火电厂热工自动化控制技术应用及发展研究

吕俊骅

（中国能源建设集团广西电力设计研究院有限公司，广西 南宁 530000）

火电厂目前在我国，是重要的一种电力能源产生的地方。电力关系到国民的经济发展，百姓的日常生活，对人们的影响非常巨大，因此，作为电力能源的主要来源，火电厂有着举足轻重的角色。火电厂的自动化控制水平，也直接影响火电厂电力的输出，尤其是当下人们在节能排放越来越重视，如何提高火电厂的效率，是很多企业致力于研究的一个课题。自动控制的出现，尤其是近年来智能技术的出现，推动了工业发生了变革，以火电厂为例，以往低效率,高能耗的一些工艺，正在被各种智能控制技术代替，不仅节约了人力，更重要的是，通过智能控制，使得发电的效率达到最高。

1 提高热工自动化控制系统的意义

火电厂发电，需要很多的机组共同完成，机组的热工自动化系统在整个机组工作中的作用非常重要，它不仅给机组的设备提供了一个稳定的运行环境，而且在机组设备出现意外故障时能通过与其他设备的联结进行过载保护等，最大限度地保护机组设备不会受到严重的损害。在机组运行时，通过对参数的监控以及分析，了解目前机组工作的状态，为机组设备参数的优化提供了依据。因此，热工自动化控制系统关系到整个火电厂的安全生产、平稳运行，以及良好的经济性。火电厂为了进一步提升机组设备的有效运行，热工自动化控制系统的运用就显得非常有必要。

2 火电厂热工自动化控制新技术

热工自动化控制在火电厂中的应用非常广泛，近年来，随着科学技术的飞速发展，热工自动化控制技术也取得了很多新的技术，下面就来一一进行阐述说明：

（1）自动检测控制技术。由于这几年自动化和智能技术的飞速发展，使各行各业都受益于此。火电厂的生产也是如此，以往机组的设备参数只能靠多次的尝试调整，无法保证设备的最有参数，在机组工作中也无法进行参数的记录和分析。随着自动技术的发展，仪表检测的智能化也走入了企业。仪表检测的智能化，意味着在火电厂的机组工作中，能自动对生产过程和设备进行检测各种参数，并且对记录的数据进行分析，得到后续的发展趋势，为后续的自动操作、设备工艺的调整提供依据。

（2）自动调节技术。火电厂的发电过程，工艺复杂，机组设备繁多，各个环节都要做到万无一失才能保证火电厂的安全运行。在机组的整个运行中，气温的维持也非常重要，技术人员毕竟不能做到全天24h 时时刻刻在确认，也不能做到所有的参数都去确认，这样不仅工作量非常巨大，而且，机组在工作时，有些参数的确认以及调整也是非常不方便，如锅炉内的温度。由于锅炉内是一个非常特殊的环境，它的气温时变性比较强。过去，传统控制方法是进行温度监控，发现异常后设备进行报警，提醒技术人员进行处理，这样操作的弊端就是，若设备进行报警，而技术人员没有及时处理（比如报警系统故障、夜晚等），在锅炉内温度参数不正确的状态下机组继续进行工作，结果危害可想而知。若此时有温度监测系统，并且根据监测的结果进行判断，若超差后，将进行制动调节，使锅炉内的温度时刻都保持在参数规格内，这样，锅炉的使用效率也最大化，机组设备的安全性也会得到很好的保障。目前，火电厂中的温度智能调节技术主要有气温模糊控制技术和神经网络智能气温控制技术。这些智能控制技术与常规的PID 控制相结合，形成多种智能PID 控制技术。以气温模糊控制技术和PID 控制相结合的智能控制技术为例，通过模糊控制和传统的PID 控制相结合，可以有效实现对再热气温等复杂对象的在线控制，具有快速、稳定的优点。

