自動化控制技術(shù)在金屬冶煉與火電工業(yè)中的應(yīng)用

陳 如

（國家能源集團花園電廠，新疆 哈密 839000）

近些年來，科學(xué)技術(shù)的快速發(fā)展以及工業(yè)生產(chǎn)的持續(xù)深入，使得我國工業(yè)生產(chǎn)自動化方面也有了較大的改善和進步，這在很大程度上促使金屬冶煉、火電工業(yè)各個生產(chǎn)環(huán)節(jié)的創(chuàng)新。自動化控制技術(shù)在金屬加工、火電工業(yè)中，自動化控制技術(shù)水平是決定產(chǎn)品加工效率、電力輸出情況的主要因素，特別是現(xiàn)階段人們越來越重視節(jié)能減排的情況下，如何提升冶煉行業(yè)、火電工業(yè)的生產(chǎn)效率，實現(xiàn)節(jié)能減排，成為很多企業(yè)重點研究的問題[1]。因此，本文對自動化控制技術(shù)在金屬冶煉與火電工業(yè)中的應(yīng)用進行深入的剖析。

1 自動化控制技術(shù)概述

自動化控制也就是在不需要人工參與的情況下，通過熱工儀表及其裝置系統(tǒng)，對火電廠中發(fā)電機機組的熱力參數(shù)進行調(diào)整，并實現(xiàn)有效控制，保證機組在安全、穩(wěn)定的情況下，實現(xiàn)火力發(fā)電的自動化。在火電廠生產(chǎn)流程中，其工藝流程較為復(fù)雜，需要的儀器設(shè)備較多，在實際操作過程中，需要重點關(guān)注壓力、溫度和流量三個參數(shù)，利用檢測儀器對這三項參數(shù)進行測量的過程中，要注意儀器的使用[2]。檢測儀器主要由感受件、中間件、顯示件所組成，能夠準確測量數(shù)據(jù)，并在較短時間內(nèi)對這三項參數(shù)進行快速、精準的測量，并以此為基礎(chǔ)，為相關(guān)部門提供數(shù)據(jù)參考，檢測儀器在誤差和變差范圍內(nèi)，才能保證測量數(shù)據(jù)的準確性，一般變差的計算公式為X100%。同時，檢測儀器同樣具備自動化控制的能力，能夠不采用人工控制的方式，通過提前設(shè)計好的程序，對運行系統(tǒng)進行控制。另外，發(fā)電機組在運行時，假如系統(tǒng)出現(xiàn)異常運行情況，檢測儀器能夠在出現(xiàn)異常的第一時間發(fā)覺，并發(fā)出警報信號，從而方便機組維修人員及時進行修理，避免出現(xiàn)重大事故。

2 自動化控制技術(shù)在金屬冶煉與火電廠工業(yè)中的應(yīng)用

（1）自動檢測功能的應(yīng)用。將自動化控制技術(shù)應(yīng)用到金屬加工、火電企業(yè)生產(chǎn)作業(yè)中，直接通過儀器進行壓力、溫度和流量等參數(shù)檢測。利用自動化控制系統(tǒng)時，一般使用溫度傳感器檢查溫度。在該系統(tǒng)中300兆瓦以上的機組都是由電阻信號將數(shù)據(jù)傳入到數(shù)據(jù)庫中，再通過不同控制模塊實現(xiàn)信號轉(zhuǎn)換，將數(shù)據(jù)傳至計算機端，在計算機端對各種數(shù)據(jù)進行修正，在整個流程中都由自動控制系統(tǒng)自動完成數(shù)據(jù)的檢測。

（2）自動控制功能的應(yīng)用。在火電企業(yè)應(yīng)用自動化控制系統(tǒng)時，還利用該系統(tǒng)的自動控制功能，自動控制功能主要有兩種形式，一是反饋控制系統(tǒng)，在任何一個環(huán)節(jié)的輸入中都能夠受到輸出的反饋作用，當控制裝置的輸入受到輸出反饋時，該系統(tǒng)也被稱為全閉環(huán)系統(tǒng)，主要由控制部分和被控制部分組成，控制部分能夠接收指令信號以及被控制部分的反饋信號，并對控制部門發(fā)出控制信號，根據(jù)信號內(nèi)容進行運動。二是前饋控制系統(tǒng)，主要是通過測量干擾的變化，在控制器的作用下，能夠直接將這種被控變量影響產(chǎn)生的干擾進行克服。在環(huán)路上的任何一點，只能按照信號方向前進，不能回到出發(fā)點，也不能產(chǎn)生閉環(huán)回路，因此也被稱為開環(huán)系統(tǒng)。在這兩種系統(tǒng)應(yīng)用過程中，首先需要系統(tǒng)研究人員結(jié)合工業(yè)生產(chǎn)作業(yè)實際情況進行程序編寫，選擇正確的控制方式，保證所控制的設(shè)備能夠根據(jù)程序編寫好的流程和次序開展生產(chǎn)作業(yè)。其次，在實際應(yīng)用過程中，該程序還能采用一定的評判標準對控制功能進行評價，從而保證生產(chǎn)設(shè)備能夠按照相關(guān)規(guī)定完成既定好的控制工作。

