關(guān)于智能控制在火電廠熱工自動(dòng)化中的應(yīng)用研究

蘇宇琦，趙 銳

華電內(nèi)蒙古能源有限公司包頭發(fā)電分公司

關(guān)于智能控制在火電廠熱工自動(dòng)化中的應(yīng)用研究

蘇宇琦，趙 銳

華電內(nèi)蒙古能源有限公司包頭發(fā)電分公司

隨著我國(guó)火電廠的不斷發(fā)展，裝機(jī)規(guī)模不斷擴(kuò)大，傳統(tǒng)的依靠人工操作的運(yùn)作方式在電力生產(chǎn)過(guò)程中的弊端越來(lái)越凸顯。引進(jìn)以檢測(cè)與控制系統(tǒng)為主體的熱工自動(dòng)化技術(shù)對(duì)火電廠進(jìn)行熱力發(fā)電生產(chǎn)過(guò)程進(jìn)行控制作業(yè)十分迫切。熱工自動(dòng)化通過(guò)將火電廠熱力發(fā)電過(guò)程視為相互依存相互作用的復(fù)雜系統(tǒng)綜合體，對(duì)組成系統(tǒng)整體的各個(gè)部分進(jìn)行程序化控制和優(yōu)化，以實(shí)現(xiàn)熱工自動(dòng)化在控制火電發(fā)電作業(yè)過(guò)程的智能效果，從而實(shí)現(xiàn)提高效率、降低成本、建設(shè)能源消耗的目標(biāo)。

智能化；火電廠；熱工自動(dòng)化；檢測(cè)；控制模塊

火力發(fā)電站一直是我國(guó)電力生產(chǎn)的主要構(gòu)成部分，自建國(guó)初期我國(guó)第一臺(tái)6000萬(wàn)瓦火電發(fā)電機(jī)組在淮南田家庵電廠組裝投產(chǎn)，到1978年以10萬(wàn)千瓦火電裝機(jī)機(jī)組為主體的我國(guó)電力工業(yè)，再到現(xiàn)在的百萬(wàn)千瓦超臨界機(jī)組，我國(guó)火電發(fā)電機(jī)組始終處于不斷的升級(jí)換代中。而機(jī)組容量的增加和參數(shù)的提高，必然會(huì)對(duì)操作和生產(chǎn)過(guò)程監(jiān)控提出更高的要求。熱工自動(dòng)化就是在這種迫切要求下營(yíng)運(yùn)而生的。

一、熱工自動(dòng)化的主要內(nèi)容

按照功能的不同可以將火電廠熱工自動(dòng)化劃分為四個(gè)不同的方面，這四個(gè)不同的方面主要有自動(dòng)檢測(cè)、自動(dòng)調(diào)節(jié)、順序控制、自動(dòng)保護(hù)。

（1）自動(dòng)檢測(cè)

自動(dòng)檢測(cè)又被稱為自動(dòng)測(cè)量。它主要是通過(guò)對(duì)火力機(jī)組以及鍋爐汽輪機(jī)等設(shè)備運(yùn)行過(guò)程中的物理、化學(xué)狀態(tài)進(jìn)行反映，以便監(jiān)視電力生產(chǎn)過(guò)程中設(shè)備的運(yùn)行情況和趨勢(shì)。作為發(fā)電機(jī)組核心部件的鍋爐汽輪機(jī)往往都裝有大量的儀表、變送器和顯示儀以及參數(shù)記錄儀等，這些儀表會(huì)通過(guò)時(shí)時(shí)的溫度、壓力、流量、流速、水位和轉(zhuǎn)速等參數(shù)的監(jiān)測(cè)、記錄、顯示，以便進(jìn)行必要的操作和控制，從而為機(jī)組的安全、經(jīng)濟(jì)運(yùn)行提供有效的保障。隨著機(jī)組容量的不斷增大，參數(shù)的日益復(fù)雜，現(xiàn)階段的大型汽輪機(jī)自動(dòng)檢測(cè)項(xiàng)目也變得越來(lái)越多，但最重要的，也是最常見的檢測(cè)項(xiàng)目主要包括：蒸汽的壓力檢測(cè)、溫度檢測(cè)、真空度檢測(cè)以及潤(rùn)滑油油壓的檢測(cè)、轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速、位移以及轉(zhuǎn)子與汽輪機(jī)氣缸的相對(duì)膨脹程度檢測(cè)等。

（2）自動(dòng)調(diào)節(jié)

汽輪機(jī)發(fā)電設(shè)備的自動(dòng)維持在規(guī)定狀態(tài)下的工況行為被稱為汽輪機(jī)發(fā)電組設(shè)備的自動(dòng)調(diào)節(jié)功能。自動(dòng)調(diào)節(jié)功能是發(fā)電站滿足用戶對(duì)電力供給數(shù)量和質(zhì)量穩(wěn)定性要求的前提條件。頻率作為衡量電廠輸送電力商品的重要考核指標(biāo)，電廠為了獲取優(yōu)質(zhì)的電力商品，需要將電的頻率保持在一定的精度范圍內(nèi)，這就必然要求汽輪機(jī)在運(yùn)行的過(guò)程中能夠?qū)崿F(xiàn)轉(zhuǎn)速的自動(dòng)調(diào)節(jié)，要求鍋爐運(yùn)行參數(shù)保持在特定的范圍內(nèi)，或者按照適用的規(guī)律變化。比如，保持氣泡水位始終保持在特定的給定值范圍內(nèi)。

