自動(dòng)控制理論在火電廠熱工自動(dòng)化中的應(yīng)用研究

梁馨月

（太倉港協(xié)鑫發(fā)電有限公司，江蘇 蘇州 215433）

自動(dòng)控制理論在自動(dòng)化方面的應(yīng)用，可以提高火電廠的運(yùn)行效率。自動(dòng)控制是熱工自動(dòng)化中的關(guān)鍵內(nèi)容，應(yīng)用該理論可以提高操作水平和質(zhì)量。因此，在火電廠自動(dòng)化應(yīng)用中，需要加強(qiáng)明確自動(dòng)控制的應(yīng)用和發(fā)展方向。

1 自動(dòng)控制理論概述

自動(dòng)控制已成為我國火電廠自動(dòng)控制研究的核心技術(shù)。自動(dòng)控制系統(tǒng)的應(yīng)用根據(jù)裝置的不同，分為計(jì)算機(jī)控制和正常控制。根據(jù)自動(dòng)控制可分為開路和閉路。根據(jù)自動(dòng)控制的設(shè)定值，自動(dòng)控制系統(tǒng)分為指定控制系統(tǒng)和跟蹤控制。目前，在許多領(lǐng)域的發(fā)展過程中，自動(dòng)化理論受到重視。在生產(chǎn)中，熱工自動(dòng)化控制技術(shù)，可以提高企業(yè)的生產(chǎn)效率，為持續(xù)發(fā)展做出貢獻(xiàn)。熱工自動(dòng)化最關(guān)鍵的是自動(dòng)檢測(cè)部分。在自動(dòng)化過程中，裝置可以直接測(cè)量熱裝置運(yùn)行中的參數(shù)，可以更加及時(shí)準(zhǔn)確的反應(yīng)火電廠運(yùn)行中存在的問題，可針對(duì)相關(guān)問題提出解決方案，確保相關(guān)技術(shù)人員及時(shí)處理，有效保證熱工自動(dòng)化狀態(tài)和工作質(zhì)量。用于火力發(fā)電廠自動(dòng)控制系統(tǒng)可以控制機(jī)組的運(yùn)行，保證電廠設(shè)備的穩(wěn)定運(yùn)行。對(duì)于熱工自動(dòng)化管理過程是按照其固有的步驟控制，又稱為順序控制，它可以控制起停、運(yùn)行和其他突發(fā)事件的處理。此外，控制裝置也具有強(qiáng)大的保護(hù)功能和判斷能力，正常情況下，設(shè)備操作完成后，系統(tǒng)只有在確認(rèn)相應(yīng)的操作完成后才會(huì)進(jìn)行下一步操作。如果前面的操作沒有完成，當(dāng)進(jìn)行下一個(gè)操作時(shí)，系統(tǒng)將停止操作，并發(fā)出警報(bào)。在應(yīng)用自動(dòng)控制過程中，根據(jù)相關(guān)的系統(tǒng)警告和指令，對(duì)設(shè)備進(jìn)行優(yōu)化和調(diào)整，有效降低生產(chǎn)故障。通過保證人員的安全，也可以改善火電廠的運(yùn)行效率和質(zhì)量。

2 火電廠自動(dòng)化發(fā)展的趨勢(shì)

火力發(fā)電廠的日常生產(chǎn)運(yùn)營通常是較大型的發(fā)電設(shè)備，以滿足用電需求。大型設(shè)備由汽包水位和蒸汽溫度而結(jié)合組成。由于設(shè)備功能較多，很難實(shí)施精細(xì)化的管理和嚴(yán)格的控制。因此，在設(shè)備運(yùn)行自動(dòng)化控制中，需要多種現(xiàn)代化智能自動(dòng)化技術(shù)和信息化技術(shù)的結(jié)合，以提高火電廠運(yùn)營的自動(dòng)化水平，滿足用電需求。在社會(huì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展中，相關(guān)各界的使用越來越關(guān)注能源系統(tǒng)，這要求系統(tǒng)運(yùn)行中的自動(dòng)化水平需要得到全面的提高。電廠的自動(dòng)化可以保證日常運(yùn)營系統(tǒng)的正常運(yùn)行，是電廠管理的重要部分。因此，需要定期維護(hù)電氣專用設(shè)備，以此來確保設(shè)備的運(yùn)行可靠性。工作人員必須具備更綜合的理論知識(shí)和實(shí)踐業(yè)務(wù)水平，了解電氣設(shè)備的運(yùn)行原理，及時(shí)發(fā)現(xiàn)故障并進(jìn)行相應(yīng)的排除，以保證設(shè)備運(yùn)行的安全性和穩(wěn)定性。根據(jù)系統(tǒng)運(yùn)行情況，形成完整和系統(tǒng)的檢修計(jì)劃，采用自動(dòng)化系統(tǒng)進(jìn)行運(yùn)行監(jiān)督，以更好地控制設(shè)備的運(yùn)行，確保火電廠設(shè)備運(yùn)行具有更好的性能。

