自動控制理論在火電廠熱工自動化中的應(yīng)用

蔣蕭 程順平

摘要：本文首先分析了火電廠熱工自動化控制的作用，然后主要論述了火電廠熱工自動化對自動控制理論的應(yīng)用，如控制主蒸汽溫度和壓力、分析給水自動調(diào)節(jié)以及優(yōu)化無功補(bǔ)償設(shè)計(jì)等，希望能夠促進(jìn)自動控制理論在火電廠熱工自動化中的應(yīng)用發(fā)展。

關(guān)鍵詞：自動控制理論;火電廠熱工自動化;主蒸汽

引言：當(dāng)前，火電廠通常是通過大型設(shè)備進(jìn)行發(fā)電以滿足人們?nèi)找嬖鲩L的用電需求，在生產(chǎn)過程中如果單純的依靠人工進(jìn)行控制很難保證控制的時(shí)效性。而自動控制理論在火電廠熱工自動化的應(yīng)用可以實(shí)現(xiàn)設(shè)備的自動化控制，保證供電的安全性和穩(wěn)定性。

1火電廠熱工自動化控制的作用

1.1擴(kuò)展管理系統(tǒng)

火電廠熱工自動化控制系統(tǒng)通常是以計(jì)算機(jī)原理為基礎(chǔ)，利用各種可以輔助控制的方法對相關(guān)設(shè)備的運(yùn)行情況進(jìn)行全程化的監(jiān)控，可以將管理系統(tǒng)進(jìn)行擴(kuò)展，促進(jìn)管理信息系統(tǒng)向更全面化、優(yōu)質(zhì)化發(fā)展。例如，現(xiàn)階段在火電廠熱工自動化控制中常見的DCS，該架構(gòu)模式在生產(chǎn)過程中的應(yīng)用就是比較成功的，有較強(qiáng)的實(shí)用性，其內(nèi)部除了DCS控制器還包括PCL控制器，可以極大程度的促進(jìn)管理系統(tǒng)自主擴(kuò)展，擴(kuò)大其可利用的形式和范圍，從而為火電廠的安全穩(wěn)定生產(chǎn)提供科學(xué)保障。

1.2利于積累高級算法

自動化技術(shù)在火電廠熱工控制的應(yīng)用過程中，系統(tǒng)會積累大量具有實(shí)用性和先進(jìn)性的高級算法模塊，進(jìn)而使其時(shí)間應(yīng)用水平可以得到不斷提升。一旦相關(guān)設(shè)備出現(xiàn)故障，自動化控制系統(tǒng)可以針對故障進(jìn)行自我維修和報(bào)警，讓故障可以及時(shí)被發(fā)現(xiàn)、解決，從而避免事故的發(fā)生。同時(shí)，火電廠熱工自動化系統(tǒng)本身與計(jì)算機(jī)是相互連接的關(guān)系，相關(guān)人員可以通過計(jì)算機(jī)的使用實(shí)現(xiàn)信息數(shù)據(jù)的共享，從而增強(qiáng)生產(chǎn)過程的合理性^[1]。

2火電廠熱工自動化對自動控制理論的應(yīng)用

2.1熱工自動化技術(shù)

自動控制理論主要是指在相關(guān)生產(chǎn)過程中使用外加裝備和裝置讓生產(chǎn)設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)可以遵照開始設(shè)定的數(shù)據(jù)參數(shù)進(jìn)行自動生產(chǎn)。而熱工自動化技術(shù)可以利用可控化的理論、信息化的技術(shù)、熱能以及電子信息等技術(shù)對火電廠相關(guān)熱力學(xué)參數(shù)進(jìn)行檢測控制，從而將生產(chǎn)各環(huán)節(jié)進(jìn)行合理的調(diào)整，實(shí)現(xiàn)自動化的安全生產(chǎn)，用較少的資源投入換取最大化的產(chǎn)能。自動控制理論就應(yīng)用在這個(gè)過程中，可以保證火電廠汽機(jī)、輔助設(shè)備等生產(chǎn)設(shè)施自動化運(yùn)行的質(zhì)量，促進(jìn)生產(chǎn)向高效化、安全化發(fā)展，使火電廠實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)效益和社會效益的雙豐收。此外，我國的科學(xué)技術(shù)正在不斷發(fā)展中，自動控制理論及其技術(shù)也在發(fā)展過程中得到進(jìn)一步的應(yīng)用，比如，其通過對生產(chǎn)原理、材料、設(shè)備的利用形成的新的傳感器和變速器，可以加強(qiáng)火電廠熱工自動化系統(tǒng)的可控性，進(jìn)而提高其科學(xué)性，增強(qiáng)其運(yùn)行的安全可靠性，促進(jìn)火電廠長久穩(wěn)定的發(fā)展。

