浅析热电厂锅炉控制中的智能化控制技术的应用

余堃

（中机国能江山热电有限公司，浙江 江山 324100）

近年来，智能控制技术被广泛应用。智能控制技术能够大大提高工作效率，降低劳动强度，特别是在热电厂的锅炉控制中以及电气工程自动化方面应用效果较好。随着越来越多的热电厂在DCS上引入智能控制技术，大大节省了能源的消耗，提高了热电厂的自动化管理程度。锅炉是热电厂中的重要设备之一，锅炉在使用过程中，其对应运行参数的合理性、规范性、安全性和稳定性直接关系到整个热电厂的运行是否安全、经济，同时也会对锅炉设备的使用产生间接影响。因此，有必要将热电厂中的锅炉在DCS上，智能化控制作为重点内容进行研究和攻关。

1 智能控制技术及特点分析

在DCS上实现智能控制技术是根据工艺要求事先编制好的计算机程序，该技术是能够极大解放人工劳动，提升工作效率，同时解决常规PID控制难以实现的自动控制的问题。智能控制技术具有较好的发展潜力，它是基于计算机的操作系统，将现代化工作模式融入其中。相比而言，热电厂锅炉在DCS上实现智能控制技术能够大大降低系统运行过程中发生故障的概率，使热电厂锅炉运行指标在规定合理范围内，达到相关要求。由于智能控制过程中避免了人员的参与，所以其数据可信度更高，每一天锅炉的正常运转都需要相关工作人员的参数设，使热电厂锅炉运行可以实现自动化、智能化，提高了效率。在DCS上实现智能化控制技术是将人工智能技术在DCS上建立数学模型并进行计算机编程，在生产过程中快速进行统计数据、故障诊断和参数的处理，从而实现控制，使热电厂锅炉系统在运行过程中更加稳定安全。

2 热电厂锅炉在DCS上实现智能控制过程探讨

热电厂锅炉控制系统的特点较为突出，其控制对象组成复杂，在系统运行过程中极易受到外界环境的干扰，系统数据扰动、滞后、耦合较为严重。在常规热电厂锅炉的控制系统过程中，虽然采用DCS控制系统，还是用常规的PID调节，因负荷波动大，实现自动调节常常不够稳定，不够可靠，只实现了部份的自动控制功能，主要的燃烧控系统中，外部热负荷的变化，需及时准确在调节给煤量相应的一次风、二次风量，使锅炉的负荷适应外部的变化，正常的调节系统外部的热负荷的变化与给煤量存在滞后严重的问题，使锅炉的主蒸汽压力波动很大，同时风煤比的控制与一、二次风系统和引风系统存在耦合严重和的问题，系统中外部扰动很多，难以使锅炉在最佳的工况下运行；只有靠锅炉运行人员的运行经验结合参数的变化进行手动调节给煤量和调节一、二次的风量，系统运行难以达到要求最佳状况下燃烧，安全隐患也比较严重；同时并且需配足相应的有经验的锅炉运行人员才能保证运行，在目前人力资源不足的情况下，人工成本成为企业主要的成本之一，如果采用常规的运行管理理念人工成本显得很高，影响企业的经济效益。同样，在控制主蒸汽温度时，影响锅炉主蒸汽温度的参数主要有主要主蒸汽流量、锅炉温度、锅炉用煤量、减温水流量等。

上述参数之间系统干扰来重及、延迟较大，如采用常规PID调节，难以达到控制主蒸汽温度的效果，锅炉针对上述的情况，有必要针对该问题进行控制过程的分析与研究，确保系统稳定安全运行，达到控制效果，并且降低人工成本。为此需要对相关的热电厂智能控制装置的控制方案进行研究分析。

3 热电厂智能控制装置的控制方案研究

针对这种情况，推出建立专家预测数学控制模型和常规PID相结合对锅炉负荷的自功调节以适应外网的负荷变化，和对主蒸汽的温温的调节。其智能控制方案的中的事锅炉的温度控制系统，在设计过程中主调节设备采用DCS控制，具体作用是对进入系统内的温度进行调节。在传统的热电厂锅炉智能控制系统方案实施过程中，控制方案将汽包的供水管道与温水的供水管道设计成同一条共用管道，这就造成了系统运行过程中的大幅波动和不稳定，根据测量结果，该扰动幅度大、稳定性差，控制设备无法对其进行有效地控制。为了避免上述问题的产生，热电厂锅炉智能控制系统方案实施过程中，笔者将汽包压力、给水压力、主蒸汽流量等参数引入控制系统，同过多变量引入DCS专家控制系统进行预判，同时对给水压力、汽包水位、给水条阀进行同步调整，避免了非线性变化带来的不可调节性。如在需要增加减温水量的同时，对汽包水位进行预判，

