郝旭东

内蒙古京能电力检修有限公司

自动控制理论在火电厂热工自动化中的应用

郝旭东

内蒙古京能电力检修有限公司

自改革开放以来，我国的电力工业有了飞速的进步，电力生产开始引入分散控制以及调度自动化等，有效缓解了短缺的电力供应，促进国民经济的发展。但当前我国的电力市场红人存在一些不足的问题，例如，电力供应的自动化及电气化水平较低，发电煤耗大、管理水平差等。电力工业在其生产过程中，必须连续进行发电，为了保证其生产过程的安全性以及经济型，就必须采用大量的自动化设备以及技术，因此，将自动控制理论应用到火电厂热工自动化中，是具有重要意义的。

自动控制理论；火电厂热工自动化；应用

在当代社会，自动化控制系统被运用在多个行业之中，并取得了一定的成果。火电厂热工自动化作为一项新兴技术将结合热力学原理，使用智能仪器对火电厂的相关参数进行有效的监控和测量。这一行为将有利于企业的高效运作，减少不必要的能源消耗，同时能够节约人力、物力成本，保证机组的稳定运行，推动火电厂的可持续发展。

1 热工仪表的非线性特性及校正

任何系统都或多或少的存在非线性特性，而火电厂的热工仪表也不例外，普遍轻重不一的具有非线性特性，该性质对仪表参数测量其准确度以及显示精确度等都有直接的影响，因此，为了减小热工仪表的非线性特征给测量带来的误差，通常采用三种方法来进行调节：减小仪表的测量范围；采用非线性的显示刻度；加入非线性的校正环节。其中第三种方法是较为重要的方法。校正热工仪表非线性特性的方法主要分为两种，一是模拟线性化，二是数字线性化。模拟线性化指的是在传统模拟仪表的一出上，通过机器原件或是模拟电路来讲仪表输出的信号进行线性化的处理，实现线性刻度的模拟现实，并将其作为自动控制装置信号。数字显性化指的实在智能仪表的基础上，对输入的信号进行转换，所得到的的数字量再经过计算或是查表实现信号输出的线性化，从而实现线性化的数字显示。近几年，随着自动控制原理中智能控制理论的不断发展，且具有能够适当解决非线性问题的特点，将其结合到非线性特性校正的研究工作中，出现了更复杂和高端的校正方法。

2 自动化控制系统发挥的作用

2.1 进行高危作业

火电厂是一个安全系数不高的工厂，在火电厂中有许多人类并不能直接接触的仪器与场所。而人们又必须对这些地方进行监测与管理，这就会对人们的生命带来了巨大的威胁。在这些高危场所实行自动化控制可以避免这些问题，但是自动化控制高昂的成本也是每个火电厂需要考虑的问题。而仪器的维修与使用也是一个大的问题，虽然自动化控制可以完成很多的工作，但是自动化并没有发展到完全代替人类的程度。

2.2 主蒸汽压力LQ次优调节策略

热惯性强、容量大，这些都是火电厂锅炉的本质特点。因此，在调节的过程中不可避免地会出现延迟的情况。而延迟会直接导致调节系统的不稳定性，对火电厂锅炉的运作造成了一定的安全隐患。PID调节器和Smith预估器能够根据这一具体问题进行功能上的改善。通过自动控制理论，主蒸汽压力LQ在优化系统的过程中会持续降低延迟的维度，实现调控过程的最优。因此，研究人员还建立了e的近似模型，通过数学函数的表达式，将有限的维度状态进行展现。与此同时，PID调节器和Smith预估器也存在着自身的问题，例如，调节精度低和鲁棒性较弱等，因此，想要实现最优的控制方案需要进行线性二次型问题的探讨，从而优化系统的动态行为。换个角度来说，工程师想要解决PID调节器观测精度低的问题，必须对二阶惯性环节进行分析，将延迟环节中e的维度系数降为1，建造主蒸汽压力的近似模型，将有限维状态的空间性观测能力与系统的能控性进行结合。除此之外，火电厂的热工仪表也有一定的缺陷，集中表现为存在非线性特征。因此，我们必须提高仪器仪表的准确度，这就需要结合智能控制理论，通过仿真实验来解决具体问题。常规的解决方法有：CMAC神经网络校正测温传感器非线性特性法、遗传算法辩识节流式流量仪表非线性特性法等。

2.3 EIC综合技术

在传统的控制技术中，主要以计算机控制、仪表控制和电气控制为主，且每个控制技术之间都是相互独立的，无法实现彼此的有效结合，从而导致控制的整体效果显得有些不尽人意。在这种情况下，EIC控制技术应运而生，该技术实现了计算机控制、仪表控制和电气控制的有效结合，大幅度提高了控制效率，为系统的安全运行提供了保障。所以，在未来的时间里，我们应该提高对EIC综合技术的研究力度，并在此基础上对其进行不断的优化与完善，将其作用在火电厂发电机组运行中充分发挥出来。

2.4 积累高级算法模式

自动化控制发展到今天，已经实现了很多技术上的创新与延伸，而其中就包括积累了大量的高级算法模式，这些算法模式涉及到生产生活的各个方面，可以解决很多的问题。就如使用较为广泛的NT6000这样一个具有设备级的计算模块的系统来说，他的功能主要是故障报警及设备控制。而这些功能都是基于其算法模式，他们可以计算出设备的正常与非正常，也可以通过计算模块对其进行操纵。且该模块的网络通信单元的功能也得到了大力的发展，这大大提高了这个系统的准确率以及效率，对于及其细微的变化也会引起其计算的变化，从而可以更快的得出指令。而这样的速度也为人们提供了无限的先机与可能，只要报警及时，人们就可以快速的对设备和仪器进行检测，从而避免损失与人员伤亡。

随着自动化技术和自动控制理论的不断成熟和广泛应用，火电厂热工自动化程度也越来越高，但是随之而来的是火电厂运行成本、设备运行稳定性、技术更新速度加快，火电厂在国内经济发展常态化的形势下，必须不断地加强自动控制理论应用和自动化设备的更新，才能保证企业能够在激烈的市场化竞争中持续发展。

[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)：60.

[2] 张卫宁. 智能控制及其在火电厂热工自动化的应用[J]. 山东工业技术，2015，(13).

[3] 曾友和. 构建火电厂热工自动化安全系统的分析与探讨[J]. 投资与创业，2012(8).