火電廠熱工自動化控制新技術(shù)發(fā)展與建議探討

歐陽剛

摘要：隨著經(jīng)濟社會的快速發(fā)展以及對電能需求不斷的增加，火電廠在我國的建設(shè)規(guī)模不斷的擴大，其火電廠的熱工控制要求也隨之增高。本文對火電廠熱工自動化控制新技術(shù)發(fā)展與建議進行研究，分析了現(xiàn)場總線控制技術(shù)（FCS）、智能控制新技術(shù)、先進控制策略進行詳細分析并給出了改進性建議。

關(guān)鍵詞：火電廠；熱工；自動化控制；新技術(shù)；建議

火電廠作為我國主要電力能源，火電廠的自動化水平的高低直接影響火力發(fā)電的生產(chǎn)效率，因此對火力發(fā)電熱工自動化控制新技術(shù)的探討研究具有重要意義[1]。自動控制技術(shù)、智能控制技術(shù)以及現(xiàn)場總線控制技術(shù)的快速發(fā)展使得火力發(fā)電熱工自動化控制技術(shù)有了很大的改變。自動化控制新技術(shù)在火力發(fā)電中應(yīng)用將增加電能生產(chǎn)效率與提高火電廠運行可靠性。

文獻[2]對火電廠熱工自動化的發(fā)展概況以及前景進行了分析；文獻[3]對火電廠熱工自動化技術(shù)改造提出了一些建議。但是目前大多數(shù)只針對傳統(tǒng)的熱控自動化技術(shù)進行了探討，本文將對火電廠熱工自動化控制新技術(shù)發(fā)展與建議進行分析與研究。

1 火電廠熱工自動化控制新技術(shù)

目前火電廠熱工自動化控制具有高速化、智能化、系統(tǒng)化以及可靠性強等特點，本文根據(jù)這些特點對目前火電廠將采用的幾類熱工自動化控制技術(shù)進行分析探討，主要有現(xiàn)場總線控制技術(shù)、智能控制技術(shù)以及先進控制策略。

1.1 現(xiàn)場總線控制技術(shù)

現(xiàn)場總線控制系統(tǒng)簡稱FCS作為一種在工業(yè)控制以及企業(yè)的數(shù)據(jù)通信與傳輸?shù)闹匾獑卧?，在現(xiàn)代控制系統(tǒng)中起了不可缺少的作用。FCS在火力發(fā)電廠中剛剛興起，其應(yīng)用將逐漸取代傳統(tǒng)的分散控制系統(tǒng)（DCS），相比于DCS，F(xiàn)CS的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)具有開放性、成本低以及結(jié)構(gòu)優(yōu)良等優(yōu)勢，F(xiàn)CS的應(yīng)用將大大地提高了火電廠熱工控制性能與效率。常見的FCS結(jié)構(gòu)體系主要由生產(chǎn)管理層（MNET）、監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)層（SNET）、控制網(wǎng)絡(luò)層（CNET）等組成[4]。操作員站以及工程師站主要對生產(chǎn)過程進行監(jiān)視、系統(tǒng)維護、操作以及管理。監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)層實現(xiàn)高級控制策略以及裝置優(yōu)化控制等，結(jié)合控制網(wǎng)絡(luò)層實現(xiàn)對控制系統(tǒng)的數(shù)據(jù)通信與傳輸。

1.2 智能控制技術(shù)

由于火電廠熱工控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)相對比較復(fù)雜，大型火力發(fā)電的設(shè)備種類以及結(jié)構(gòu)較大，在控制過程中采用傳統(tǒng)的控制方式將會出現(xiàn)延遲、誤控以及強耦合等問題[5]，因此一種能避免這些問題的智能控制將取代傳統(tǒng)的控制方式。目前在火電廠熱工自動化控制中智能控制主要應(yīng)用以下幾個方面：

（1）鍋爐燃燒過程控制；鍋爐燃燒過程控制主要是通過監(jiān)控層對鍋爐的燃燒狀態(tài)進行數(shù)據(jù)采集與監(jiān)測，根據(jù)監(jiān)測的數(shù)據(jù)采用智能算法進行智能分析，常用智能算法有人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)、多級可拓、模糊控制、專家系統(tǒng)等，利用智能算法計算狀態(tài)參數(shù)進行對PID控制的參數(shù)調(diào)節(jié)，從而實現(xiàn)鍋爐燃燒的智能控制，提高鍋爐的控制效率與控制的可靠性。

