自动控制在火电厂热力过程中的应用及可靠性研究

杨威

摘 要：随着科学技术的发展，自动控制理论和自动控制技术都越来越成熟。基于此，本文先是阐述了自动控制理论在火电厂热力过程中的应用，然后介绍了火电厂热力过程中应用的自动控制技术，最后给出了提高自控控制技术应用可靠性的措施，火电厂要加强对发电机组的监控、优化自动控制的软件和硬件，还要集中配置火电厂的单元机组，这样才能有效提高火电厂热力过程的自动化程度。

关键词：自动控制；火电厂；热力过程

中图分类号：TM621 文献标识码：A 文章编号：1671-2064（2018）01-0146-02

电能是我国非常重要的能源，家用电器以及多种机械设备的运行都需要电能，火电厂可以生产以及运输电力，为人们的生产和生活提供稳定的电能。但是火电厂中存在着管理水平以及自动化水平较低的缺点，为了解决上述问题，同时提高供电的安全性以及可靠性，在火电厂热力过程中应用了自动控制，因此，对于自动控制在火电厂热力过程中的应用及可靠性研究是很有必要的。

1 自動控制理论在火电厂热力过程中的应用

1.1 自动控制理论的应用

火电厂的热力过程会越来越自动化，自动控制技术将自动控制理论作为基础，与信息技术和热能工程技术相结合，再通过仪表与仪器的使用，检测并控制火电厂的热力过程，真正实现火电厂的自动化、规范化以及智能化管理。将自动控制理论应用于火电厂的热力过程，可以有效降低成本以及事故发生的频率，从而保障火电厂安全和可靠的运行。

1.2 自动控制理论的应用实例

本文就火电厂热力过程中的主蒸汽压力为例，进行自动控制理论的应用研究。

1.2.1 主蒸汽压力概述

主蒸汽压力是判断火电厂发电机组正常运行的主要指标以及重要检测参数，同时，主蒸汽压力还可以调节火电厂机组的负荷，还可以看做是汽机以及锅炉的能量平衡标志。主蒸汽压力在进行调解的时候，需要依靠锅炉燃烧调节来完成。锅炉燃烧调节可以分为三个方面：引风、送风和燃料，主要进行引风量的调节、送风量的调节以及燃料量的调节，这三方面都会影响到主蒸汽压力。

1.2.2 主蒸汽压力的串级模糊调节策略

主蒸汽压力主要通过串级调节系统来进行调节，该系统是将自动控制理论作为基础，把炉膛辐射的信号当做是中间被调量，在锅炉燃烧的侧面加入一个阶跃扰动；然后使用Matlab开展仿真实验，再将实验的结果和单一回路的PID相对比；最后，调整系统的特性，以此来降低燃料的侧内干扰。但是，中间被调量可以分为主分量和随机分量，如果直接将中间被调量加入到串级调节系统中，会增加系统调节的不稳定性，使系统的调节出现偏差。这时，火电厂可以使用串级模糊调节策略，改进串级调节系统，更好地进行主蒸汽压力的调节。

1.2.3 主蒸汽压力的LQ次优调节策略

通常来说，火电厂锅炉的容量比较大、热惯性也比较大，这两种特点导致火电厂在进行主蒸汽压力调节的时候，发生一定的延迟，这种延迟会影响调节系统的正常使用，为火电厂锅炉埋下了安全隐患，从而影响火电厂电力设备的正常运行。而PID调节器以及smith预估器可以有效改善延迟的状况，基于自动控制理论，使用线性二次模型来进行调节系统的优化，这种方式就是主蒸汽压力的LQ次优调节策略，该策略可以实现主蒸汽压力调节过程的最优化。

2 火电厂热力过程应用的自动控制技术

2.1 热力过程的测量技术

热力过程的测量技术主要包括以下四个方面：第一，温度测量，自动控制技术中的温度测量主要依靠热点偶热电阻来实现，该元件是温度测量传感器的主要部件；第二，压力测量，火电厂主要使用压力传感器进行热力过程中的压力测量，压力传感器的主要元件是应变原理膜片，其他构件包括二次仪表以及弹簧管等；第三，流量测量，大部分火电厂都是使用标准节流件进行流量测量，还有些火电厂会使用涡轮或者齿轮等流量计；第四，液位测量，大部分火电厂会使用压力补偿测量的方法进行液位的测量。

