淺談火電廠熱工自動化中智能控制的應用

劉金元

中國能建安徽電力建設第一工程公司

淺談火電廠熱工自動化中智能控制的應用

劉金元

中國能建安徽電力建設第一工程公司

電力行業(yè)的快速發(fā)展，使得很多電力企業(yè)對電廠的智能控制和自動化水平提出了新的要求，不但要實現(xiàn)智能化，而且還要確保生態(tài)、高效。原有的方法已經(jīng)無法跟上電廠熱工自動化的腳步。電力企業(yè)想要擁有生態(tài)、高效的智能控制技術就必須做到理論聯(lián)系實際。首先要掌握智能控制方面的理論，包括它的發(fā)展概況、智能控制的模式和方法。這樣才能更好的為實際應用提供理論上的指導。在實際應用中，要引進先進的智能控制技術，并將應用進行推廣。從而更好地促進電廠熱工自動化的發(fā)展。

電廠；熱工自動化；智能控制；應用

1 智能控制的發(fā)展和應用

智能控制在我國第一次出現(xiàn)專業(yè)化的術語是在20世紀70年代，國外在此方面的研究應用已經(jīng)取得了良好的成果，發(fā)展水平也比較高，在實踐方面取得的突破已經(jīng)能夠滿足電廠的熱工自動化生產(chǎn)要求，推動了社會經(jīng)濟生活的快速發(fā)展。由于智能控制在我國的起步時間較晚，對這方面的研究還處在較低的階段，因此智能控制在我國未來一段時間內(nèi)仍然屬于電廠的熱工自動化應用發(fā)展的方向。智能控制具有的系統(tǒng)特點、研究內(nèi)容的多樣性導致了其在實際的應用范圍比較廣泛，研究的目標也是多種多樣。綜合概括起來主要有以下幾點：1)工業(yè)控制領域中的智能機器人控制應用；2)模糊控制技術；3)智能控制的方法和理論的研究。智能控制在電廠的熱工自動化應用主要是通過智能控制的理論作為基礎，與實際的生產(chǎn)方式進行結合，加強實際生產(chǎn)過程中應用的適應性和調整的靈活性方面能力，進一步促進電力企業(yè)的生產(chǎn)水平提高和發(fā)展的步伐加快。對不同的系統(tǒng)進行整合覆蓋，進行兼容的復合控制模式的生產(chǎn)運用和新模式下智能控制模式的研究與改進，并將其實際運用。

2 智能控制研究現(xiàn)狀及控制技術

2.1 智能控制的研究現(xiàn)狀分析

電廠的熱工自動化生產(chǎn)，離不開智能控制的輔助。智能控制在實際的生產(chǎn)過程中，不僅加快了電廠自身的發(fā)展腳步，同時也促進了生產(chǎn)工藝和技術的革新，保證了電廠能夠為社會提供生產(chǎn)生活所需的電量需求，促進了經(jīng)濟和社會的快速有序發(fā)展。智能控制采用的規(guī)范化、智能化管理可以有效地提高電廠熱工自動化應用中的技術安全系數(shù)，保證生產(chǎn)過程的安全高效。因此對智能控制在電廠熱工自動化中的應用展開研究，具有重要的現(xiàn)實意義。智能控制由研發(fā)至投入使用擁有一百多年的歷史。電子科技不斷進步，智能控制與計算機程序相結合，針對不同的應用方向，在設計理念上不斷的發(fā)展進步。操作系統(tǒng)向簡單、快捷、高效的方向發(fā)展。國家在智能控制技術的研發(fā)上加大了資金投入，擴展技術的運用范圍。電廠運轉的控制系統(tǒng)復雜多變，將科技智能的設備運用在生產(chǎn)控制中，可提高工作效率，這一技術的理念是在高科技的運行模式下進行完善的，實現(xiàn)對電力系統(tǒng)以及生產(chǎn)車間的操控。這一工作體系基于傳統(tǒng)理念之上，進行優(yōu)化改革，研究的內(nèi)容具有未知性，因此可以解決對于傳統(tǒng)方式復雜難辦的問題。

2.2 智能控制技術的應用方向

電廠熱工自動化為無人員參與的工作系統(tǒng)，因此智能控制技術需要完成多項生產(chǎn)職責。自動化技術降低了對勞動力的需求，在提高發(fā)電廠運行的安全穩(wěn)定性的同時大范圍提升了經(jīng)濟效益。其主要的應用方向如下：

2.2.1 自動控制。在電廠熱工自動化控制中主要涉及自動調節(jié)、自動控制流程以及遠程控制。自動控制的運用實現(xiàn)了對設備運行進行自動調節(jié)的效果，為系統(tǒng)運行提供安全、簡便的條件。

