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

鄒子鋒

（中國(guó)能源建設(shè)集團(tuán)華南電力試驗(yàn)研究院有限公司，廣東 廣州 510663）

在科學(xué)技術(shù)水平不斷提升的背景下，很多新技術(shù)與新理念被廣泛應(yīng)用于工業(yè)生產(chǎn)中，工業(yè)生產(chǎn)水平不斷提升。在火電廠熱工自動(dòng)化生產(chǎn)作業(yè)中，通過(guò)對(duì)自動(dòng)控制理論的應(yīng)用，能夠有效提升火電廠生產(chǎn)作業(yè)效率與質(zhì)量。同時(shí)，火電廠熱工自動(dòng)化生產(chǎn)作業(yè)，還能有效減少能耗，保證相關(guān)機(jī)組的穩(wěn)定、高效運(yùn)行，有利于火電廠的可持續(xù)發(fā)展。

1 自動(dòng)控制理論概述

1.1 自動(dòng)控制理論簡(jiǎn)介

當(dāng)前，在自動(dòng)控制科學(xué)中自動(dòng)控制理論已經(jīng)成為研究核心，在現(xiàn)代化控制理論到智能控制理論的不斷發(fā)展過(guò)程中，自動(dòng)控制系統(tǒng)按照不同的條件，可以被分為多種類型。如果按照控制裝置之間的差別，自動(dòng)控制系統(tǒng)則主要被分為計(jì)算機(jī)控制以及模擬式的常規(guī)控制兩種，根據(jù)自動(dòng)控制理論相關(guān)內(nèi)容相應(yīng)的反饋情況看，自動(dòng)控制系統(tǒng)則可以被分為開環(huán)與閉環(huán)兩種系統(tǒng)。此外，從設(shè)定值是否固定的角度，相應(yīng)的自動(dòng)控制系統(tǒng)則可以被分為定值控制系統(tǒng)與隨動(dòng)控制系統(tǒng)。

1.2 火電廠熱工自動(dòng)化相關(guān)內(nèi)容

當(dāng)前，在很多領(lǐng)域的建設(shè)與發(fā)展過(guò)程中，自動(dòng)化理論受到越來(lái)越廣泛的關(guān)注與重視。在生產(chǎn)作業(yè)過(guò)程中，應(yīng)用熱工自動(dòng)化控制技術(shù)，能夠有效提升相關(guān)企業(yè)的生產(chǎn)作業(yè)效率，推動(dòng)企業(yè)不斷發(fā)展。熱工自動(dòng)化作業(yè)過(guò)程包括多個(gè)環(huán)節(jié)內(nèi)容，其中最關(guān)鍵的是自動(dòng)檢測(cè)部分，在自動(dòng)化作業(yè)過(guò)程中，相應(yīng)的儀表能夠?qū)痣姀S運(yùn)營(yíng)中相應(yīng)的熱工參數(shù)進(jìn)行直接測(cè)量，這樣能夠更加及時(shí)、準(zhǔn)確地發(fā)現(xiàn)火電廠運(yùn)營(yíng)中存在多種問(wèn)題，并且能夠針對(duì)相關(guān)問(wèn)題提出相應(yīng)的解決措施，確保相關(guān)工作人員能夠及時(shí)予以處理，從而有效保障火電廠運(yùn)營(yíng)機(jī)組的運(yùn)行狀態(tài)和質(zhì)量。在火電廠熱工自動(dòng)化中應(yīng)用的自動(dòng)控制系統(tǒng)能夠有效控制電廠機(jī)組設(shè)備的運(yùn)行情況，充分保障機(jī)組設(shè)備的安全、穩(wěn)定運(yùn)行，其控制過(guò)程往往是按照固有步驟進(jìn)行操作，因此，也被稱為順序控制，能夠有效控制機(jī)組的啟停、運(yùn)行以及事故處理等。相應(yīng)的控制裝置自身也有著很強(qiáng)的保護(hù)功能與判斷能力，通常在完成相關(guān)操作后，系統(tǒng)在確定操作完成后，才會(huì)執(zhí)行下一項(xiàng)操作，如果上一項(xiàng)操作內(nèi)容未能全部完成就已經(jīng)執(zhí)行下一項(xiàng)操作，系統(tǒng)會(huì)中斷操作流程，并進(jìn)行報(bào)警。在自動(dòng)控制系統(tǒng)應(yīng)用過(guò)程中，工作人員按照系統(tǒng)相應(yīng)的警告和指示對(duì)相關(guān)設(shè)備進(jìn)行優(yōu)化和調(diào)整，可以有效降低生產(chǎn)作業(yè)故障發(fā)生率，在保證相關(guān)工作人員生命安全的同時(shí)，還能夠有效提升火電廠的工作效率和質(zhì)量。