（2）溫度智能控制；鍋爐溫度智能控制主要是對鍋爐汽溫的控制，鍋爐的汽溫時變性較強，傳統(tǒng)的控制方法不能適應(yīng)大型火力發(fā)電廠的發(fā)展，對大型的火力發(fā)電廠控制效果不理想。目前常用的汽溫智能控制技術(shù)主要有汽溫模糊控制技術(shù)和神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)智能汽溫控制技術(shù)，在智能汽溫控制技術(shù)的應(yīng)用下，對大型火力發(fā)電廠的鍋爐汽溫控制中能夠在不同負荷下具有良好的控制效果。

（3）智能給水控制；目前大型發(fā)電廠的鍋爐設(shè)備比小型發(fā)電廠增加了許多，傳統(tǒng)的給水控制容易出現(xiàn)給水不足或者給水緩慢等現(xiàn)象，為了擁有一個較精準以及可靠的給水控制方式，多層神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的自適應(yīng)PID智能給水控制方式將引入到火力發(fā)電鍋爐給水控制能，該方式不僅簡化了傳統(tǒng)的給水控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，還極大地提高的給水控制系統(tǒng)的可靠性與穩(wěn)定性。

1.3 先進控制策略

控制策略在火電廠熱工控制中是不可缺少，先進控制策略在智能控制中是重要組成部分之一。目前研究人員將模糊控制、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制、預(yù)測控制以及遺傳算法等先進控制策略應(yīng)用于火電廠熱工控制中[6]，先進控制策略的應(yīng)用將提高控制的速度、控制精度以及控制的安全性與穩(wěn)定性。

2 火電廠熱工自動化控制新技術(shù)應(yīng)用建議

21世紀火電廠熱工控制將引入自動化控制新技術(shù)，在應(yīng)用過程由于改變了傳統(tǒng)的控制方式，因此在技術(shù)改造過程中應(yīng)注意控制的適用性，避免在應(yīng)用過程中出現(xiàn)預(yù)計之外的工程問題。本文通過對火電廠熱工自動化控制新技術(shù)詳細研究，得出了幾個新技術(shù)應(yīng)用時的建議，為新技術(shù)應(yīng)用提供參考與提示。

（1）確定熱工自動化改造的技術(shù)的可靠性；由于發(fā)電廠的安全可靠性極為重要，在投入新技術(shù)時必須確認該技術(shù)的可靠性，在投入新技術(shù)時，需對技術(shù)進行模擬實驗與現(xiàn)場試驗，雙重試驗來確保技術(shù)的可靠性。

（2）制定詳細的熱工自動化改造方案；詳細的熱控自動化改造方案應(yīng)包括改造目的、改造詳細過程以及改造效果預(yù)估。詳細的改造方案能有效的指導(dǎo)熱工改造工程的有效進行。

（3）工程整體把控；當進行多項新技術(shù)投入熱工控制改造工程中，需考慮各項技術(shù)之間的相互兼容性以及環(huán)境適應(yīng)性的把控。

3 結(jié)論

本文對火電廠熱工自動化控制新技術(shù)發(fā)展與建議進行研究，分析了現(xiàn)場總線控制技術(shù)（FCS）、智能控制新技術(shù)、先進控制策略進行詳細分析并給出在新技術(shù)應(yīng)用過程中的工程性建議，有效地引導(dǎo)新技術(shù)在火電廠熱工自動化控制中的應(yīng)用。

參考文獻：

[1]黃麗莎.火電廠熱工自動化的發(fā)展、現(xiàn)狀及其展望[J].黑龍江科技信息，2016，（04）：11.

[2]郭水祥.火電廠熱工自動化的發(fā)展概況及前景探論[J].經(jīng)營管理者，2009，（23）：146+155.

[3]馮玉偉.火電廠熱工自動化技術(shù)改造建議[J].科技風(fēng)，2013，（23）：15.

[4]趙天天.火電廠熱工自動化控制的應(yīng)用實踐及發(fā)展方向之研究[J].建材與裝飾，2015，（49）：242243.

[5]魯?shù)欠?，黃蓉.自動控制理論在火電廠熱工自動化中的應(yīng)用[J].廣東科技，2013，（20）：118119.

[6]陳立軍，周正興，趙麗麗.先進控制策略在火電廠熱工控制中的應(yīng)用[J].東北電力大學(xué)學(xué)報（自然科學(xué)版），2009，（01）：5761.