2.2 DSC系统

DSC系统就是分散控制系统，该系统主要对火电厂的大型机组或者仪表进行自动控制，该系统在对火电厂热力过程中的汽包水位控制时，主要通过两个给水调节阀控制锅炉的供水，当火电厂热力过程处于正常负荷或者高负荷的状况下，可以使用主调节阀；当火电厂热力过程处于低负荷的状况下，可以使用旁通管调节阀，这个阀门也可以用作备用阀。进行锅炉的自动给水时，只需要一个自动调节阀门，这就需要将另一个阀门设定为手动给水。对于分散控制系统来说，需要将信息技术作为基础，这样才能保障自动控制的安全性、实时性和可靠性[1]。

3 提高自动控制技术的应用可靠性措施

3.1 加强对火电厂发电机组的监控

火电厂在构建自动控制系统的时候，要将火电厂单元机组的正常运行作为首要目标，火电厂自动控制系统的主要设备是发电机组。近些年来，火电厂的发电机组受到了良好的发展，发电机组的容量渐渐增加，发电能力也有了很明显的提升，与此同时，发电机组的结构和系统也越来越复杂，这就要求火电厂加强对发电机组的监控，将发电机组的每项操作指令进行进一步地细化，这样才能确保火电厂的正常运行。比如，如果发电机组的容量在300-600MW之间，该发电机组的总信息量大约是6000点，这种发电机组在运行的时候，操作指令高达1300个，对于如此多的操作指令，如果火电厂仍旧使用传统的人工操作方式来进行指令的操作，很容易出现失误，对火电厂的安全运行造成不利的影响，因此，火电厂需要加强对发电机组的监控，提高自动控制技术的应用可靠性。

3.2 优化自动控制的软件和硬件

在火电厂的热力工程中应用自动控制系统之后，虽然汽机和锅炉的运行控制水平有了明显的提升，但是就目前火电厂热力过程的控制模式来说，很多火电厂都没有使用最新的自动控制，而是使用陈旧的控制方法。比如，在控制盘台上进行各种开关按钮等设备的安装，这种控制方法会对火电厂的汽机、锅炉以及控制室等设备和分散控制系统的协调状况造成不利影响。目前，分散控制是火电厂自动控制系统的发展趋势，但是分散控制系统本身存在着很多的缺陷，比如自动化水平较低以及抗干扰能力较弱等。因此，火电厂需要优化自动控制的软件和硬件，提高自动控制技术的应用可靠性。

3.3 将火电厂的单元机组进行集中配置

火电厂在热力过程中应用自动控制的时候，需要进行多种参数的测量、相关信息数据的处理、控制以及报警等操作，这些操作需要火电厂的自动控制设备，还有火电厂的自动化仪表来完成。从某种角度看来，自动控制在火电厂热力过程中的应用可以保障火电厂的热工设备的安全可靠运行；可以减少火电厂工作人员的劳动强度，从而提高火电厂的经济效益。通常状况下，火电厂的自动控制系统主要由一台单元机组或者两台单元机组构成，这种构成方式会增加火电厂的支出成本，而且，在这种模式下，火电厂的监控系统呈现出分散的状态，阻碍了火电厂的统一管理。

近些年来，我国自动控制技术得到了飞速的发展，火电厂构建了电子室模式，在这种模式下，火电厂可以自动控制多个单元机组。另外，随着人们对于电力需求的增加，火电厂装机的容量也越来越高，火电厂开始建设起大型的控制室，这种发展趋势说明火电厂的单元机组正在往集中配置的方向发展，从而提高自动控制技术在火电厂热力过程中的应用[2]。

4 结语

综上所述，自动控制可以促进火电厂的发展。分析可得，通过对自动控制在火电厂热力过程中的应用及可靠性研究可知，在火电厂热力过程中应用自动控制，可以有效提高火电厂供电的稳定性和安全性，还可以提高火电厂的自动化水平和管理水平，从而提高火电厂的经济效益，促进我国电力行业的发展。希望本文可以为相关人员进行自动控制在火电厂热力过程中的应用及可靠性研究提供参考。

参考文献

[1]冯子华.常见电厂热工自动控制技术研究[J].中国高新技术企业，2016，09：145-146.

[2]陈东雷.关于火电厂热工自动控制可靠性分析[J].黑龙江科技信息，2015，28：15.endprint