張振坤 彭國梁 劉潤

摘 要：隨著我國科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，自動控制理論已成為火電廠熱工自動化應(yīng)用中的重要內(nèi)容，成為不可缺少的環(huán)節(jié)，越來越多的人們和企業(yè)更加重視其發(fā)展和應(yīng)用。如今現(xiàn)代控制理論和計算機技術(shù)正在火電廠熱工自動化中得到了實際廣泛應(yīng)用，更加體現(xiàn)了其重要性。本文重點探討自動化控制技術(shù)在熱工自動化中發(fā)揮的積極應(yīng)用，從而進一步的對自動控制理論在火電廠自動化中的控制和作用展開分析和探討。

關(guān)鍵詞：自動化理論應(yīng)用；火電廠熱工；自動化控制理論

0 引言

隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，自動化技術(shù)被廣泛的應(yīng)用于各個領(lǐng)域，如今自動化控制系統(tǒng)已廣泛流入到我國日前新建的火電廠之中，以前常規(guī)控制的老式火力發(fā)電廠也將進行自動化改革。目前的研究熱點就是將現(xiàn)代控制理論應(yīng)用到過程系統(tǒng)中，可以大大的提高火電廠的自動化水平，同時還能夠有效提高火電廠的生產(chǎn)效率。

1 自動化控制理論簡介

控制理論和計算機技術(shù)的發(fā)展，大大促進了過程控制技術(shù)的提高?，F(xiàn)代控制理論正在火電廠熱工過程中得到實際應(yīng)用[1]。早期控制理論主要的表現(xiàn)形式是以函數(shù)來描述系統(tǒng)的輸入和輸出關(guān)系，面對的主要研究對象集中為單輸入與輸出系統(tǒng)。主要由優(yōu)化控制、預(yù)測控制、非線性控制、智能控制、自適應(yīng)控制幾大板塊。保持機組的穩(wěn)定運行并且隨時跟蹤電網(wǎng)負荷變化是火力發(fā)電機組控制中心問題，特別是保持主要參數(shù)波動不超過規(guī)程限值。研發(fā)初期，早期的科技人員大部分都是靠手工計算以及圖表的形式來設(shè)計和分析系統(tǒng)?，F(xiàn)如今空間計算隨著計算機的發(fā)展突飛猛進，控制系統(tǒng)也由單向的輸入和輸出發(fā)生轉(zhuǎn)變，新出現(xiàn)的狀態(tài)空間法在以前的基礎(chǔ)上，提出了能控性和能觀性的觀念，現(xiàn)代控制理論便由此產(chǎn)生。

2 自動化控制系統(tǒng)的作用

自動化控制系統(tǒng)現(xiàn)如今發(fā)展的十分迅速，主要是以控制器和網(wǎng)絡(luò)為基礎(chǔ)的自動化系統(tǒng)。DCS采用的是分布式控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)模型，并沒有更高的管理信息系統(tǒng)，新型的PLC等其他設(shè)備的控制設(shè)備和傳統(tǒng)的DCS控制器均可采用。DCS的算法模塊相對PLC是及其便捷的，比如NT6000這樣設(shè)備及計算模塊的系統(tǒng)，其計算模塊能夠完成基本的設(shè)備控制和故障報警的功能，這項技術(shù)使軟件開發(fā)的效率大大提高。而PLC則缺乏這些方面的解決方案。而DCS最初的設(shè)計就是從系統(tǒng)需要的角度出發(fā)，系統(tǒng)的積累使其有大量的解決方案，在運行調(diào)試和遠程診斷方面也相對完善。

隨著電力事業(yè)的發(fā)展，國家對節(jié)能降耗工作越來越重視，因此火力發(fā)電行業(yè)也要進行一定的調(diào)整，在發(fā)展火力發(fā)電行業(yè)時要加強對火電電源的建設(shè)，優(yōu)化資源配置，合理布置電力輸送，保證其供電可靠性。在現(xiàn)階段電力發(fā)展過程中，一些智能化、透明化、網(wǎng)絡(luò)化、無線化的新概念不斷提出，逐漸重視對自動化控制系統(tǒng)的開發(fā)和利用，對數(shù)據(jù)通信、測量、保護、控制等內(nèi)容也越來越關(guān)注，為此在自動化控制技術(shù)方面加大資金、人員、技術(shù)的投入，在機組運行過程中應(yīng)用新的測量方法，實現(xiàn)運行與故障處理的自動化控制，促進火力發(fā)電行業(yè)的快速發(fā)展和可持續(xù)發(fā)展[2]。

3 火電廠熱工自動化具體現(xiàn)狀

火電廠熱工自動化技術(shù)對火電廠的發(fā)展非常重要。在火電廠熱工自動化中主要有DCS和PLC兩種控制系統(tǒng)，兩者的主要區(qū)別就在于經(jīng)濟差異。早期的DCS系統(tǒng)價格昂貴，為了節(jié)約成本，僅在需要穩(wěn)定運行并長期可靠要求信號模擬量達到相當(dāng)比例控制系統(tǒng)時，才會使用DCS系統(tǒng)，而PLC基本都在輔助車間使用，要求相對較低且價格便宜；但從系統(tǒng)性能方面來考慮，首選的還是DCS控制系統(tǒng)，主要是能夠進行長時間的可靠運行和有較好的模擬控制量。