2 火電廠熱工自動(dòng)化控制系統(tǒng)作用分析

2.1 拓展系統(tǒng)控制能力

目前，火電廠熱工自動(dòng)化控制系統(tǒng)的應(yīng)用，主要是利用計(jì)算機(jī)相關(guān)原理，結(jié)合相關(guān)使用的輔助技術(shù)方法，實(shí)現(xiàn)對(duì)相關(guān)設(shè)備的全程監(jiān)控，從而保證相應(yīng)管理信息系統(tǒng)的優(yōu)質(zhì)與全面，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)對(duì)熱工的自動(dòng)化控制。比如，DCS 系統(tǒng)就屬于一種成功且使用的架構(gòu)模式，在實(shí)際應(yīng)用過(guò)程中，這一系統(tǒng)所采用的是較為先進(jìn)的分布式控制系統(tǒng)，不僅有著DCS 控制器，同時(shí)，還能通過(guò)對(duì)PCL 控制器的應(yīng)用，擴(kuò)展系統(tǒng)性能，有效擴(kuò)展了這一系統(tǒng)的應(yīng)用形式和范圍。

2.2 提升工作質(zhì)量和效率

在自動(dòng)化技術(shù)的不斷發(fā)展過(guò)程中，自動(dòng)化控制系統(tǒng)已經(jīng)積累了很多先進(jìn)的高級(jí)算法模塊，這些模塊樣具備很強(qiáng)的實(shí)用性。比如，在ZT600 系統(tǒng)中，相應(yīng)的設(shè)計(jì)模塊能夠及時(shí)地發(fā)現(xiàn)設(shè)備運(yùn)行中存在的故障問(wèn)題，并且還能夠進(jìn)行一定的自我維修與報(bào)警。同時(shí)，這一系統(tǒng)在連接計(jì)算機(jī)后，能夠有效促進(jìn)數(shù)據(jù)信息的共享與傳輸，大大提升了生產(chǎn)工作質(zhì)量和效率。

3 火電廠熱工自動(dòng)化現(xiàn)狀

當(dāng)前，火電廠熱工自動(dòng)化領(lǐng)域中，其主廠房控制系統(tǒng)常常采用的是DCS，輔助車間采用的是PCL。其主要原因在于，DCS 系統(tǒng)早期價(jià)格較高，而輔助車間在實(shí)際工作過(guò)程中，是可以出現(xiàn)中斷的，因此，輔助車間對(duì)相應(yīng)的系統(tǒng)可靠性與穩(wěn)定性的要求不高，同時(shí)，在輔助車間所采用的系統(tǒng)對(duì)相應(yīng)的模擬量控制相關(guān)要求也比較少，為有效控制成本，所以通常在輔助車間中所采的大多是PCL 系統(tǒng)。在火電廠熱動(dòng)自動(dòng)化中，主廠房中的發(fā)電機(jī)與鍋爐對(duì)控制系統(tǒng)的可靠性與穩(wěn)定性有著較高的要求，同時(shí)，還要求系統(tǒng)信號(hào)中要有著一定比例的模擬量，更加注重系統(tǒng)的性能，因此，在系統(tǒng)應(yīng)用中更多的使用價(jià)格較高的DCS。表示模糊控制的鍋爐壓力領(lǐng)域中，AP 論域能夠充分表示兩個(gè)運(yùn)行周期中鍋爐壓力變化情況。相應(yīng)的周期在經(jīng)過(guò)自動(dòng)調(diào)整后，相關(guān)負(fù)荷會(huì)在出現(xiàn)大幅度變化時(shí)，相應(yīng)的控制響應(yīng)速度會(huì)有一個(gè)很大幅度的提升。需要注意的是，鍋爐的實(shí)際情況以及所采用的煤炭資源質(zhì)地都會(huì)在一定程度上影響到調(diào)節(jié)的效果。從隸屬度曲線所邊線出來(lái)的交錯(cuò)重疊情況看，可以了解到，在參數(shù)變化領(lǐng)域中，模糊控制算法有著很強(qiáng)的適應(yīng)性，這一點(diǎn)能夠從鍋爐的實(shí)際運(yùn)行中看出。

在進(jìn)行鍋爐汽包液位測(cè)量工作時(shí)，由于汽包液位系統(tǒng)不具備自動(dòng)平衡能力，因此，在相應(yīng)的供水量突然降低，或者是出口蒸汽流量出現(xiàn)增大情況時(shí)，因?yàn)檫@種情況下，鍋爐傳輸給汽包的熱量不會(huì)出現(xiàn)太大的變化，這樣就會(huì)造成大量液體出現(xiàn)汽化問(wèn)題，進(jìn)而導(dǎo)致汽包液位測(cè)量的結(jié)果相對(duì)較大。如果是供水量濡染提升或者出口蒸汽流量出現(xiàn)減少情況，造成的問(wèn)題則與上文相反。但目前在一部分鍋爐汽包液位檢測(cè)回路的設(shè)計(jì)中，缺少對(duì)相關(guān)問(wèn)題的考量，因此，在實(shí)際運(yùn)行過(guò)程中，難以實(shí)現(xiàn)對(duì)汽包液位的有效控制，進(jìn)而使得鍋爐運(yùn)行的穩(wěn)定性與安全性難以得到充分的保障。