2.2.2 自動檢測。自動檢測指利用自動化儀表測量系統(tǒng)運行所需的各種數(shù)據(jù)，包括溫度、成分、流量、濕度等物理化學計量。通過對其進行測量，自動檢測熱工參數(shù)對機組正常運行進行保障，從而達到系統(tǒng)自動運行的目的。同時，其本身也能根據(jù)檢測結果進行參數(shù)調整，為報警以及收益計算等提供了有利條件。

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2.2.3 自動保護。自動保護是自動檢測應用的延伸，通過檢測機制激發(fā)自動保護功能，對數(shù)據(jù)進行還原調整，保證運行安全。當生產(chǎn)條件無法恢復時便自動啟用暫停功能，阻止因設備異常引起的生產(chǎn)錯誤，避免事故的嚴重化，維護了電廠權益。

2.2.4 自動報警。在檢測、保護的基礎上，自動報警利用紅燈燈光以及警報聲進行異常狀況的通知，向工作人員傳達危險信息，有利于保護工作人員的安全。另一方面，也利于設備系統(tǒng)的及時維修，保障生產(chǎn)過程長久的能用性，消除安全隱患。

3 電廠熱工自動化中智能控制的應用

針對智能控制系統(tǒng)的特殊性和復雜性，在實踐中需要從實際情況入手，對影響因素進行分析，考慮到控制形式的具體要求，發(fā)揮控制機制的最大化作用。以下將對智能控制在電廠熱工自動化中的應用進行分析。

3.1 鍋爐燃燒過程的智能控制系統(tǒng)應用

從現(xiàn)階段鍋爐燃燒過程的控制來看，大體可以包含如下三類方法：第一類是通過實時分析鍋爐燃燒參數(shù)，然后由經(jīng)驗豐富的鍋爐管理員來對鍋爐燃燒情況進行及時調整；第二類是通過構建鍋爐實時監(jiān)控系統(tǒng)，采用機械化方式來對鍋爐燃燒參數(shù)進行實時采集和分析，然后為進一步采取鍋爐燃燒調整策略提供數(shù)據(jù)支撐；第三類是通過智能算法來對鍋爐燃燒參數(shù)進行智能分析，然后根據(jù)實際情況對鍋爐燃燒過程進行精細化控制。上述三類方法是在不同技術條件下產(chǎn)生的，而鍋爐燃燒過程的智能控制無論是在降低污染排放和鍋爐管理員勞動強度，還是在提高火電廠鍋爐運行效率和綜合經(jīng)濟效益等方面，都具有顯著優(yōu)勢。

在鍋爐燃燒過程的智能控制方面，實際運用中的一大熱點就是將智能控制嵌入到傳統(tǒng)控制方法中，例如將傳統(tǒng)PID控制與通過專家知識總結的模糊控制相結合，通過專家知識在實際運行中直接作用于PID參數(shù)的調節(jié)，來構成專家知識自適應PID控制器。此種方法將眾多專家豐富的經(jīng)驗和知識直接作用于鍋爐燃燒控制系統(tǒng)，因此更能反映出實際工況的工作需求，在未來將有較大的應用前景。

3.2 過熱溫度控制中智能控制系統(tǒng)的應用

鍋爐中的溫度是否適宜是電廠正常運行的重要限制因素之一。在電廠的生產(chǎn)過程中，鍋爐的溫度未能得到有效控制而造成的安全問題屢見不鮮，可見鍋爐溫度在很大程度上存在著嚴重的安全隱患，對電廠的安全有著不可忽視的影響。如何有效控制鍋爐溫度成為電廠生產(chǎn)過程中的難點重點問題，傳統(tǒng)方式的弊端已經(jīng)無法被忽視或者彌補，因此要實現(xiàn)對電廠鍋爐過熱溫度的有效控制，智能控制技術呼之欲出。

智能控制系統(tǒng)采用模糊管理的模式對溫度進行監(jiān)控，當鍋爐中溫度超過了規(guī)定標準，智能控制系統(tǒng)將自動實現(xiàn)對熱量供給的控制，保證了鍋爐內(nèi)溫度始終維持在一個穩(wěn)定的水平，有效解決了鍋爐溫度過熱的弊端，保障電廠工作的順利開展。鍋爐自動控溫系統(tǒng)對自身滯后時間以及慣性進行調整，高效提高了智能控制系統(tǒng)對鍋爐溫度的適應性，為工作開展又增加了一重保障。智能控制在鍋爐溫度過熱問題中的應用，大大降低了由其引發(fā)的安全問題，同時其自身的熱量控制真正實現(xiàn)了資源的節(jié)約使用、能源的合理利用，不僅節(jié)約了生產(chǎn)成本，對電廠的市場競爭力也有明顯的提升。

3.3 在給水加藥中智能控制系統(tǒng)的應用

電廠在傳統(tǒng)的給水加藥管理中存在嚴重的不足，嚴重阻礙了電力生產(chǎn)的進程，導致資源過剩未能被合理應用的情況尤為突出。在智能控制技術中，模糊控制技術在給水加藥的管理中起到了至關重要的作用，解決了傳統(tǒng)模式下存在的多種問題，有效實現(xiàn)了對電動旋轉控制器的智能控制。自動化加藥作業(yè)的有序進行、給水作業(yè)的有效供應促進了電廠熱工自動化的進程，滿足了電力供應的需求。