在水位升高情况下则开大减温水阀，并将给水压力下降进入调节参数，参与辅助；如水位稳定则在开大减温水调阀的同时，对给水泵变频器增加提高频率的指令稳定给水压力，做的基本线性调节。

在热电厂锅炉温度控制系统的方案设计过程中，笔者主要对主要气体温度控制系统进行了分析。锅炉运行过程中，受到风量、外供负荷、煤炭量以及各级温度影响较大，如外网负荷减少，主汽压力上升，则需要煤的供给量减少，将会使锅炉温度发生较大的变化，能量降低，同时系统会同步减少风量，控制烟道氧量。由于总风量减少，烟气流速减慢，弱化了烟气与管道之间的换热，同时降低尾部烟道的温度，造成主汽温度发生较大变化。因此，对于主要汽温度控制系统而言，煤的供给量和外网负荷主要的波动变化参数，笔者将该参数的型号数据进入DCS进行处理，并将其作为前期反馈信号进行应用，如果主要调节设备的输出数据发生变化，该系统可以快速反馈信息，煤的供给量减少或变化时，温水流量智能控制装置可迅速启动，同比例减少温水进入量，及时对相关参数进行调节，提高了智能控制的准确性、及时性、速度和效率。

4 热电厂锅炉智能控制系统优化设计

笔者在设计的过程中采用了降温液体流量的微分形式进行信息反馈，同时将其引入到主要的调节设备中进行相关数据的补偿。常规热电厂锅炉控制降温设备，其时间滞后，惯性也滞后，独立采用PID技术难以精准控制，效果不佳，采用DCS技术进行数学模型的建立与参数优化。为了避免传统的控制模式具有的复杂性，在参数调节过程中的灵活度差的问题，笔者采用了DCS专家控制系统，能够实现多组运算模块的同时进行，实现多运算、多参数控制，通过编程实现多种控制算法的实现。燃烧系统控制主要为当工业热用户热负荷增加，表现为主汽压力下降，汽机负荷增加，同时收集当前状态下的给煤量、主汽参数、烟风量，对主汽压力进行微分，计算增加给煤量并微分，同时对炉膛温度进行微分，逐步增加给煤量至主汽压力微分稳定并在运行要求范围内，同时将给煤量微分信号给减温水调节阀相关信息参数前馈补偿。减温水系统主要为当工业热用户热负荷增加，主汽压力下降，汽包水汽先降后升（可采用常规三冲量调节），给水压力受到汽包压力波动对给水泵频率调整影响波动，同时受到给煤量及风量的预调整信号等，控制对上述信息计算，先预调整给水压力，逐步调整二级减温器开大，待一级减温前温度上升后调整一级减温器并联动调整二级减温器。

笔者根据主要干扰因素制作参数调整图，如图1。

图1

5 热电厂智能控制系统的应用

笔者在一家热电厂的DCS平台上建立控制系统的数学模型，系统投运并调试现场应用过程中，该系统能够稳定、安全运行，使用后明显发现运行中床温、主汽压力、主汽温度与纯手动控制良好，主汽温度控制在5℃左右，指控控制系统参数调整流畅。

同时该系统具有较好的抗干扰能力，持续运行时间较长，经济效益显著，智能控制系统比常规的PID显示了较好的优越性，特别是在进行热电厂锅炉控制参数运行上，效果显著。在外面负荷变化较大的情况下，能快速响应，并且平稳过渡，可以节省人力，降低运行人员工作强度，并且获得较好的运行经济性。

6 结语

笔者对相关智能控制技术进行了分析与探讨。具体研究了热电厂锅炉智能控制技术、智能控制过程、智能控制方案的优化设计、热电厂电气工程自动化技术应用等内容。最终给出了相关改进方案，并在DCS上实现热电厂智能控制方案，进而实现了热电厂锅炉工作过程的繁琐控制，解决了热电厂系统数据扰动、滞后、耦合等常规控制难以解决的问题，效果明显，具有较好的推广价值。同时该文对于热电厂相关技术人员提升技术水平具有较好的参考意义。