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1、试论火电厂热工自动化中自动控制理论的应用 宁中伟 中国能源建设集团广东省电力设计研究院有限公司 摘 要： 伴随我国经济水平和科学实力的快速发展和进步, 我国对火力发电技术的革新在逐步加强, 并将改革的重心放在火电厂热工自动化中自动控制理论的应用, 极大地促进了火电厂热工自动化的快速发展, 因此为尽快提升发电机组的容量提供了有利的理论依据和技术支撑。文章首先简要介绍了火电厂热工自动化中的研究现状, 然后对火电厂热工自动化中自动控制系统的重要作用进行阐述, 最后对火电厂热工自动化中自动控制理论的应用进行重点分析和讨论。关键词： 火电厂; 热工自动化; 自动控制理论; 引言伴随我国经济水平和科学技术
2、的不断提高, 自动化控制体系得到了长足的进步和发展, 很大程度上提高了自动化控制体系的性能, 与此同时, 自动化控制体系的成本投入在逐渐降低, 与相似产品进行比较, 自动化控制体系的性价比也越来越高, 在各个领域得到了广泛的应用。据不完全统计, 目前阶段, 自动化控制体系在我国新建立的火力发电厂中得到广泛应用, 而对于传统的火电厂, 虽然还是应用常规控制, 但对其中的电力设备进行了自动化变革。1 火力发电厂热工自动化的研究现状(1) 火电厂热工自动化中, DSC 在主厂房的控制体系中有广泛的应用, PLC 如图1 所示, 只有在辅助车间的控制体系中得到应用, 主要原因是在初始阶段, DCS系统
3、的价格非常高。为达到节约成本的目的, 只有对控制系统达到一定比例的信号模拟量或者运行过程要长期稳定可靠的要求, 例如:发电机、锅炉、汽机等的控制系统, 才会对 DCS 系统进行选择1。对于辅助车间而言, 模拟量控制要求少、运行过程可以间断、可靠性程度低, 所以, 尽管 PLC 价格便宜, 但依然可以达到要求。图 1 DSC 控制系统 下载原图(2) 如果锅炉运行两个周期, 压力会出现变化, 我们利用 AP 论域描述压力差的论域。因为锅炉燃烧周期可以自动调整, 会造成大幅度的负荷变化, 所以使得控制燃烧的响应速度得以加快, 且媒质不同、锅炉状况不同, 产生的调节效果也不一样。而火电厂热工自动化过
4、程中, 隶属度函数曲线出现交错、重叠, 使用模糊控制算法时, 因为适应参数变化的存在, 产生的鲁棒性比较强。(3) 测量锅炉汽包的液位时, 汽包液位作为被控制对象, 缺乏很好的平衡能力, 如果出口蒸汽流量忽然变大、供水流量忽然减小, 因为发生时间段, 锅炉不能及时作出反应, 从而导致汽包感受到锅炉的热量值并没有发生变化, 进而锅炉内液体大量汽化, 导致汽包液位的测量值过大;如果情况相反, 导致汽包液位的测量值过小2。2 火电厂热工自动化中自动控制系统的重要作用2.1 高级算法模块逐渐丰富伴随我国科技水平的不断发展, 我国的自动化技术在不断进步和完善, 火电厂热工自动化技术中的高级算法模块逐渐得
5、到丰富。例如:ZT600 系统, 逐步达到对故障进行自我报警和维修的目标3。实现了生产信息快速对接计算机, 进而使得生产效率和生产的安全性、稳定性得到大幅度的提高。2.2 热工自动调节理论多元化发展伴随我国经济水平和科学技术的快速发展, 我国的自动化技术也在不断进步, 火电厂热工自动化技术也得到长足进步。现阶段我国火电厂中的控制设备的选用一般以 PID 调节其为基础。伴随我国计算机水平的提高, 逐步将智能控制理论和现代控制理论相结合, DCS 系统的性能大大提升。例如:韩忠旭提出的控制系统紧密结合了状态反馈和 PID 控制, 可以达到精确控制锅炉气温的目的;杨平利提出的控制系统以预测控制 (G