3.4 在單元組負荷中智能控制系統(tǒng)的應用

智能控制系統(tǒng)本身比較特殊，在應用階段，考慮到現(xiàn)有負荷形式的具體要求，需要及時對各項案例進行分析，根據(jù)自動化負荷控制裝置的具體要求，對各項應用指標進行分析，進而滿足智能系統(tǒng)的要求。在智能單元控制系統(tǒng)中，單元機組本身發(fā)揮重要的作用，其本身具有比較強的抗干擾的能力，在精準度測試的階段，必須對控制形式進行有效的分析，以應用現(xiàn)狀為基礎，提升技術的適用性，進而更有效的提升系統(tǒng)運行速度。由于單元組的精準度是有限的，只有做好自動改善工作，才能滿足系統(tǒng)設計趨勢。

3.5 在分系統(tǒng)中智能控制系統(tǒng)的應用

基于現(xiàn)有控制系統(tǒng)的特殊性，以熱工自動化應用形式為例，中儲式制動控制系統(tǒng)本身起到重要的作用，考慮到自動化熱工智能體系的要求，可以數(shù)學模型為基礎，更好的接受信號，電廠熱工自動智能提醒能減少對模糊語言線性因素的影響，進而保證熱工程自動化技術的應用廣泛性，從不同的角度提升電廠經(jīng)濟效益?？紤]到分系統(tǒng)的指標要求，在實踐階段，需要對誤差網(wǎng)絡系統(tǒng)形式進行分析，可以將全部的大系統(tǒng)作為基礎，考慮到動態(tài)特征或者特性領域專業(yè)知識的要求，對被控制對象的特征領域進行有效的分析，進而保證控制效果的有效性。分系統(tǒng)的控制流程，如圖1所示。

圖1 頻率控制系統(tǒng)的流程分析

3.6 在汽輪機中智能控制系統(tǒng)的應用

汽輪機相關控制系統(tǒng)和常規(guī)控制系統(tǒng)間存在一定的聯(lián)系，考慮到功能系統(tǒng)的要求，需要對轉速控制功能，負荷體系及轉速等進行有效的控制。功能控制系統(tǒng)分為三個方面：一是，轉速的控制，根據(jù)并聯(lián)網(wǎng)的指標要求，并網(wǎng)前要對轉速控制流程進行分析，按照流程要求進行處理，對負荷體系進行有效的控制。二是，機組的控制，不同機組控制系統(tǒng)對自動設計案例有不同程度的要求，可以通過負荷控制功能對其進行約束。三是，閥門的控制，可以以轉速功能和負荷體系為基礎，對閥門控制流程進行對比。

4 電廠熱工自動化智能控制技術的應用保護

4.1 進行全面調試，提高系統(tǒng)安全性

對電廠熱工自動化設備的運行情況進行檢測與調試是設備安裝后的第一要務。設備在初次安裝使用時，由于安裝流程、安裝技術等原因的影響，在能否正常使用、能否安全使用方面存在很大的不確定性。同時，硬件設備的運行情況對整個電廠生產(chǎn)系統(tǒng)的可靠性有著密切而深遠的影響。鑒于此，進行調試工作至關重要，不可忽視。而在調試時，需要著重進行對硬件設備的跟蹤監(jiān)測，檢測合格的設備才能投入正式生產(chǎn)中使用，提高系統(tǒng)安全性。

4.2 優(yōu)化元件設備，提高系統(tǒng)穩(wěn)定性

元件設備的優(yōu)質與否就如大樓的磚瓦強度是否高，如果元件設備的材料、技術不成熟，存在明顯的缺陷，那電廠熱工自動化控制技術的設計與構建都會受到不利的影響。要保證系統(tǒng)的穩(wěn)定性，選用成熟優(yōu)質的元件以及技術必不可少。另一方面，隨著技術的不斷發(fā)展，需求的不斷提高，電廠熱控系統(tǒng)的復雜性也越來越高，隨之對熱控元件的可靠性也有更高的要求，因此，選用優(yōu)質的元件設備更加重要。

結語

智能控制在電廠的熱工自動化系統(tǒng)建設中具有重要的促進作用，通過智能控制系統(tǒng)的實際應用，可以有效地促進電廠的日常生產(chǎn)，提高了電力企業(yè)的經(jīng)濟收益，為經(jīng)濟建設的快速發(fā)展起到了保障作用。智能控制模式最然取得了明顯的成果，但是在電廠的熱工自動化中還存在著一些不足，需要電廠的決策者這方面進行較多精力的投入，促進電廠自動化系統(tǒng)的建設，提高電廠的實際自動化生產(chǎn)的步伐，為我國經(jīng)濟做出更大的貢獻。

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