自動控制理論在火電廠熱工自動化中的應用

郝旭東

內(nèi)蒙古京能電力檢修有限公司

自動控制理論在火電廠熱工自動化中的應用

郝旭東

內(nèi)蒙古京能電力檢修有限公司

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，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備以及技術，因此，將自動控制理論應用到火電廠熱工自動化中，是具有重要意義的。

自動控制理論；火電廠熱工自動化；應用

在當代社會，自動化控制系統(tǒng)被運用在多個行業(yè)之中，并取得了一定的成果?；痣姀S熱工自動化作為一項新興技術將結(jié)合熱力學原理，使用智能儀器對火電廠的相關參數(shù)進行有效的監(jiān)控和測量。這一行為將有利于企業(yè)的高效運作，減少不必要的能源消耗，同時能夠節(jié)約人力、物力成本，保證機組的穩(wěn)定運行，推動火電廠的可持續(xù)發(fā)展。

1 熱工儀表的非線性特性及校正

任何系統(tǒng)都或多或少的存在非線性特性，而火電廠的熱工儀表也不例外，普遍輕重不一的具有非線性特性，該性質(zhì)對儀表參數(shù)測量其準確度以及顯示精確度等都有直接的影響，因此，為了減小熱工儀表的非線性特征給測量帶來的誤差，通常采用三種方法來進行調(diào)節(jié)：減小儀表的測量范圍；采用非線性的顯示刻度；加入非線性的校正環(huán)節(jié)。其中第三種方法是較為重要的方法。校正熱工儀表非線性特性的方法主要分為兩種，一是模擬線性化，二是數(shù)字線性化。模擬線性化指的是在傳統(tǒng)模擬儀表的一出上，通過機器原件或是模擬電路來講儀表輸出的信號進行線性化的處理，實現(xiàn)線性刻度的模擬現(xiàn)實，并將其作為自動控制裝置信號。數(shù)字顯性化指的實在智能儀表的基礎上，對輸入的信號進行轉(zhuǎn)換，所得到的的數(shù)字量再經(jīng)過計算或是查表實現(xiàn)信號輸出的線性化，從而實現(xiàn)線性化的數(shù)字顯示。近幾年，隨著自動控制原理中智能控制理論的不斷發(fā)展，且具有能夠適當解決非線性問題的特點，將其結(jié)合到非線性特性校正的研究工作中，出現(xiàn)了更復雜和高端的校正方法。

2 自動化控制系統(tǒng)發(fā)揮的作用

2.1 進行高危作業(yè)

火電廠是一個安全系數(shù)不高的工廠，在火電廠中有許多人類并不能直接接觸的儀器與場所。而人們又必須對這些地方進行監(jiān)測與管理，這就會對人們的生命帶來了巨大的威脅。在這些高危場所實行自動化控制可以避免這些問題，但是自動化控制高昂的成本也是每個火電廠需要考慮的問題。而儀器的維修與使用也是一個大的問題，雖然自動化控制可以完成很多的工作，但是自動化并沒有發(fā)展到完全代替人類的程度。