3 自動(dòng)控制理論在熱工自動(dòng)化系統(tǒng)設(shè)計(jì)中的作用

3.1 安全指標(biāo)優(yōu)化

在熱力自動(dòng)化系統(tǒng)設(shè)計(jì)中，需要保證正常運(yùn)行，然后再考慮運(yùn)行中的節(jié)能降耗。如果熱能自動(dòng)化系統(tǒng)在運(yùn)行中出現(xiàn)偏差，出現(xiàn)機(jī)械不能正常工作，將花費(fèi)大量資金恢復(fù)。致力于節(jié)約能源和減少發(fā)電廠的排放，認(rèn)真對(duì)待嚴(yán)重負(fù)面影響。因此，在設(shè)計(jì)發(fā)電廠自動(dòng)化系統(tǒng)時(shí)，需要對(duì)設(shè)備故障進(jìn)行有針對(duì)性的控制，減少因異常造成的發(fā)電廠停機(jī)時(shí)間，并注意對(duì)不同區(qū)域的檢查，通過機(jī)器來預(yù)測(cè)不同的類型。此外，應(yīng)注意設(shè)計(jì)和充分利用自動(dòng)監(jiān)控系統(tǒng)，替代傳統(tǒng)的人工巡檢方式，可以有效的節(jié)省火電廠人力資源，減少維護(hù)時(shí)間。

3.2 優(yōu)化熱控系統(tǒng)

在熱控系統(tǒng)優(yōu)化中，基于設(shè)備的自動(dòng)控制理論，圍繞汽輪機(jī)系統(tǒng)的運(yùn)行、接地以及抗干擾保護(hù)的系統(tǒng)邏輯進(jìn)行優(yōu)化。優(yōu)化汽輪機(jī)監(jiān)控裝置性能，反復(fù)研究以降低汽輪機(jī)監(jiān)控裝置的故障概率，降低機(jī)組故障。接地可靠性和抗干擾的優(yōu)化需要注意環(huán)境因素，提供控制系統(tǒng)運(yùn)行不穩(wěn)定和測(cè)量數(shù)據(jù)?？刂葡到y(tǒng)中的錯(cuò)誤命令問題不容忽視，這將導(dǎo)致設(shè)備或開關(guān)發(fā)生故障。因此，必須加強(qiáng)熱控制系統(tǒng)接地和抗干擾能力，確保系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行。熱控系統(tǒng)的優(yōu)化應(yīng)注意系統(tǒng)環(huán)境中的高電磁強(qiáng)度，環(huán)境的干擾及其偏差會(huì)導(dǎo)致信號(hào)錯(cuò)誤。對(duì)信號(hào)測(cè)量進(jìn)行優(yōu)化，保證系統(tǒng)信號(hào)的準(zhǔn)確傳輸。

3.3 優(yōu)化經(jīng)濟(jì)負(fù)荷分配

在火電機(jī)組控制系統(tǒng)中，控制各機(jī)組的負(fù)荷是實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制的關(guān)鍵。通過連接控制單元和遠(yuǎn)程終端，可以保證遠(yuǎn)程控制的效果。傳統(tǒng)的電力生產(chǎn)自動(dòng)控制已不能滿足目前火電機(jī)組實(shí)際運(yùn)行需求。為了提高經(jīng)濟(jì)效益，發(fā)電機(jī)組必須將經(jīng)濟(jì)負(fù)荷分別分配給能源公司。根據(jù)指令，自動(dòng)控制可以連接到熱發(fā)電機(jī)組。SIS系統(tǒng)經(jīng)濟(jì)分配更為常見，SIS系統(tǒng)是根據(jù)計(jì)量單位的生產(chǎn)率計(jì)算結(jié)果和消耗差異分析結(jié)果，得到的實(shí)時(shí)性能曲線反映單位負(fù)荷，由此了解負(fù)荷對(duì)經(jīng)濟(jì)分配的影響?？梢詫IS系統(tǒng)的通用功能和MIS功能結(jié)合起來，創(chuàng)建綜合了SIS系統(tǒng)功能和MIS功能。堅(jiān)持電廠的調(diào)度，節(jié)約投資，又要提高日常信息化管理水平，也有利于解決排放目標(biāo)和能耗控制。

