自动控制理论在火电厂热工自动化中的应用

倪大鹏

【摘 要】我国电力事业与科技结合的步伐越加强烈，并且结合计算机技术与自动化技术，使发电厂在进行发电以及监管的过程当中，大量的使用自动化控制理论，其目的是提高火电厂的工作效率与质量，并且保障工作人员的人身安全。另一方面，电能不能储存，火电机组运行时，要不间断的发电，对此，为了增加火电厂运作过程的安全性以及实现成本节约，最好的办法就是加大火电厂工作时的自动化。因此，自动控制理论及自动化与火电厂生产运行的结合是自发自然生成的。

【关键词】自动控制理论；火电厂；热工自动化；应用

我国的科学技术正处于不断创新和进步的阶段，许多新的材料、新的技术、新的工作原理被不断的创造出来，从而制造出了变送器、传感器等高科技产品，促进了控制装置和系统的不断发展。对于火电厂热工自动化技术的发展趋势，一定是有关于环保节能，可持续发展的目标，早日实现自动化控制系统的全面一体化。通过自动化控制理论的广泛应用，火电厂的安全性得以极大的保证的同时，有效的增加企业的经济利益，从而早日实现节能减排的目标。

一、自动化控制理论的内涵

所谓自动化控制理论是指关于在生产过程中，没有人的活动痕迹，通过对外加的设备以及装置的使用，让机器、设备或是生产过程中的某一个参数或是工作时的状态，按照之前设定的数据信息开始自动生产及运行技术有关的理论，是对自动控制规律进行研讨的技术型科学。在自动控制理论初期发展的阶段中，主要形式是对基础的现场实际自动反馈调节过程原理在理论上进行总结和反馈，并反向继续指导并应用于实际的工业控制领域。当自动化控制理论在机器设备使用中通过对系统的建立，实现自动化控制，其中对主要系统的使用是：自动控制系统、反馈控制系统。自动控制系统是将控制对象与控制设备按照设定的形式进行连接，并结合其他系统构成一个完整的个体。反馈控制系統是将控制对象以及控制设备运行的信息进行反馈，并且不断修改被控制量与控制量之间的差数。通过对自动控制系统与反馈控制系统的运用，提高自动化控制理论在社会生活中的运用效率，同时增加自动控制理论在火电厂自动化中的应用。

二、火电厂热工自动化控制技术

随着科学技术的进步与发展，火电厂热工自动化控制技术呈现出系统化、可靠性、智能化以及高速性等特点，比较常用的火电厂热工自动化控制技术如下：

1、现场总线控制。FCS现场总线控制系统是企业数据通信与传输以及工业控制的重要环节，在现代控制系统中发挥着无可取代的作用。在火力发电厂中，现场总线控制系统刚刚兴起，并逐渐取代了分散控制系统。与传统的分散控制系统相比较，现场总线控制系统具有成本低廉、开放性强、结构优良等优势，其能大大提升火电厂热工控制的整体效率与性能。一般来说，现场总线控制系统由生产管理层、控制网络层、监控网络层等环节组成。监控网络层能实现装置优化控制以及高级控制策略，并与控制网络层合作，充分实现数据传输与共享。工程师站以及操作员站负责对火电厂热工生产过程进行监视、管理以及系统维护。

