火電廠熱工自動化中自動控制理論的應(yīng)用

神華國能寧夏煤電有限公司 張 曉

隨著我國經(jīng)濟水平和科學(xué)技術(shù)的不斷提升，在火力發(fā)電技術(shù)方面有了很大的進步。特別是現(xiàn)今我國正處于一個自動化技術(shù)高速發(fā)展的時代，將改革的重心放在火電廠熱工自動控制理論的應(yīng)用上面，極大地促進了火電廠熱工自動化的快速發(fā)展。從根本上來說火力發(fā)電廠是人們?nèi)粘Ｉ畹幕A(chǔ)設(shè)施。不管是人們的衣食出行還是社會的經(jīng)濟發(fā)展，都是離不開火力發(fā)電廠行業(yè)。把自動化自控理論加入到火電廠熱工自動化中是非常重要的，它不管是對現(xiàn)代化科技上的進步還是經(jīng)濟社會的發(fā)展都起到了推動的作用?；痣姀S熱工自動化中自動控制理論應(yīng)用是目前自動化設(shè)備與技術(shù)推進的中心，也是需要相關(guān)工作人員進行進一步研究的重點工作。

1 火力發(fā)電廠熱工自動化的研究現(xiàn)狀

1.1 火力發(fā)電廠熱工自動化的設(shè)備出現(xiàn)問題

從根本上來說，火力發(fā)電廠的熱工自動化設(shè)備目前還處于一個不太成熟的狀態(tài)。對于一些問題的出現(xiàn)相關(guān)人員并沒有一個去思考為什么會出現(xiàn)這樣問題的原因的思維，也沒有找到符合火電廠自動化設(shè)備保持一種良好工作狀態(tài)的辦法。就目前的問題來看，火力發(fā)電廠的熱工自動化設(shè)備往往會由于大量的工作原因造成一些損壞，并且火電廠的自動化設(shè)備是很復(fù)雜的，它涉及著信息技術(shù)和自動化設(shè)備以及設(shè)備器材。不管是自動化設(shè)備的零件設(shè)施還是材料都是有相關(guān)的特殊規(guī)格和運行環(huán)境要求的。例如：火力發(fā)電廠的一些設(shè)備中，對于鍋爐這一設(shè)備的自動化參數(shù)規(guī)格要求會相對高。如果一旦出現(xiàn)損壞維修的情況在整修時會很復(fù)雜，零部件的規(guī)格問題也會成為主要問題。而火力發(fā)電廠在運行過程中自動化設(shè)備中的零部件規(guī)格是需要完全貼合設(shè)備的參數(shù)信息進行安裝的。就火力發(fā)電廠目前自動化設(shè)備管理的現(xiàn)代化研究來說，主要是自動化設(shè)備目前還沒有一個很成熟的工作狀態(tài)和高效的工作質(zhì)量。特別是在自動化設(shè)備的性能和控制體系上面，還會受到成本因素的影響。

1.2 DSC在熱工自動化自控中應(yīng)用廣泛

在火電廠熱工自動化自控中，DSC在主廠房的應(yīng)用是非常廣泛的，特別是在輔助車間初始階段對于DCS系統(tǒng)的應(yīng)用最為廣泛。同時DSC系統(tǒng)的價格成本在整個自動化自控中的成本也是比較高的。所以要想去使用DSC系統(tǒng)就需要先考慮它的成本價格問題。在價格沒有辦法壓縮的基礎(chǔ)之上只有把DSC系統(tǒng)的性能進行增加，例如：對于DSC系統(tǒng)的信號模擬量和運行狀態(tài)上面進行一定的高要求。其中根據(jù)調(diào)查我們可以發(fā)現(xiàn)，DSC系統(tǒng)的應(yīng)用主要存在于“發(fā)電機、鍋爐”等大型設(shè)備中，所以DSC系統(tǒng)在熱工自動化自控應(yīng)用范圍和作用性是非常大的。這就需要相關(guān)工作人員去進一步的提高DSC系統(tǒng)的性能，從而達到降低成本的作用。

1.3 周期壓力出現(xiàn)變化

在火力發(fā)電廠中的應(yīng)用設(shè)備中最主要的就是鍋爐，而鍋爐在整個運行過程中我們需要考慮的就是壓力和周期的變化。工作人員通常使用AP論的方式去描述壓力差的論域，對于壓力差太大的論域就需要去改變它的工作狀態(tài)。根據(jù)調(diào)查可以發(fā)現(xiàn)鍋爐的燃燒周期和負荷都是隨著運行工作狀態(tài)進行改變的，并且改變的趨勢是保持一種周期化的變化。所以要想利用這一特點增加鍋爐的燃燒工作效率，可以去選擇調(diào)節(jié)鍋爐的狀態(tài)或者是改變煤質(zhì)等的方式去進行推進熱工自動化系統(tǒng)的使用。再加上在火力發(fā)電廠運行過程中需要考慮到的因素還有隸屬度函數(shù)曲線出現(xiàn)交錯、重疊、使用模糊等情況，這是因為適應(yīng)參數(shù)變化的存在，使得它產(chǎn)生的魯棒性比較強才導(dǎo)致的。所以在火力發(fā)電廠熱工自動化的現(xiàn)狀就是周期壓力出現(xiàn)變化不便于自動化的去控制整個工作進展的狀態(tài)。