（3）順序控制

工業(yè)自動(dòng)化往往都是通過(guò)特定的程序模塊對(duì)生產(chǎn)過(guò)程進(jìn)行順序化的加工控制?；痣姀S電力生產(chǎn)自動(dòng)化也不例外。火電機(jī)組按照預(yù)先設(shè)定的程序和步驟以及條件，總動(dòng)的進(jìn)行生產(chǎn)運(yùn)行的過(guò)程，稱之為順序控制。在火電發(fā)電中，順序控制主要應(yīng)用與機(jī)組的啟停、運(yùn)行和事故的處理。而每一項(xiàng)順序控制的內(nèi)容都是根據(jù)設(shè)備的的現(xiàn)實(shí)情況和具體的運(yùn)行狀況而決定的，而順序控制的先后順序則是由生產(chǎn)設(shè)備的操作次序和條件具體編訂的，并且通過(guò)自動(dòng)控制裝置來(lái)觸發(fā)實(shí)現(xiàn)的。我們成這種通過(guò)事先的順序編訂，并通過(guò)自動(dòng)控制裝置來(lái)觸發(fā)控制的裝置為順序控制裝置。順序控制裝置必備的兩大條件分別為邏輯的判斷力和聯(lián)鎖的保護(hù)功能。

（4）自動(dòng)保護(hù)

再好的機(jī)器程序設(shè)置也難免會(huì)在長(zhǎng)期的運(yùn)行過(guò)程中出現(xiàn)問(wèn)題，出現(xiàn)問(wèn)題本身不可怕，關(guān)鍵在于問(wèn)題的出現(xiàn)是否會(huì)帶來(lái)較大的損失。而自動(dòng)保護(hù)功能的主要作用就在于確保設(shè)備運(yùn)行過(guò)程中出現(xiàn)故障和異常時(shí)，能夠及時(shí)的報(bào)警或者自動(dòng)聯(lián)鎖動(dòng)作，從而達(dá)到避免設(shè)備損壞和傷及人身安全的事件發(fā)生。隨著機(jī)組規(guī)模的不斷擴(kuò)大，需要控制的操作項(xiàng)目越來(lái)越多，使得電力生產(chǎn)過(guò)程變得異常復(fù)雜，而作為電力生產(chǎn)的一個(gè)龐大整體，其任何一個(gè)環(huán)節(jié)出現(xiàn)問(wèn)題，勢(shì)必會(huì)造成較為惡劣的影響。為了適應(yīng)機(jī)組在規(guī)模和復(fù)雜性上的變化，自我保護(hù)功能也應(yīng)當(dāng)做出更高的提升和改變。

二、熱工自動(dòng)化中的智能模塊運(yùn)用

（1）計(jì)算機(jī)監(jiān)視系統(tǒng)模塊

計(jì)算機(jī)監(jiān)視系統(tǒng)模塊在不同的應(yīng)用環(huán)境中有著不同的功能。在分散式的火電機(jī)組控制系統(tǒng)中主要用于運(yùn)行數(shù)據(jù)的采集，而在中型火電機(jī)組中則其主要作用為系統(tǒng)運(yùn)行的安全監(jiān)視。電子計(jì)算機(jī)以較強(qiáng)的信息處理能力和較快的運(yùn)算速度著稱，將其運(yùn)用于火電熱工自動(dòng)化中，能夠極好的實(shí)現(xiàn)記憶、比對(duì)、判斷等邏輯功能的最佳效果。

（2）模擬量控制系統(tǒng)模塊

模擬量控制系統(tǒng)模塊又被成為自動(dòng)調(diào)節(jié)系統(tǒng)模塊，該模塊主要由調(diào)節(jié)對(duì)象、調(diào)節(jié)器和調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)三大部分組成。調(diào)節(jié)器是實(shí)現(xiàn)反饋控制中自動(dòng)控制某個(gè)被控變量的儀表，在這里是指起調(diào)節(jié)作用的全套儀表，包括了變送、給定、調(diào)節(jié)、操作和執(zhí)行等各種部件?，F(xiàn)階段，除了分散控制系統(tǒng)已經(jīng)包含模擬控制量功能以外，其他的多采取可編程調(diào)節(jié)器和基地式儀表來(lái)實(shí)現(xiàn)控制功能。調(diào)節(jié)對(duì)象，顧名思義是指被調(diào)節(jié)和控制的設(shè)備。

（3）開關(guān)量控制系統(tǒng)模塊

開關(guān)控制系統(tǒng)模塊主要用于實(shí)現(xiàn)鍋爐、汽輪機(jī)以及發(fā)電組的其他輔助設(shè)備的啟停、開關(guān)等操作。比如常見的順序控制、連鎖控制等。從本質(zhì)上來(lái)講，大型火電廠的自動(dòng)控制多數(shù)都屬于開關(guān)量控制的范疇，還有很多控制是通過(guò)開關(guān)量控制和模擬量控制相結(jié)合完成的。

三、結(jié)語(yǔ)

為了實(shí)現(xiàn)火電站熱工自動(dòng)化的智能控制任務(wù)，處理其核心的自動(dòng)裝置以外，還應(yīng)當(dāng)為其配備專門向自動(dòng)化裝置提供信息的測(cè)量?jī)x表以及用于執(zhí)行自動(dòng)化裝置命令的執(zhí)行器。隨著我國(guó)火電裝機(jī)容量的不斷增加，熱工自動(dòng)化水平以及計(jì)算機(jī)工業(yè)操作智能化水平的不斷提升，在火力發(fā)電廠中,測(cè)量系統(tǒng)的顯示儀表和控制系統(tǒng)的控制裝置的配置,對(duì)容量為300MW及以上機(jī)組選用分散控制系統(tǒng),對(duì)容量為200MW及以下機(jī)組宜選用小型分散控制系統(tǒng)或計(jì)算機(jī)監(jiān)視系統(tǒng)與可編程序調(diào)節(jié)器。

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