2、智能控制。大型火电厂的设备结构以及种类都比较复杂，在热工控制过程中很容易出现强耦合、误控以及延迟等问题，因此，在火电厂热工控制过程中应积极采用新型的智能控制技术。最常用的智能控制技术如下：①锅炉燃烧过程控制。这种控制技术是在锅炉燃烧过程中充分利用监控层及时监测与收集锅炉的燃烧状态，并使用智能化算法对锅炉燃烧情况进行智能分析。现阶段，较为常用的智能算法主要包括专家系统、模糊控制、人工神经网络等，通过智能算法直接调节锅炉燃烧参数，全面提升锅炉燃烧控制的可靠性与效率]。②智能给水控制。随着社会用电需求的增加，发电厂所需要的锅炉设备的规模也进一步扩大，传统给水控制经常出现给水缓慢、给水不足等问题，严重影响电力生产。在给水控制过程中及时引入多层神经网络的智能给水控制系统能有效提高给水控制系统的可靠性与精准性。这种智能化给水控制系统一方面提升了给水控制的整体性能，另一方面极大简化了给水控制系统的整体结构。③智能温度控制。在火电厂热工自动化控制过程中，锅炉温度的时变性比较强，传统温度控制方式无法达到理想效果。现阶段，神经网络智能气温控制技术以及气温模糊控制技术得到了广泛应用，在智能气温控制系统的帮助下对锅炉气温进行智能化控制，在不同负荷状态下可达到优良的控制效果。

3、先进控制策略。在火电厂热工控制过程中，控制策略必不可少，这是智能化控制系统的重要组成环节。现阶段，越来越多的研究人员将遗传算法、模糊控制、预测控制等控制策略应用到火电厂热工控制过程中去，通过实施先进控制策略，全面提升火电厂热工控制的精度以及安全性能。

三、火电厂热工自动化控制的应用

1、自动检测。在火电厂生产过程中，工作人员要及时掌握不同设备的运行状态，这对于发电作业的正常运行有着重要作用。应用火电厂热工自动化控制系统后，可直接通过仪表监测温度、压力、流量等数据，动态监测各种生产数据，有助于工作人员及时发现设备问题，预防电力生产事故。例如，在火电厂热工自动化检测系统中，通常使用温度传感器对温度进行检测。300MW 以上的火电机组均是将电阻信号传导到数据库中，然后经过不同控制模块将信号转化。不同控制系统对热电偶的控制方式不同，主要采用热电阻、冷端补偿器等测量接线盒温度，然后经由计算机处理器修正各种数据。

2、自动控制。在电厂热工自动化控制系统中，自动控制是非常重要的一项功能。研究人员根据火电厂具体情况设置合理的程序编写相关程序代码，使受控制设备能按照一定的次序和流程开展相关工作，然后通过合理的运行判断标准来决定是否执行程序内容，从而保证各项设备按照相关标准运行。

3、自动报警。自动报警系统是电厂热工自动化控制系统中的重要环节，其能通过分析各项数据找到设备异常运行的原因，采取针对性应急对策，从而减轻设备故障带来的影响。自动报警设备能及时提醒管理人员设备运行情况。在使用自动报警功能时，管理人员需要结合火电厂运行实际设置合理的报警阈值，保证上下阈值之间的合理性，充分发挥自动报警功能的功效。例如，若在执行过程中发出一段指令没有信号返回，也就是控制没有在约定时间内完成，提示系统故障，火电厂热工自动化控制系统则发出报警。

4、自动保护。火电厂热工自动化控制自动保护功能指的是在相关仪表的动态监测下，若参数超过合理范围，则火电厂热工自动化控制系统会对设备运行情况进行控制，促使其在安全状况下运行，预防发生安全事故或设备损坏问题。

当前很多企业在实际建设环节中都和自动化控制工作有所涉及，所以一个国家在进行自动化建设和控制环节中，也能对科技发达的程度进行关注，同时这项工作的开展也将为这项工作的开展提供更大的方便。在当前我国技术水平不断发展的背景下，自动化的控制也在当前社会中得到了更显著的发展。所以这也要求这项工作的开展要进一步进行提升和完善，只有这样才能为广大群众的生活提供更大的便利性。电力行业在实际生产环节中，只有确保连续发电，才能更好的实现对安全性和经济性的全面提升。

参考文献：

[1] 梁锦凤.浅析火电厂热工自动化中自动控制理论的应用[J].大科技，2016（16）.

[2] 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，2016（20）.

[3] 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，2017，（28）.

（作者单位：赤峰热电厂有限责任公司）