2.2 主蒸汽壓力LQ次優(yōu)調(diào)節(jié)策略

熱慣性強、容量大，這些都是火電廠鍋爐的本質(zhì)特點。因此，在調(diào)節(jié)的過程中不可避免地會出現(xiàn)延遲的情況。而延遲會直接導致調(diào)節(jié)系統(tǒng)的不穩(wěn)定性，對火電廠鍋爐的運作造成了一定的安全隱患。PID調(diào)節(jié)器和Smith預估器能夠根據(jù)這一具體問題進行功能上的改善。通過自動控制理論，主蒸汽壓力LQ在優(yōu)化系統(tǒng)的過程中會持續(xù)降低延遲的維度，實現(xiàn)調(diào)控過程的最優(yōu)。因此，研究人員還建立了e的近似模型，通過數(shù)學函數(shù)的表達式，將有限的維度狀態(tài)進行展現(xiàn)。與此同時，PID調(diào)節(jié)器和Smith預估器也存在著自身的問題，例如，調(diào)節(jié)精度低和魯棒性較弱等，因此，想要實現(xiàn)最優(yōu)的控制方案需要進行線性二次型問題的探討，從而優(yōu)化系統(tǒng)的動態(tài)行為。換個角度來說，工程師想要解決PID調(diào)節(jié)器觀測精度低的問題，必須對二階慣性環(huán)節(jié)進行分析，將延遲環(huán)節(jié)中e的維度系數(shù)降為1，建造主蒸汽壓力的近似模型，將有限維狀態(tài)的空間性觀測能力與系統(tǒng)的能控性進行結(jié)合。除此之外，火電廠的熱工儀表也有一定的缺陷，集中表現(xiàn)為存在非線性特征。因此，我們必須提高儀器儀表的準確度，這就需要結(jié)合智能控制理論，通過仿真實驗來解決具體問題。常規(guī)的解決方法有：CMAC神經(jīng)網(wǎng)絡校正測溫傳感器非線性特性法、遺傳算法辯識節(jié)流式流量儀表非線性特性法等。

2.3 EIC綜合技術

在傳統(tǒng)的控制技術中，主要以計算機控制、儀表控制和電氣控制為主，且每個控制技術之間都是相互獨立的，無法實現(xiàn)彼此的有效結(jié)合，從而導致控制的整體效果顯得有些不盡人意。在這種情況下，EIC控制技術應運而生，該技術實現(xiàn)了計算機控制、儀表控制和電氣控制的有效結(jié)合，大幅度提高了控制效率，為系統(tǒng)的安全運行提供了保障。所以，在未來的時間里，我們應該提高對EIC綜合技術的研究力度，并在此基礎上對其進行不斷的優(yōu)化與完善，將其作用在火電廠發(fā)電機組運行中充分發(fā)揮出來。

2.4 積累高級算法模式

自動化控制發(fā)展到今天，已經(jīng)實現(xiàn)了很多技術上的創(chuàng)新與延伸，而其中就包括積累了大量的高級算法模式，這些算法模式涉及到生產(chǎn)生活的各個方面，可以解決很多的問題。就如使用較為廣泛的NT6000這樣一個具有設備級的計算模塊的系統(tǒng)來說，他的功能主要是故障報警及設備控制。而這些功能都是基于其算法模式，他們可以計算出設備的正常與非正常，也可以通過計算模塊對其進行操縱。且該模塊的網(wǎng)絡通信單元的功能也得到了大力的發(fā)展，這大大提高了這個系統(tǒng)的準確率以及效率，對于及其細微的變化也會引起其計算的變化，從而可以更快的得出指令。而這樣的速度也為人們提供了無限的先機與可能，只要報警及時，人們就可以快速的對設備和儀器進行檢測，從而避免損失與人員傷亡。

隨著自動化技術和自動控制理論的不斷成熟和廣泛應用，火電廠熱工自動化程度也越來越高，但是隨之而來的是火電廠運行成本、設備運行穩(wěn)定性、技術更新速度加快，火電廠在國內(nèi)經(jīng)濟發(fā)展常態(tài)化的形勢下，必須不斷地加強自動控制理論應用和自動化設備的更新，才能保證企業(yè)能夠在激烈的市場化競爭中持續(xù)發(fā)展。

[1] 王洋，馬強，林峰. 淺談自動控制理論在火電廠熱工自動化中的應用[J]. 科學中國人，2015(14)：60.

[2] 張衛(wèi)寧. 智能控制及其在火電廠熱工自動化的應用[J]. 山東工業(yè)技術，2015，(13).

[3] 曾友和. 構(gòu)建火電廠熱工自動化安全系統(tǒng)的分析與探討[J]. 投資與創(chuàng)業(yè)，2012(8).