（3）运行的控制技术。可以根据预先拟定的程序和条件，自动对生产过程进行一系列的操作。锅炉的汽包水位是运行过程中的重要参数。水位过高，会造成汽包出口的蒸汽中水分过多，使过热器的受热面结上一层水垢，从而降低过热器的敏感性，长时间会使过热器失效，最终由于温度过高而烧坏过热器。并且，锅炉内蒸汽温度过高，会直接影响锅炉的安全性，以及整个机组的正常运行。若汽包水位过低，则会导致锅炉内的循环被破坏，最终，由于水量过少而造成温度过高而损害锅炉和其他机组设备。因此，需要通过分散控制系统（DCS）来实现汽包水位的自动控制。如今，基本上采用串级三冲量给水控制，由于它引入了蒸汽的流量和给水流量信号，对快速消除、平衡水位都有着非常显著的效果，已被火电厂广泛采用。

（4）设备的自动保护控制技术。控制保护系统通过测量系统和预警系统的布置，实现对设备进行保护和其他自动的功能。测量系统有动态数据的分析、信号和频率的监测、锅炉电压和电流、温度等的实时监控，控制火电厂锅炉和其他机组的平稳运行，是企业安全生产和经营的最基本保障。设备的运行难免会遇到各种故障，这些障碍如果不及时消除，势必会对设备造成一定的影响。火电厂的设备一般价值比较大，若造成设备的故障或破坏，经济影响也非常大。因此，在故障出现时，立即采用设备的自动保护功能，以通过切断电源或者自动暂停的形式保护机组的设备。目前，相关的控制技术构成主要为：①网络通信的可靠性、实时性；②测量技术和预警技术的相融合；③系统从测量提供的数据进行分析，挖掘数据背后的深层信息，从而提前判断设备的运行趋势，规避风险；④自动辨别异常的运行特征，并自动分析故障模式，提供为技术人员作为参考。

（5）分布式控制系统的技术。分布式控制系统是热工自动化技术的核心部分，目前在各火电厂都得到了非常广泛的应用。分布式控制系统主要借助计算机的局域网。计算机的出现，是一项伟大的发明，随着计算机的普及化，它已经贯穿到我们的日常生活和工作中了。火电厂的锅炉控制、设备的参数控制等都离不开计算机。在锅炉运行中，使用计算机的联动，可以有效对发电机组进行控制，并且，通过计算机的局域网络，构建各个不同机组的有效连接，从而构建成网络化控制系统。这种控制技术，需要进行大量的程序进行处理机组的数据，对于计算的处理系统也有一定的要求。这些处理的数据，为火电厂的机组工作提供了必不可少的依据，从而降低了风险的发生，保证机组的正常运行。另外，由于计算机对数据的监控和分析，优化了工序，从而提高了锅炉的利用率，以及减少相关的设备，提高火电厂企业的经济收益。

3 火电厂热工自动化控制新技术应用建议

鉴于当前的自动化技术仍有很大提升的空间，在火电厂热工自动化控制技术应用上，我们要做到以下几点：

（1）确定当前热工自动化技术的现状，要看到其中的不足，并采用手段去提升它的可靠性。由于火电厂的特殊性质，它的安全性非常重要，因此，在投入新的自动控制技术时，必须提前做好相关的模拟实验和现场实验，并且要预想新技术的实际应用可能会出现哪些问题，做好FMEA 分析，并一一对不足之处进行对策改善。

（2）对于热工自动化方案的采用，要经过多次推敲、多次头脑风暴进行确认，并且，要做好详细的工艺方案和参数、方案的具体实施步骤和效果预想，并在实施过程中要详细的进行确认，及时找出方案和实际实施的不同之处，为后续的方案制定提供可靠的经验，从而不断完善方案。

（3）火电厂各机组之间的联动考虑。由于各机组以及各设备之间存在一定的差异性，需要综合考虑各项技术在不同机组和设备之间的兼容性。

4 结语

随着科学技术和计算机技术的不断发展和进步，火电厂的热工系统将会变得越来越智能化。另外，由于全球对节能环保越来越重视，未来必然是朝着环保、可持续发展和智能控制方向进行的。而技术的发展，也终将会带来热工自动化控制新技术的突破，如设备和系统的高度一体化、网络化、智能化等。设备的操作以及系统的控制也会变得越来越简单，设备的运行也会变得越来越稳定，在故障出现时，技术员可以远程控制解除故障，甚至设备可以自己通过数据的分析，判断故障模式并自动解除故障。对于火电厂而言，将是使用最少的人力和物力，去获取最大的经济效益，对于企业的发展，乃至对整个社会的生态发展，都起到了非常积极的作用。