6、PC) 为基础, 实现测控锅炉气压的目的;邱忠宇提出一项新技术, 以模糊神经网络算法为基础, 诊断火电汽轮机出现的故障等。伴随我国经济实力和科技水平的不断提高, 我国不断加大对火电厂热工自动化中自动控制理论研究的人力、物力、财力的投入, 越来越多的控制理论、控制方法被研究出来, 并不断从理论面向实际生产, 使得火电厂热工自动化中自动控制理论的多元化发展。2.3 信息管理系统得到扩展火电厂热工自动化技术的提高和发展离不开计算机技术, 而自动化技术作为一种信息管理的综合控制系统, 其重要技术支撑是计算机技术, 理论依据是自动控制理论。目前阶段, 我国火电厂热工自动控制体系中比较成熟的产品是 DCS
7、系统, 其构架模式非常成功, 广受市场欢迎, 极大方便了人们日常的生产生活4。2.4 有利于火电厂产业结构的调整伴随我国经济实力和科技实力的增强, 国家逐步放宽对电力供需的要求, 而且随着绿色家园、可持续发展理念的深入, 国家和企业对节能减排越来越重视, 因此, 我国对于火力发电厂产业结构的调整力度逐步加大。“十一五”期间我国实施“关小”步伐战略, 并且将步子逐渐迈大, “十一五”末期, 如果火电厂的发电量小于 4000 万千瓦, 这个火电厂要被停掉, 证明产业结构在发生较大改变。在“十一五”期间, 如果想要进行火电建设, 必须把资源优化配置放到首位, 布局要合理, 协调发展东西部区域, 对于
8、火电厂自身而言, 经济效益会有两极分化趋势现象的出现。3 火电厂热工自动化中自动控制理论的应用热工自动化技术是一种科技含量高、综合指数高的新技术, 其利用一些基础工具 (如:智能仪表仪器、计算机技术、控制理论等其他信息技术) 对于热工相联系的热力学参数进行控制和检测, 进而控制、检测、优化、管理热工生产过程, 能够及时掌握热工生产过程的动态变化, 从而使得火电厂的发电质量得到提高、发电产量得以增加, 最大限度的降低生产过程中的损耗, 减少成本投入, 提高火电厂的经济效益, 也提高生产过程的安全性、稳定性, 特别是一些危险系数比较高的工作岗位, 尽最大可能降低对工作人员的伤害。伴随我国经济实力和
9、科技水平的提高, 我国的自动化技术得到了快速的发展和完善, 特别是热工自动化技术5。新的工作原理、工艺流程、工程原料逐渐被发现, 进而研发出各种样式的变送器、传感器等, 控制设备、控制系统更新换代的频率逐渐加快。在我们实际的生产生活中, 新的工作原理、工艺流程、工程原料得到广泛的应用。未来我国热工自动化技术将以“节能增效, 可持续发展”为主题继续发展和完善, 自动化系统逐步向着智能化、透明化、无线化、预警自检一体化、网络化等方向发展, 不断对测量方法和控制原理进行更新和完善, 并使其在各个领域得到广泛应用, 有利于运行操作机组的相关工作人员操作简单、快捷、有效, 可以更好的及时发现故障并作出正
10、确的判断, 提高系统整体运行的稳定性、安全性。4 结束语火力发电厂在生产、发电过程中, 伴随自动控制理论在火电厂热工自动化中的广泛应用, 智能检测、控制生产过程逐步得到实现, 使得电力企业的生产效率大大提高的同时, 还大力缩减了物力、人力、财力, 有利于电力企业向现代化方向进行转型, 为我国电力事业的发展提供了有力的技术支撑和理论指导。参考文献1鲁登峰, 黄蓉.自动控制理论在火电厂热工自动化中的应用J.广东科技, 2013 (20) :118-119. 2杨春笋.荆门热电厂三期 2600MW 机组热工检测设备安装使用情况分析A.湖北省电机工程学会火电厂热工自动化专业委员会 2007 年热工自动化研讨会论文集C.2008. 3甘雷尚.自动控制理论在火电厂热工自动化中的应用研究J.企业技术开发, 2016 (8) :61-91. 4李生录.自动控制理论在火电厂热工自动化中的应用J.中外企业家, 2013 (28) :235. 5赵佳听.自动控制理论在火电厂热工自动化中的应用J.中国新技术新产品, 2016 (10) :11-12.