1.4 測量鍋爐汽包的液位時汽包液位作為被控制對象

汽包液位是這個火力發(fā)電廠熱工自動化自控系統(tǒng)中首要去測量的對象。根據(jù)調(diào)查發(fā)現(xiàn)在測量鍋爐汽包液位時，往往會出現(xiàn)一些出口蒸汽流量突然變大，或者是供水流量變小的情況，這都是由于在不同的時間段鍋爐不能及時的做出反應(yīng)所造成出來的現(xiàn)象。而由于發(fā)生的時間段鍋爐，它所產(chǎn)生的熱量值沒有被鍋爐感受到，內(nèi)液體大量汽化最終會造成鍋爐整個平衡能力不足。所以在進行測量鍋爐汽包液位時，汽包液位往往會被作為控制對象，通過液位的測量值來改變整個鍋爐燃燒的狀態(tài)。

2 火電廠熱工自動化中自動控制系統(tǒng)的重要作用

2.1 高級算法模塊逐漸豐富

隨著火電廠中熱工自動化自動控制系統(tǒng)理論的加入，在工作過程中過多的去使用了一些高級算法模板，這是相比傳統(tǒng)的火力發(fā)電廠有所進步的一大內(nèi)容。由于我國科技水平的不斷發(fā)展在自動化技術(shù)方面也進行了不斷的完善和創(chuàng)新，特別是對于一些高級算法模板的增加，也一定層面的提高了整個火電廠熱工自動化系統(tǒng)的完善工作。在高級算法模板逐漸豐富的狀態(tài)之下，火電廠熱工自動化技術(shù)會更快地與計算機，網(wǎng)絡(luò)信息技術(shù)相對接，實現(xiàn)一種生產(chǎn)信息與網(wǎng)絡(luò)信息相對接的工作狀態(tài)，從而保證整個火電發(fā)電廠在熱工自動化這一方面，它的生產(chǎn)效率和生產(chǎn)安全性以及穩(wěn)定性都有所大幅度的提升。同時對于相關(guān)的工作人員來說也降低了一定的工作強度和減輕了一定的工作內(nèi)容[1]。

2.2 熱工自動調(diào)節(jié)理論多元化發(fā)展

在火力發(fā)電廠中加入熱工自動化自動控制系統(tǒng)，讓整個熱工自動調(diào)節(jié)理論變得更加多元化，同時這對于整個理論的發(fā)展來說，也有著很大的幫助。由于目前我國正處于一個科技發(fā)展的新時代在自動化技術(shù)方也進行了不斷的提升，特別是目前我國火電廠在控制設(shè)備中往往會選擇一種PID的調(diào)節(jié)方式為基礎(chǔ)，借助計算機和網(wǎng)絡(luò)信息技術(shù)的方式，去整體性的提高智能方向和現(xiàn)代控制理論的結(jié)合工作，把DCS系統(tǒng)整體性大大提升。例如：近幾年提出的控制系統(tǒng)已預(yù)測控制（GPC）為基礎(chǔ)的相關(guān)技術(shù)中，就實現(xiàn)了測控鍋爐氣壓的目的以及精確控制了鍋爐汽溫。這對于整個鍋爐汽壓測量工作來說是一種進步，也是穩(wěn)定了整個鍋爐內(nèi)熱氣的平衡狀態(tài)。同時邱忠宇提出的一項新技術(shù)，以模糊神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)算法為基礎(chǔ)診斷火電汽輪機出現(xiàn)的故障。這些都是火電廠熱工自動化中自動理論的加入使自動調(diào)節(jié)系統(tǒng)作用有了更好的發(fā)展的重要事例。在我國的火電廠熱工自動化發(fā)展過程中，需要去考慮到的人力、物力以及財力等等方面都是為了去提升火電廠熱工自動化自動控制理論的多元化發(fā)展[2]。

