自動控制理論在火電廠熱工自動化的應(yīng)用研究

楊航

【摘 要】隨著科學(xué)技術(shù)的進步以及社會經(jīng)濟的飛速發(fā)展，火電廠建設(shè)規(guī)模不斷擴大，熱工控制要求也不斷提升?；痣姀S熱工自動化控制系統(tǒng)在火電廠生產(chǎn)運行中發(fā)揮著至關(guān)重要的作用，其直接決定著火電廠發(fā)電效率。鑒于此，對火電廠熱工自動化控制相關(guān)技術(shù)進行了研究，以期為一線工作提供理論與技術(shù)指導(dǎo)。

【關(guān)鍵詞】火電廠；熱工自動化；自動化控制

引言

加強火電廠熱工自動化中自動控制理論的應(yīng)用研究，有利于提升其自動化水平，滿足火電廠生產(chǎn)計劃深入推進要求。因此，需要通過對火電廠熱工自動化實際情況及要求的考慮，將自動控制理論應(yīng)用于其中，促使火電廠熱工自動化的實際作用得以充分發(fā)揮，并且增加其自動化方面的技術(shù)含量。

1火電廠熱工自動化的現(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)生這樣情況的重要原素是什么呢？這是因為在開始初期，DCS系統(tǒng)應(yīng)用的價格是非常高昂的，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)電機和汽機等工具的長時間有效穩(wěn)定的進行生產(chǎn)，同時信號模擬量要具備相當(dāng)?shù)谋壤?，這樣才可以進行DCS。因此，在輔助車間里就只能使用PLC，因為其價格便宜。第二，怎樣形容兩個運行周期鍋爐壓力變化差值的論域呢？其實可以通過AP論域的應(yīng)用。要是燃燒周期進行了自動的調(diào)整，那么負荷會出現(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)和爐況的不同也會影響調(diào)節(jié)的效果。在火電廠熱工自動化中，因為隸屬度函數(shù)曲線的變化、交錯和重疊，使得在進行模糊控制計算的過程中，因為數(shù)據(jù)變化的適應(yīng)性，出現(xiàn)了很強的魯棒性問題。第三，在測量鍋爐汽包液位的過程中，因為汽包液位的系統(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候，因為鍋爐沒有及時的反應(yīng)過來，導(dǎo)致汽包的熱量沒有發(fā)生變化，這樣會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，如果進行相反的做法，則會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自動化控制理論在熱工自動化中的應(yīng)用

2.1自動檢測

在火電廠生產(chǎn)過程中，工作人員要及時掌握不同設(shè)備的運行狀態(tài)，這對于發(fā)電作業(yè)的正常運行有著重要作用。應(yīng)用火電廠熱工自動化控制系統(tǒng)后，可直接通過儀表監(jiān)測溫度、壓力、流量等數(shù)據(jù)，動態(tài)監(jiān)測各種生產(chǎn)數(shù)據(jù)，有助于工作人員及時發(fā)現(xiàn)設(shè)備問題，預(yù)防電力生產(chǎn)事故。例如，在火電廠熱工自動化檢測系統(tǒng)中，通常使用溫度傳感器對溫度進行檢測。300MW以上的火電機組均是將電阻信號傳導(dǎo)到數(shù)據(jù)庫中，然后經(jīng)過不同控制模塊將信號轉(zhuǎn)化。不同控制系統(tǒng)對熱電偶的控制方式不同，主要采用熱電阻、冷端補償器等測量接線盒溫度，然后經(jīng)由計算機處理器修正各種數(shù)據(jù)。

2.2主蒸汽壓力特性調(diào)節(jié)方面的應(yīng)用

實踐中為了使火電廠熱工自動化作用下發(fā)電機組、汽輪機等有著良好的應(yīng)用工況，并且實現(xiàn)對主蒸汽壓力特性的有效調(diào)節(jié)，則需要考慮使用自動控制理論。具體表現(xiàn)為：（1）在自動控制理論的作用下，通過對主蒸汽壓力調(diào)節(jié)要求的考慮，在計算機三維空間中對其偏差進行科學(xué)分析，從而為主蒸汽壓力有效調(diào)節(jié)提供參考信息，確保其調(diào)節(jié)有效性；（2）基于自動控制理論的火電廠熱工自動化方面的主蒸汽壓力調(diào)節(jié)，需要考慮使用雙回路形式，且將控制信號作用于主蒸汽壓力調(diào)節(jié)方面，促使主蒸汽壓力所需的調(diào)節(jié)措施運用更具科學(xué)性。

2.3主蒸汽壓力LQ次優(yōu)調(diào)節(jié)的措施

因為火電廠鍋爐具備以下幾個特點：體積大、容量以及熱慣性大等，所以，對應(yīng)的調(diào)節(jié)部件也會出現(xiàn)遲延等這些特征，同時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)過渡時間的變長，從而影響機組發(fā)電的經(jīng)濟效益以及設(shè)施運行的安全性能。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)估器進行改變遲延特征的調(diào)節(jié)措施。這個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行相應(yīng)的調(diào)節(jié)，該理論具有以下幾種優(yōu)勢：容易進行閉環(huán)調(diào)節(jié)與動態(tài)的過程、理論成熟等等。

2.4熱工儀表非線性特性校正方面的應(yīng)用

火電廠熱工自動化發(fā)展中通過精度性能可靠的熱工儀表的引入與使用，為自身的生產(chǎn)效率提高帶來了保障作用。在這類儀表應(yīng)用過程中，如熱電偶溫度儀表的熱電勢與溫度的關(guān)系、節(jié)流式流量儀表的流量與差壓的關(guān)系等，都屬于熱工儀表的非線性熱性，會對這類儀表的精度產(chǎn)生一定的影響。針對這種情況，需要在自動控制理論的支持下，對火電廠熱工自動化中的熱工儀表非線性特性進行校正處理，從而提高這類儀表的精度。具體表現(xiàn)為：（1）通過對自動控制理論的合理使用，將模擬線性化方式應(yīng)用于熱工儀表非線性校正過程中，確保其校正處理效果良好性。在此期間，需要通過對自動控制理論知識的靈活使用，以自動化的方式通過對硬件與模擬信號的整合利用，對熱工儀表的輸入信號進行線性化處理，從而為其非線性特性的校正處理提供所需的參考信息，保持其良好的校正處理效果；（2）針對智能熱工儀表，需要在自動控制理論、計算機網(wǎng)絡(luò)等要素的作用下，在計算機三維空間中對這類儀表進行數(shù)字線性化處理。在此期間，需要對輸入的信號進行轉(zhuǎn)換處理，得到所需的數(shù)字量，進而對其進行精確計算，實現(xiàn)智能熱工儀表輸入信號線性化，從而滿足這類儀表的非線性特性校正處理要求。

結(jié)語

我國的科學(xué)技術(shù)正處于不斷創(chuàng)新和進步的階段，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，促進了控制裝置和系統(tǒng)的不斷發(fā)展。對于火電廠熱工自動化技術(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，早日實現(xiàn)自動化控制系統(tǒng)的全面一體化。通過自動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，有效的增加企業(yè)的經(jīng)濟利益，從而早日實現(xiàn)節(jié)能減排的目標。

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