(shù)人員系統(tǒng)維護的工作效率，需要落實獎懲制度，在檢查的過程中，一旦發(fā)現(xiàn)系統(tǒng)存在問題，需要根據(jù)工作記錄表找到影響的負責(zé)人，并對其進行處罰，提高技術(shù)人員的工作積極性，促進發(fā)電廠的穩(wěn)定運行。

3、結(jié)論

隨著自動控制理論在火電廠的應(yīng)用，使得火電企業(yè)在生產(chǎn)過程中，實現(xiàn)了對生產(chǎn)過程的智能檢測和控制，有利于提高火電企業(yè)的生產(chǎn)效率，縮減人力物力成本，為火電企業(yè)的現(xiàn)代化轉(zhuǎn)型提供了技術(shù)支撐，為我國火電事業(yè)的發(fā)展做出理論指導(dǎo)。

參考文獻：

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[3]陳磊.自動控制理論在火電廠熱工自動化中的應(yīng)用[J].科技傳播，2016，14（15）：164-165

（作者單位：大唐琿春發(fā)電廠熱控車間）