2.3 信息管理系統(tǒng)得到擴展

其中還有一點特別重要的就是信息管理系統(tǒng)會得到一定的拓展。火電廠熱工自動化自動控制系統(tǒng)得到了提高，他所面臨到的信息問題也會有所擴增。特別是目前當(dāng)火電發(fā)電廠自動化控制技術(shù)與信息網(wǎng)絡(luò)技術(shù)相結(jié)合的一種狀態(tài)中，所涉及到的信息管理系統(tǒng)是一種綜合性的管理系統(tǒng)，不僅僅是對于火電發(fā)電廠的自動控制系統(tǒng)進行一個信息管理，還要對相關(guān)的計算機技術(shù)理論依據(jù)進行管理，其中最主要的還有DCS系統(tǒng)相關(guān)信息進行管理，在火電廠熱工自動化自動控制系統(tǒng)中，信息管理系統(tǒng)會得到相應(yīng)的擴展，這種擴展的方式不僅讓火電廠的作用性加大，同時還方便了人們的日常生活提高了人們的生產(chǎn)生活質(zhì)量。例如：相比之前傳統(tǒng)的火力發(fā)電廠，人們只是單單的知道火電廠作用最直觀的目的，并沒有對于這方面有過深的了解。這對于人們在使用過程中就會出現(xiàn)一定的誤區(qū)，而當(dāng)信息管理系統(tǒng)得到擴展之后，更大程度的去了解到了整個火力發(fā)電廠的自動化運用原理，在生活中運用過程中也會明白它的使用方法。

2.4 有利于火電廠產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)的調(diào)整

把火力發(fā)電廠的熱工自動化自控系統(tǒng)進行提高，有助于火電廠產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)的調(diào)整。由于目前我國正處于一個科技發(fā)展的時代，火力發(fā)電廠如果不得到進一步的提升，那么就會對于整個時代的發(fā)展來說有所落后，而提升熱工自動化自控系統(tǒng)也是幫助火力發(fā)電廠產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)進行一個調(diào)整，由傳統(tǒng)的模式調(diào)整為更加智能化的產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)，是一種可持續(xù)性發(fā)展理念的深入，也是發(fā)電廠協(xié)調(diào)發(fā)展的有效措施。特別是在十一五期間我國對于實施“關(guān)小”步伐戰(zhàn)略的重視，也說明火電廠建設(shè)這一方面需要把資源優(yōu)質(zhì)配置放在首位的基礎(chǔ)之上，布局需要更加合理協(xié)調(diào)。比如：如果火力發(fā)電廠的發(fā)電率小于四千萬千瓦，火電廠就會被停掉的事實就說明了整個產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)需要調(diào)整以及需要去做出較大的改變。

3 火電廠熱工自動化中自動控制理論的應(yīng)用

3.1 明白自動控制理論應(yīng)用的主要作用

在火電廠熱工自動化自動控制理論應(yīng)用這一方面首先要明白，熱工自動化技術(shù)是一項科技性比較高、綜合能力比較強的新技術(shù)。它的主要基礎(chǔ)工具就是智能儀表儀器、計算機設(shè)備、熱力學(xué)參數(shù)技術(shù)等，主要目的就是利用這些自動化技術(shù)和信息網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，全面性的去能夠及時掌握到熱工自動化工作時的一種動態(tài)變化。根據(jù)具體的動態(tài)情況去做出一些調(diào)整和工作改變，從而讓整個火電廠的發(fā)電質(zhì)量和效率得到提高。而這種調(diào)節(jié)之下的火電廠發(fā)電工作產(chǎn)率和效率都會有所提高，整個工作過程都會呈現(xiàn)一種安全性和穩(wěn)定性的狀態(tài)。其中還有一大作用就是減少了成本的投入和減少了一些燃料的損耗，更加去貼合了我國綠色社會發(fā)展的理念。從一定程度來說火電發(fā)電廠工作是一種高危險的工作崗位，會對于相關(guān)工作人員造成一定的傷害。所以在推進火電發(fā)電廠熱工自動化自動控制方向上，也是為了去減少和降低火電廠對于工作人員的傷害。

3.2 自動化技術(shù)得到完善和發(fā)展

從根本上來說去推進火電廠熱工自動化自動控制理論的應(yīng)用可以使我國的自動化技術(shù)得到完善和發(fā)展。特別是當(dāng)新的工作原理和工藝流程以及工作技術(shù)，工作設(shè)備被逐步應(yīng)用的時候，就會發(fā)現(xiàn)相比傳統(tǒng)的工作狀態(tài)自動化工作狀態(tài)對于火電廠來說會能把一些性能進行提高。目前自動化技術(shù)得到提高的主題方向就是節(jié)能增效和可持續(xù)性發(fā)展，在這種主題之下的自動化技術(shù)會更加趨向于智能化，從一定程度上來說也是火力發(fā)電廠向智能化進展的過程，特別是目前一些無線化預(yù)警事件，一體化網(wǎng)絡(luò)測量以及透明化控制原理這些都是自動化技術(shù)與智能化科學(xué)技術(shù)的結(jié)合。在這種結(jié)合之下技術(shù)不管是面對的工作人員還是整體性都會有很大的幫助[3]。不得不說在完善和發(fā)展過程中也要去考慮設(shè)備的質(zhì)量管理問題，這才是最集中、最基本的問題。而對于目前來說如果想解決火力發(fā)電廠自動化中出現(xiàn)的問題，最主要的就是把火電廠工程整個質(zhì)量有所提高。同時對于一些施工設(shè)備需要工作人員進行定期的檢查，對于相關(guān)人員的知識專業(yè)和素養(yǎng)要進行培訓(xùn)和提高，這都是必不可少的。對于火電廠工程的質(zhì)量方面負責(zé)人一定要嚴(yán)格把控。相關(guān)管理人員要設(shè)定一定的行為規(guī)范來保證工作人員對于火電廠工程質(zhì)量上面的管理，這樣才能把自動化技術(shù)進行更好的完善和發(fā)展。