（3）自動報警功能的應(yīng)用。自動報警系統(tǒng)是整個系統(tǒng)的重要環(huán)節(jié)，能對檢測出來的各項數(shù)據(jù)進行分析，尋找設(shè)備出現(xiàn)異常的原因，再利用專家系統(tǒng)進行問題解決，從而避免出現(xiàn)設(shè)備故障引發(fā)生產(chǎn)問題。同時，自動報警功能針對冶金企業(yè)、火電企業(yè)發(fā)生的火災(zāi)等情況進行報警，在自動報警系統(tǒng)中含有感溫探測器、光電感煙探測器等，針對企業(yè)的發(fā)展規(guī)劃，在200MW以上機組單元控制區(qū)域、鍋爐房、網(wǎng)絡(luò)控制室、計算機機房等地區(qū)設(shè)置火災(zāi)自動報警系統(tǒng)，根據(jù)實際運行情況對設(shè)備設(shè)置合適的閾值，一旦設(shè)備數(shù)據(jù)不在閾值范圍內(nèi)，自動報警系統(tǒng)就會發(fā)出警報。比如，設(shè)備的運行過程中，有一段信號沒有發(fā)出或者信號沒有返回，能夠在規(guī)定時間內(nèi)完成控制工作，提示系統(tǒng)出現(xiàn)故障，則自動化控制系統(tǒng)就會自動發(fā)出警報。

（4）自動保護功能的應(yīng)用。在工業(yè)生產(chǎn)中自動化控制系統(tǒng)的自動保護功能，主要是應(yīng)用熱控自動保護裝置，能夠在電力系統(tǒng)出現(xiàn)故障的情況下，采用應(yīng)急保護措施，對故障設(shè)備進行有效隔離，避免電力設(shè)備的故障對整個火電廠運行造成損壞。在一些儀表的檢測下，假如設(shè)備參數(shù)超過標準值，則該系統(tǒng)就會對設(shè)備運行進行控制，保證設(shè)備能夠在安全情況下進行運行，避免出現(xiàn)生產(chǎn)安全事故，或者出現(xiàn)設(shè)備損壞問題。

3 自動化控制系統(tǒng)的發(fā)展趨勢

（1）自律分布系統(tǒng)。在火電廠自動化控制中，自律分布系統(tǒng)是主要的控制和協(xié)調(diào)環(huán)節(jié)，該系統(tǒng)最主要的特點是可控制性和可協(xié)調(diào)性。假如自律分布系統(tǒng)出現(xiàn)問題，則系統(tǒng)就會利用自我保護功能，避免其他系統(tǒng)受到牽連也發(fā)生問題，從而實現(xiàn)系統(tǒng)的可控制性能。同時，不管出現(xiàn)什么類型的問題，系統(tǒng)就會對自身工作內(nèi)容進行協(xié)調(diào)，實現(xiàn)了系統(tǒng)的可協(xié)調(diào)性。在傳統(tǒng)自動化控制系統(tǒng)中，每個系統(tǒng)中只有單獨的控制器，假如滿足自律控制就無法實現(xiàn)協(xié)調(diào)性，假如滿足協(xié)調(diào)性就無法實現(xiàn)自律控制。在金屬冶煉行業(yè)自動化控制未來發(fā)展中，會將自律分布系統(tǒng)應(yīng)用到整體系統(tǒng)中，進而提升設(shè)備的檢查的維修效率，能夠提升冶煉爐和其他設(shè)備的處理水平，提高生產(chǎn)效率。

（2）總線控制?，F(xiàn)階段，自動化控制技術(shù)在工業(yè)生產(chǎn)領(lǐng)域的應(yīng)用越來越廣泛，各種大型機組的儀表記錄數(shù)據(jù)會逐漸減少，在未來發(fā)展中，會將智能變送器和FB技術(shù)有機結(jié)合起來利用，能夠保證各種機組的正常運行。根據(jù)研究發(fā)現(xiàn)，在進行自動化控制的過程中，總線FB是實現(xiàn)系統(tǒng)功能的關(guān)鍵，能夠有效避免其他因素的干擾，將火電廠所有通信設(shè)備和智能設(shè)備進行連接，能夠大大減少電纜的數(shù)量，避免長線傳輸過程中出現(xiàn)的問題。

（3）EIE綜合。傳統(tǒng)熱工自動化控制系統(tǒng)由電氣控制、儀表控制和計算機控制等裝置所組成，且各個裝置之間是獨立的，分別進行安裝。隨著科技的發(fā)展，逐漸采用EIE綜合技術(shù)，也就是將這三種裝置結(jié)合起來，進行統(tǒng)一的規(guī)劃和安裝，這同樣也是熱工自動化控的未來發(fā)展趨勢。在未來應(yīng)用EIE綜合技術(shù)時，需要提升系統(tǒng)的控制能力，保證相配套的硬件和軟件能夠支持系統(tǒng)的運行，同時還要進行編碼設(shè)置，保證三種裝置能夠協(xié)調(diào)起來發(fā)揮作用。

4 總結(jié)

總而言之，將自動化控制技術(shù)應(yīng)用于金屬加工、火電生產(chǎn)作業(yè)中，實現(xiàn)自動化生產(chǎn)、檢測和控制，擁有良好的發(fā)展控制。在企業(yè)所有系統(tǒng)中，都需要進行科學(xué)合理的設(shè)計，進而保證各個系統(tǒng)能夠協(xié)調(diào)一致，功能實現(xiàn)控制和自動化功能。在未來發(fā)展中，應(yīng)該在現(xiàn)有基礎(chǔ)上，結(jié)合實際生產(chǎn)發(fā)展情況，以安全性、可靠性和協(xié)調(diào)性為主要的設(shè)計依據(jù)，讓系統(tǒng)向著自律分布、總線控制和EIE綜合方向發(fā)展，從而實現(xiàn)生產(chǎn)效率的不斷提升。