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

4.1 熱工儀表非線性特性校正方面的應(yīng)用

在火電廠自動(dòng)化發(fā)展過(guò)程中，應(yīng)當(dāng)保證所使用熱工儀表精度性能的可靠，使用高精度熱工儀表才能有效火電廠的生產(chǎn)效率。在應(yīng)用相關(guān)儀表過(guò)程中，一些熱工儀表的非線性熱性，很容易影響相關(guān)儀表的精度，比如，節(jié)流式流量?jī)x表與差壓之間的關(guān)系，以及熱電偶溫度儀表相應(yīng)的熱電勢(shì)與溫度之間的關(guān)系等，都屬于非線性熱性。為有效解決相關(guān)影響問(wèn)題，就需要充分應(yīng)用自動(dòng)控制理論，對(duì)火電廠熱動(dòng)自動(dòng)化中相應(yīng)的熱工儀表非線性特性進(jìn)行校正，保證相關(guān)儀表精度符合相應(yīng)的生產(chǎn)要求。要注意合理應(yīng)用自動(dòng)控制理論相關(guān)內(nèi)容，可以在熱工儀表非線性校正中應(yīng)用模擬線性化方式，以保證校正效果的良好。

同時(shí)，還要注意靈活應(yīng)用自動(dòng)控制理論知識(shí)，通過(guò)自動(dòng)化技術(shù)整合利用相關(guān)模擬信號(hào)與硬件設(shè)施，以此線性化處理相關(guān)熱工儀表的輸入信號(hào)，在相關(guān)儀表的非線性特性矯正處理過(guò)程中，可以參考相關(guān)信息，從而保障相關(guān)校正結(jié)果的良好。對(duì)于智能熱工儀表，可以結(jié)合計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)以及自動(dòng)控制理論等相關(guān)要素，在此基礎(chǔ)上，通過(guò)計(jì)算機(jī)三維空間來(lái)實(shí)現(xiàn)數(shù)字線性化處理。在處理過(guò)程中，對(duì)于所輸入的信號(hào)，要進(jìn)行轉(zhuǎn)換處理，這樣就能夠獲得相應(yīng)的數(shù)字量，并在準(zhǔn)確計(jì)算后，讓智能熱工儀表輸入信號(hào)實(shí)現(xiàn)線性化，這樣就能夠有效保證這類智能儀表的非線性特性校正相關(guān)要求。

4.2 主蒸汽壓力特性調(diào)節(jié)方面的應(yīng)用

在實(shí)踐中，為保障火電廠熱工自動(dòng)化作業(yè)過(guò)程中汽輪機(jī)、發(fā)電機(jī)組等設(shè)備運(yùn)行環(huán)境的良好，并能夠有效調(diào)節(jié)主蒸汽壓力特性，就需要在作業(yè)過(guò)程中應(yīng)用自動(dòng)控制理論。通過(guò)對(duì)自動(dòng)控制理論的應(yīng)用，在充分考量主蒸汽壓力調(diào)節(jié)需求后，可以利用計(jì)算機(jī)三維空間，來(lái)合理分析其偏差情況，保證相關(guān)分析內(nèi)容的科學(xué)性，才能充分保障主蒸汽壓力的有效調(diào)節(jié)。在火電廠熱工自動(dòng)化主蒸汽壓力調(diào)節(jié)中應(yīng)用自動(dòng)控制理論，應(yīng)當(dāng)考慮采用雙回路行駛，在主蒸汽壓力調(diào)節(jié)中應(yīng)用相應(yīng)的控制信號(hào)，能夠有效保障主蒸汽壓力調(diào)節(jié)更具科學(xué)性。

4.3 主蒸汽溫度特性控制方面的應(yīng)用

在火電廠熱工自動(dòng)化發(fā)展過(guò)程中，為有效保障監(jiān)測(cè)工作的有效實(shí)施，減少生產(chǎn)作業(yè)中的故障發(fā)生率，就需要應(yīng)用自動(dòng)控制理論，對(duì)主蒸汽溫度進(jìn)行控制。應(yīng)用自動(dòng)控制理論，可以有效提升噴水減溫器的自動(dòng)化水平，進(jìn)而能夠充分保障主蒸汽溫度的控制需要。根據(jù)自動(dòng)控制理論相關(guān)內(nèi)容，對(duì)有著較好性能且可靠的煙氣擋板與相應(yīng)的檢測(cè)設(shè)備進(jìn)行合理的設(shè)置，讓相應(yīng)的主蒸汽溫度控制方式在具體應(yīng)用中更具針對(duì)性，進(jìn)而推動(dòng)火電廠熱工自動(dòng)化進(jìn)一步發(fā)展。

5 結(jié)語(yǔ)

火電廠熱工自動(dòng)化中應(yīng)用自動(dòng)控制理論，可以有效提升火電廠生產(chǎn)作業(yè)水平，進(jìn)而推動(dòng)火電廠的可持續(xù)發(fā)展。因此，在火電廠熱工自動(dòng)化生產(chǎn)作業(yè)中，應(yīng)當(dāng)加強(qiáng)對(duì)自動(dòng)控制理論的應(yīng)用，不斷提升熱動(dòng)自動(dòng)化水平，以滿足火電廠生產(chǎn)作業(yè)的多樣化需求，進(jìn)而保障火電廠的不斷發(fā)展。