自动控制理论在火电厂热工自动化中的应用

汤阎波

摘 要：近几年，我国科学技术水平持续发展。自动化技术被應用于越来越多的行业当中，得到持续发展和完善，进入到人类生产工作和生活环境以后更是得到不断提升，是一项非常受欢迎的技术。企业在生产过程中应用自动化控制技术可以减少人力投入，等同于降低了发生危险事故的概率。但是由于在火电厂内会集中较多的电能和热能，所以在生产过程中依然存在较高的风险性，只有进行合理使用，才能有效解决问题。

关键词：自动控制理论；火电厂；热工自动化

社会经济的发展，促进了科技水平的不断提升，多种行业都在应用自动化控制系统，并取得了优异的结果。火电厂热工自动化是一项自动控制技术，结合了计算机信息技术、热能工程技术等多项技术成果，可以实时监控火电厂生产过中各项数据的变化，有利于提高企业的生产效率和利润，可以减少人力和物力投入，符合我国可持续化发展理念。

一、火电厂热工自动化内容和发展现状

火电厂热工自动化是企业在生产过程中使用自动化仪器替代一部分的人工操作，实现对火电厂运转的智能化管理和控制，可以有效提高生产效率，增强预警机制。自动控制理论可以区分为经典控制理论、现代控制理论和智能控制理论。①经典控制理论：使用状态空间法设立系统的数字模型，并对其运行状态进行规律性研究，在逐渐完善后实现最终目的。②现代控制理论：使用线性控制理论和最优评估方式，自动辨识和控制动态系统，实现完善自动化。③智能控制理论：是对经典控制理论和现代控制理论取长补短、综合发展，整理总结火电厂存在的问题，调节和控制机组负荷，减小操作压力，最终形成火电厂自动化系统。

我国火电厂自动化主要涵盖自动控制、自动检测、自动保护和自动报警四个方面，生产过程以自动控制和自动检测为主要内容、以自动保护和自动报警为辅助工作。①自动检测：使用自动化仪器实时检查厂内气压、温度和流量等数据，保障其正常运转。②自动控制：利用自动控制装置实施火电厂机组中的生产过程和设施自动运行、调节，以保障其安全性和经济性，自动控制又可以区分为自动调节、顺序控制和远程控制。③自动保护：指在生产过程中出现设备运转状态异常导致发生安全事故时，为防止更多工作人员和设备受到损害，会自动终止异常行为并暂停设备。④自动报警：在自动检测到安全风险时，可以用等灯光、声音等警报信号吸引工作人员注意，引导其及时发现并处理问题。

二、热工自动将控制系统在火电厂的作用

①开拓管理信息系统：计算机技术是自动化控制系统的基础，自动化控制系统以此发展成为综合信息管理控制系统，DCS使用分布式控制系统，展现了比较成功的架构形式，具备更强的控制能力，后期结合PCL控制器，实现了管理系统的拓展，适用性更广泛，形式更多样。②更好积累高级算法模块：在自动化技术发展过程中，系统自动积累了多种高级算法模块，例如ZT600系统可以有效实现障碍的自动报警和维修，说明了现代计算机技术快速发展，提高了生产质量和效率[1]。

三、自动控制理论在火电厂热工自动化中的运用

1.在火电厂设备上的使用

自动化技术不断发展进步，推动火电企业不断创新技术，作为新型技术其载体是自动控制理论，结合了网络信息技术、热能工程技术，配合使用相关仪器，可以对火电厂日常运行进行排查和控制，实现智能化、科学化管理工作，可以节约成本、降低事故发生频率，保障火电厂安全稳定运行，在火电厂汽机和锅炉上使用自动化控制技术，可以及时对突发情况进行报警和处理。

2.自动控制理论在其他产品上的应用

科学技术不断革新发展，提高了变送器和传感器等多项设备的性能，目前，火电厂发展的重要工作之一就是材料的创新和工艺的创新。因此，自动化控制理论也应该结合实际状况进行改革创新，强化自动控制理论，服务于生产作业，早日实现火电厂热工全自动化。

3.主蒸汽压力调节

对火电机组进行安全性检测的重要数据就包含主蒸汽压力，其可以调节机组的负荷，均衡锅炉汽机能力。锅炉燃烧调节系统由三部分内容组合而成，分别是燃料调节、引风调节和送风调节。这三部分内容直接影响着主蒸汽压力。因此，以能量平衡为出发点作为调节主蒸汽压力的方式，在这个基础上使用定制偏差进行合理的调试。可以从两个方面对主蒸汽压力进行调节，分别是串级调节策略和串级模糊调节策略。串级调节策略可以利用自动控制理论做基础，用Matlab设立模拟实验，然后与回路单一的PID作比较，根据系统特性来调整，可以解决燃料侧内的问题[2]。

4.主蒸汽压力LQ次优调节

火电厂锅炉容量大，热惯性强，在调节过程中经常出现延迟问题，在一定程度上影响了系统的稳定性，容易形成火电厂锅炉运行安全隐患问题。但是使用PID调节器和Smith预估器可以改善这种情况，结合自动控制理论，主蒸汽压力LQ在强化系统的过程中，可以持续降低延迟度，优化调控过程，还有相关研究人员通过函数表达形式把有限的维度状态用类似模型呈现出来。但是，PID调节器和Smith预估器也具备着调节精度低和鲁棒性较弱等问题，想要实现最优的控制方案，还需要针对线性二次型问题进行研究，进而完善强化系统动态行为。也可以说，PID调节器存在观测精度低的问题，技术人员如果想解决这个问题，就要探析二阶惯性环节，把延迟环节的e维度系数下降成为1，打造一个和主蒸汽压力相似的道具，结合有限维状态的空间性观测能力和系统的能控性。

另外，火电厂的热工仪表也存在着一定的缺陷，具备非线性特征，技术人员要结合智能控制理论，用模拟实验提高仪器仪表的准确性。一般常被用到的方法有：遗传算法辩识节流式流量仪表非线性特性法和CMAC神经网络校正测温传感器非线性特性法等。主蒸汽压力是当前阶段火电厂面对的重要问题，技术人员要结合自动控制理论，战胜燃煤量内外干扰问题，应用LQ次优调节策略可以对此问题进行缜密的管控，火电企业可以引荐、宣传和使用[3]。

结语

综上所述，企业合理应用自动控制理论，可以给予火电厂热工自动化发展新的机会，可以提高火电企业的工作效率，降低能源损耗、节省制造成本、保障安全生产。这对企业来说是新的机遇也是新的挑战，被越来越多的企业关注、重视，强化系统参数，在实际生产过程中有效结合自动控制理论，一定可以促进企业的持续发展进程。

参考文献：

[1]王洋， 马强， 林峰. 浅谈自动控制理论在火电厂热工自动化中的应用[J]. 科学中国人， 2015（14）.

[2]王利凯， 张璐. 谈自动控制理论在火电厂热工自动化中应用[J]. 工程技术：引文版， 2016（8）：00319-00320.

[3]刘金元. 浅谈火电厂热工自动化中智能控制的应用[J]. 环球市场， 2016（20）：107-108.