不同的煤質(zhì)或爐況會產(chǎn)生不同的調(diào)節(jié)效果，所以使用AP論域?qū)蓚€運行周期鍋爐壓力變化差的論域進行描述，自動調(diào)整燃燒周期會使得負荷大幅變化從而加快控制燃燒的響應(yīng)速度。在運行過程中時常會因為相互交錯而產(chǎn)生隸屬度函數(shù)的曲線[3]，在使用模糊算法時由于參數(shù)變化會產(chǎn)生較強的魯棒性。關(guān)于“氣泡虛假液位”，氣泡液位系統(tǒng)只是一個被控對象，并沒有自然平衡能力。鍋爐的反應(yīng)系統(tǒng)有一定延遲，當(dāng)供水流量突然降低或者出口蒸汽流量突然增大時，鍋爐傳遞給氣泡的熱量并不會發(fā)生改變，鍋爐內(nèi)液體大量氣化，并使得氣泡液位測量結(jié)果偏大，反之則相反。通常在設(shè)計鍋爐汽包液位檢測回路時經(jīng)常忽略該問題，導(dǎo)致鍋爐的正常運行。

4 自動控制理論在火電廠熱工自動化的應(yīng)用

目前我國熱工自動化在火電廠的應(yīng)用主要包括4方面：自動檢測、自動控制、自動保護、自動報警，其中自動檢測是由自動化儀表獨立完成的，包括對火電廠濕度、壓力及流量、成分等參數(shù)的測量，能夠及時發(fā)現(xiàn)火電廠運行過程的問題，并進行及時調(diào)整，保證運行的穩(wěn)定性；自動控制對機組設(shè)備進行控制，貫穿與整個火電廠運行過程中，保證火電廠機組運行的安全性。隨著國家經(jīng)濟和科技的飛速發(fā)展，熱工自動化系統(tǒng)也得到了快速發(fā)展，火電廠熱工自動化技術(shù)越來越成熟，熱工自動化控制在火電廠有很大的作用，能夠完全利用信息解決故障，能夠通過對各個控制系統(tǒng)的控制實現(xiàn)系統(tǒng)運行穩(wěn)定性的提高。以技術(shù)為基礎(chǔ)的檢測工具控制著與其緊密聯(lián)系的熱動力參數(shù)。保證產(chǎn)品生產(chǎn)過程的安全，提高火電廠的產(chǎn)量，減小損失消耗并提高發(fā)電水平，從而減少操作員工增加企業(yè)效益綜合性高科技新技術(shù)。

在熱工自動化發(fā)展的同時，新的工作原理以及新的工程材料也接踵而來。各種新型工藝開發(fā)制造新型傳感器、變速器等，控制系統(tǒng)和裝置也在不斷更替[4]，在實際生產(chǎn)中得到了極大的應(yīng)用。未來的熱工自動化技術(shù)將繼續(xù)走“節(jié)能增效，可持續(xù)發(fā)展”的道路，將自動化系統(tǒng)進一步智能，堅持探索新的測量控制原理和方法，將運行操作系統(tǒng)更簡化，更便捷的完成應(yīng)用操作及故障操作的處理。

在火電廠運行的過程中，為了更好的提升電廠運行的安全性和可靠性基本使用相對較為先進的熱工自動化產(chǎn)品，有效地控制住非計劃停爐或者是停機等問題，將自動控制理論應(yīng)用于火電廠中，極大地提高了火電廠自動化水平使得電廠的經(jīng)濟效益水平直線上升，同時還能夠有效提升生產(chǎn)效率。合理的應(yīng)用自動控制理論不僅能擴大發(fā)電機組的容量，還能有效地提高火電廠熱工自動化的效率。

數(shù)據(jù)庫的展現(xiàn)已經(jīng)在實踐中發(fā)揮了必不可少的作用，從技術(shù)層面看，雖然初級應(yīng)用功能的建立階段已經(jīng)成為歷史，但在一些SIS高層監(jiān)控管理生產(chǎn)過程也是必不可少的工具。重點在于SIS的優(yōu)化和完善才能真正體現(xiàn)出其強大的生命力，這是一個長期的艱巨任務(wù)，意味著SIS成功從試點、推廣界面進入了成熟和完善的階段。為了更好地完成安裝服務(wù)和現(xiàn)場調(diào)試工作，需要不定期的進行現(xiàn)場指導(dǎo)和檢查，管理部門需要跟蹤每個項目的安裝、調(diào)試和服務(wù)工作。

5 結(jié)語

目前我國的電廠熱工過程自動控制水平還處于發(fā)展階段，有很多還未在實際應(yīng)用中得到廣泛應(yīng)用。將優(yōu)化控制、自適應(yīng)控制和智能控制應(yīng)用完全會使電廠自動控制達到一個新的水準。計算機技術(shù)的飛速發(fā)展和應(yīng)用使得現(xiàn)代控制理論用于熱工過程變的易于實現(xiàn)。在這個發(fā)展前景巨大的平臺下，更加需要熱控人員的不懈努力研發(fā)，進一步提高控制理論系統(tǒng)提升我國的電力自動化發(fā)展水平。

參考文獻

[1]孟令雅.自動控制理論課程設(shè)計探索[J].實驗技術(shù)與管理，2013，30（2）：182-184

[2]黎香明.優(yōu)化火電廠自動控制系統(tǒng)的重要性及對策[J].內(nèi)蒙古石油化工，2013，（7）：111-112.

[3]李子連，王漢生.火電廠熱工自動化的發(fā)展、現(xiàn)狀及前景[J].中國電力，2014，（12）：23-32.

[4]李陽春.自動控制理論在火電廠熱工自動化中的應(yīng)用[D].浙江大學(xué)，2013.

（作者單位：華能安源發(fā)電有限責(zé)任公司）