4 自動(dòng)控制理論在火電廠熱工自動(dòng)化中的應(yīng)用

4.1 非線性特性校正應(yīng)用

在自動(dòng)化發(fā)展過程中，必須保證熱力設(shè)備的精度和生產(chǎn)可靠性，只有使用高精度設(shè)備，熱電聯(lián)產(chǎn)才能有效提高。在器件的應(yīng)用中，一些器件的非線性熱特性很容易影響其他各個(gè)器件的精度，例如節(jié)流器件和壓差器件的關(guān)系，以及熱電偶器件的熱電勢(shì)。為了有效解決影響問題，在熱力裝置自動(dòng)化中，充分應(yīng)用自動(dòng)控制理論對(duì)各裝置的非線性特性修正，以保證精度滿足相關(guān)生產(chǎn)要求。注意合理應(yīng)用自動(dòng)控制相關(guān)內(nèi)容，模擬線性化可用于熱器件的非線性校準(zhǔn)，以保證校正效果。同時(shí)，還要靈活應(yīng)用自動(dòng)控制技術(shù)，整合適當(dāng)?shù)哪M信號(hào)和相關(guān)的系統(tǒng)資源，將加熱裝置的輸入線性化，校正相關(guān)工具非線性特性，可以參考相關(guān)資料，確保校正后的使用效果良好。對(duì)于智能取暖器，結(jié)合計(jì)算機(jī)和自動(dòng)化控制技術(shù)等現(xiàn)代化元素的應(yīng)用，在此基礎(chǔ)上，通過三維空間進(jìn)行數(shù)字處理。對(duì)輸入信號(hào)進(jìn)行合理的轉(zhuǎn)換，得到合適的數(shù)值，然后經(jīng)過專業(yè)的精確計(jì)算，才能對(duì)加熱裝置的輸入信號(hào)進(jìn)行線性化處理，有效保證智能化使用要求。

4.2 等離子點(diǎn)火技術(shù)

在技術(shù)進(jìn)步和節(jié)能環(huán)保方面，等離子點(diǎn)火優(yōu)勢(shì)明顯，我國熱能領(lǐng)域廣泛，傳統(tǒng)的點(diǎn)火環(huán)境，對(duì)于煤的使用會(huì)影響設(shè)備運(yùn)行中的點(diǎn)火過程。當(dāng)接觸到褐煤時(shí)，很難得到有效的點(diǎn)火。采用開放式磁穩(wěn)和電磁的等離子發(fā)生器，由于使用功率可調(diào)且連續(xù)，等離子點(diǎn)火可以點(diǎn)燃褐煤和煙煤。在等離子點(diǎn)火的支持下，可以降低燃煤的要求，提高鍋爐效率。等離子點(diǎn)火采用兩級(jí)合金材料，具有高導(dǎo)熱性和高導(dǎo)電性。輔以改進(jìn)的散熱結(jié)構(gòu)，實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定使用。特殊合金材料使得等離子點(diǎn)火可以使用空氣作為載體，從而進(jìn)一步簡(jiǎn)化了點(diǎn)火系統(tǒng)，同時(shí)也降低了火電廠運(yùn)行成本。

4.3 加強(qiáng)熱力自動(dòng)化控制管理

鍋爐設(shè)備是發(fā)電廠中重要的運(yùn)行設(shè)備，在火電廠運(yùn)行中，優(yōu)化燃燒可以降低煤炭資源的消耗，提高經(jīng)濟(jì)效益并實(shí)現(xiàn)節(jié)能的目的。提供蒸汽的初始參數(shù)是提高熱效率的重要途徑，可以降低蒸汽的壓力和溫度，通過調(diào)節(jié)加熱溫度來減少能量耗散。在工作中要利用熱風(fēng)溫度，控制注水量，減少廢氣的熱損失?？茖W(xué)確定鍋爐排煙溫度，對(duì)于排氣溫度是對(duì)熱損失影響最大的因素。因此，要合理調(diào)整鍋爐生產(chǎn)，降低鍋爐生產(chǎn)中的風(fēng)險(xiǎn)，加強(qiáng)風(fēng)煤曲線的調(diào)整，提高鍋爐設(shè)備的運(yùn)行效率。

4.4 基于生產(chǎn)需求的簡(jiǎn)單應(yīng)用

我廠近些年熱網(wǎng)系統(tǒng)逐步擴(kuò)容，管線管網(wǎng)復(fù)雜，閥門控制限制條件繁多，運(yùn)行人員手動(dòng)干預(yù)越來越頻繁，給運(yùn)行人員帶來不小的壓力。經(jīng)過與運(yùn)行人員的充分溝通，從正常運(yùn)行和事故處理兩個(gè)方面重新整體梳理后，對(duì)熱網(wǎng)各個(gè)調(diào)節(jié)門的控制，提出了遙控和本地兩種控制方式。在本地控制模式下，分散在各機(jī)組的運(yùn)行人員可以單獨(dú)對(duì)調(diào)節(jié)門開度和控制設(shè)定值進(jìn)行調(diào)整；在遙控控制模式下，熱網(wǎng)系統(tǒng)調(diào)節(jié)門操控權(quán)集中到專門的控制站，由專人對(duì)熱網(wǎng)系統(tǒng)所有調(diào)節(jié)門統(tǒng)一調(diào)整，實(shí)現(xiàn)了熱網(wǎng)的集中調(diào)度，提高了熱網(wǎng)統(tǒng)籌效率，大大減少運(yùn)行人員的操作壓力，取得了較好的控制效果。

5 結(jié)語

綜上所述，自動(dòng)控制理論在火力發(fā)電廠的應(yīng)用，可以提高火力發(fā)電廠的生產(chǎn)水平，有助于發(fā)電廠的可持續(xù)發(fā)展。因此，需要加強(qiáng)自動(dòng)控制應(yīng)用，提高熱工自動(dòng)化水平，以滿足熱電生產(chǎn)需要，從而保證火力發(fā)電廠的可持續(xù)發(fā)展。