3.3 熱工儀表非線性特性校正方面的應(yīng)用

對于火電發(fā)電廠來說，在熱工儀表非線性特性校正方面的應(yīng)用是整個火電發(fā)電廠發(fā)展過程中精確度要求最高的工作內(nèi)容。特別是在儀器的一些非線性熱性方面要保障高精度的儀表的同時需要去降低非線性熱性對于火電發(fā)電廠的影響，進而推進整個火電廠的生產(chǎn)效率。根據(jù)調(diào)查我們可以發(fā)現(xiàn)一些非線性熱性對于火電發(fā)電廠的節(jié)流式電表和熱電偶溫度儀表的精準(zhǔn)度和自動化生產(chǎn)效率都會有所影響，其中火電發(fā)電廠中的溫度儀表和熱電勢與溫度都是非線性熱性。而目前熱工儀表非線性特性校正方面的應(yīng)用主要方面就是針對校正熱工自動化設(shè)備的精準(zhǔn)度入手，確保儀器的精準(zhǔn)度達到國家的標(biāo)準(zhǔn)和生產(chǎn)要求，進一步的提升和校正自動化設(shè)備的基礎(chǔ)性能。全面提高非線性特性這方面的自動控制理論知識內(nèi)容，才能保證線性特性的自動化技術(shù)達到一定的水平。不僅如此還要去利用一些自動化技術(shù)手段和設(shè)備把相關(guān)的信號和設(shè)施進行一個整合。借助理論知識的基礎(chǔ)上推進整個自動化控制理論的應(yīng)用。把一些校正處理工作結(jié)合計算機網(wǎng)絡(luò)的方式加強信號方面的傳導(dǎo)工作以及利用一些空間處理的方式實現(xiàn)一些線性化工作開展。特別是對于信號的處理和轉(zhuǎn)換建立在計算機基礎(chǔ)上實現(xiàn)線性化自動化設(shè)備整合。

3.4 主蒸汽壓力特性調(diào)節(jié)方面的應(yīng)用

對于火電發(fā)電廠來說，它的壓力特性是比較重要的。為了保障火電發(fā)電廠一些設(shè)備例如：汽輪機、發(fā)電機以及鍋爐等都需要去調(diào)節(jié)主蒸汽的壓力特性。在火電發(fā)電廠的自動化系統(tǒng)運行過程中要保持一定的監(jiān)測壓力在線狀態(tài)，這種在線狀態(tài)不僅對于自動化系統(tǒng)維護起到一定的幫助作用。當(dāng)然不僅是對于火力發(fā)電廠的具體設(shè)備，還對于運行人員在處理壓力的調(diào)節(jié)工作提供了一定的幫助作用。在綜合管理主蒸汽壓力系統(tǒng)運行過程中主要還是以工作人員監(jiān)察為首選方式?，F(xiàn)代化的主蒸汽壓力特性調(diào)節(jié)應(yīng)用需要去進行一些簡單設(shè)備和系統(tǒng)管理設(shè)備相結(jié)合，通過進一步的獲取機組運行狀態(tài)和強支持的方式去提升火力發(fā)電廠整體的工作效率和維修效率。

4 結(jié)語

總而言之，伴隨著自動控制理論在火電廠熱工自動化中的廣泛應(yīng)用，智能檢測控制生產(chǎn)過程逐步得到實現(xiàn)。使得電力企業(yè)生產(chǎn)效率大大提高的同時，還大力縮減了物力、人力、財力，這有利于電力企業(yè)向現(xiàn)代化方向進行轉(zhuǎn)型，為我國火力發(fā)電廠事業(yè)的發(fā)展提供了有力的技術(shù)支撐和理論指導(dǎo)?；鹆Πl(fā)電廠設(shè)備在自動化自控理論知識上面進行應(yīng)用的必要性主要體現(xiàn)在對于火力發(fā)電廠的工作效率和工作質(zhì)量上面，所以自動化理論在火電發(fā)電廠的應(yīng)用與實用價值有著直接的關(guān)系。