2.2控制主蒸汽溫度和壓力

主蒸汽溫度是火電廠檢測設(shè)備運(yùn)行情況的重要指標(biāo)，如果在生產(chǎn)過程中主蒸汽溫度表現(xiàn)不在合理的范圍中就可能會對設(shè)備運(yùn)行產(chǎn)生影響，甚至引發(fā)安全事故，而自動控制理論在其中的應(yīng)用可以很好的控制主蒸汽溫度，提高設(shè)備運(yùn)行的穩(wěn)定性。根據(jù)主蒸汽溫度的動態(tài)特征，自動控制理論在其中的應(yīng)用形式主要有以下兩種常見的：（1）設(shè)置煙氣擋板。這種形式主要是通過對煙氣本身熱量的控制，實(shí)現(xiàn)對主蒸汽的有效控制。（2）設(shè)置噴水降溫裝置。此裝置的位置一般在煙道中，通過對蒸汽流量的改變控制主蒸汽的溫度。此外，主蒸汽壓力可以調(diào)節(jié)火電廠熱工設(shè)備，促進(jìn)鍋爐能量的平衡。在主蒸汽壓力的調(diào)節(jié)上可以應(yīng)用自動控制理論，其可以結(jié)合具體的調(diào)節(jié)要求，構(gòu)建計(jì)算機(jī)三維空間，在空間中分析其中的偏差，從而的得出調(diào)節(jié)的相關(guān)信息供人員參考，增強(qiáng)主蒸汽壓力調(diào)節(jié)的有效性。同時(shí)，自動控制理論還可以進(jìn)行進(jìn)一步的應(yīng)用發(fā)展，通過雙回路形式用控制信號進(jìn)行主蒸汽壓力調(diào)節(jié)工作，實(shí)現(xiàn)科學(xué)調(diào)節(jié)^[2]。

2.3分析給水自動調(diào)節(jié)

火電廠中鍋爐給水的方式目前常見的都是母管制，這種方式下給水門一般有兩種，一路利用省煤器進(jìn)行預(yù)熱而進(jìn)入汽包，一路利用減濕器對主蒸汽溫度的調(diào)節(jié)進(jìn)入汽包。在這個(gè)過程中汽單位的成品蒸汽主要是通過減濕器、高溫過熱器、低溫過熱器等換熱程序的作用而產(chǎn)生的，如果程序出現(xiàn)異常水位就可能會出現(xiàn)偏差，鍋爐提供給汽包的熱量不會發(fā)生變化，進(jìn)而出現(xiàn)汽化問題，降低鍋爐運(yùn)行的穩(wěn)定性和安全性。而在參考了自動控制理論且以三沖量為基礎(chǔ)的串級控制系統(tǒng)在火電產(chǎn)鍋爐中的使用就可以在程序出現(xiàn)異常后，根據(jù)實(shí)際的負(fù)荷情況和水位偏差狀況及時(shí)進(jìn)行相關(guān)參數(shù)的修改，在水位正常后再次進(jìn)行常規(guī)控制，從而有效解決程序異常之后可能會出現(xiàn)的一系列問題，保證鍋爐正常運(yùn)行。

2.4熱工儀表非線性特性的校正

在火電廠熱工自動化的發(fā)展過程中，其對熱工儀表的引用和使用可以極大程度的提升火電廠的生產(chǎn)效率。自動控制理論在控制過程儀表上有很大作用，特別是對熱工儀表進(jìn)行非線性特性校正來提高儀表的精度，其主要有兩種表現(xiàn)。第一種，合理使用自動控制理論。在熱工儀表非線性校正的工作中，可以用自動控制理論來模擬線性化，將模擬信號和現(xiàn)實(shí)中的各硬件進(jìn)行整合利用，線性化處理熱工儀表的輸入信號，保證校正效果的良好。第二種，智能化熱工儀表的非線性校正需要將自動控制理論和計(jì)算機(jī)技術(shù)充分結(jié)合在一起，精確計(jì)算輸入信號需要的數(shù)字量，利用計(jì)算機(jī)的三維空間將其數(shù)字線性化處理，進(jìn)而滿足其非線性校正的需求。所以，在實(shí)際進(jìn)行校正時(shí)需要將自動控制理論充分的應(yīng)用起來。例如，在進(jìn)行節(jié)流式流量儀表的校正過程中，就可以利用自動控制理論將流量和差壓的關(guān)系進(jìn)行模擬，從而實(shí)現(xiàn)有效校正^[3]。

2.5優(yōu)化無功補(bǔ)償設(shè)計(jì)

在火電廠自動化控制系統(tǒng)中引入無功功率裝置可以解決其運(yùn)行過程中可能因輸出出現(xiàn)的功率消耗問題，保證生產(chǎn)產(chǎn)能。當(dāng)前常見的無功功率裝置有靜止電容器、靜止無功發(fā)生器以及同步調(diào)相機(jī)等，往往需要結(jié)合實(shí)際需要進(jìn)行合理設(shè)計(jì)。自動控制理論應(yīng)用在無功功率裝置中可以將無功補(bǔ)償設(shè)計(jì)進(jìn)行優(yōu)化。在實(shí)際應(yīng)用中，自動控制理論可以充分考慮火電廠設(shè)備的運(yùn)行電壓、負(fù)荷容量等相關(guān)參數(shù)，根據(jù)其具體情況選擇無功功率裝置的類型，保證其可以得到合理運(yùn)用，不會因?yàn)檫\(yùn)用設(shè)計(jì)的不合理而出現(xiàn)問題。例如，自動控制理論可以根據(jù)設(shè)備功率的大小進(jìn)行設(shè)計(jì)，對于功率較大的設(shè)備設(shè)計(jì)配置的無功功率裝置為動態(tài)的，對于功率小的則設(shè)計(jì)成靜態(tài)的，用優(yōu)化設(shè)計(jì)的方式進(jìn)一步將火電廠系統(tǒng)的無功補(bǔ)償性能進(jìn)行提升。

2.6對系統(tǒng)進(jìn)行運(yùn)行管理

自動控制理論在火電廠自動化控制系統(tǒng)中的應(yīng)用可以在系統(tǒng)進(jìn)行運(yùn)行管理中體現(xiàn)。為了在應(yīng)用自動控制系統(tǒng)后可以將運(yùn)行的穩(wěn)定執(zhí)行進(jìn)行進(jìn)一步的提升，管理人員需要對系統(tǒng)進(jìn)行運(yùn)行管理，做好定期維護(hù)的工作，需要將系統(tǒng)具體的維護(hù)工作進(jìn)行科學(xué)分配，加強(qiáng)對火電廠工作人員的管理。例如，由于自動控制理論相對比較先進(jìn)，部分技術(shù)工人可能不能對其進(jìn)行完全掌握，管理人員就需要根據(jù)技術(shù)工人的具體情況進(jìn)行相應(yīng)的培訓(xùn)措施，保證其工作質(zhì)量和效率，所以，在一定程度上自動控制理論還應(yīng)用在系統(tǒng)進(jìn)行運(yùn)行管理上，促進(jìn)火電廠工作人員技能的提升，使火電廠的生產(chǎn)經(jīng)營更加穩(wěn)定。

結(jié)語：總而言之，自動控制理論可以應(yīng)用在火電廠熱工自動化的全過程中，實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)全過程的自動化控制，需要引起相關(guān)人員的重視。在應(yīng)用中將其進(jìn)行進(jìn)一步的發(fā)展，從而最大化的避免安全事故的發(fā)生，提高火電廠的綜合效益，進(jìn)而為社會發(fā)展提供穩(wěn)定的電力資源。

參考文獻(xiàn)：

[1]張文利，劉政，等.自動化控制技術(shù)在火電廠熱工儀表中的應(yīng)用[J].建筑工程技術(shù)與設(shè)計(jì)，2020，（19）：4938.

[2]王芃達(dá).熱工自動化控制設(shè)備在火電廠中的安裝與調(diào)試[J].儀器儀表用戶，2020，27（7）：86-88.

[3]錢學(xué)峰.分析智能控制及其在火電廠熱工自動化的應(yīng)用[J].建筑工程技術(shù)與設(shè)計(jì)，2020，（13）：289.