摘要：随着国民经济的快速发展和人民生活水平的迅速提高，全社会各行各业对于电能的需求越来越大。为了实现电能的安全、稳定、可靠、充足供应，全国各地的火力发电厂都在大力推进火电厂自动控制技术，以实现自身的产业升级和结构调整，扩大企业现有规模、提高企业生产能力。热工自动化仪表由于其自身具有的高智能化、强监控性、便捷安装性等其它设备不具有的优势性特点，作为火电厂进行全自动化建设的必备装置，已经逐步成为火电厂实现自动化生产的必然要求。
关键词：自动化控制技术；火电厂热工仪表；应用研究
1热工仪表与自动控制技术
热工仪表就是火力发电厂在进行热工发电生产过程中所需要用到的各种仪表，会涉及到多种物理量的测量，具体来说涵盖了压力、温度、湿度、液位、流量等多个方面。热工仪表的自动控制技术具体来说是指依靠计算机等智能型设备对火电厂在进行热工发电过程中的多项参数进行实时监测，并能够根据控制策略对热工发电工况进行自主调整，从而实现在不需要人工操作的前提下，自主实现火力发电信息的处理、故障诊断报警、工作状态控制等工作。热工仪表自动控制技术的运用，不仅仅提高了火电厂运行的安全性、稳定性、可靠性，还能够实现火电厂运行参数的自主优化，在很大程度上降低了火电厂工作人员的作业强度，减少了火电厂进行发电时的不必要能量损耗，提高了火电厂的发电效率，体现了一定的经济价值。
2自动控制技术在热工仪表中的应用
2.1表盘和设备安装
火电厂自动控制系统具有精密度高、组成部件多样、结构复杂等特性。在对设备进行安装前，必须结合安装现场的实地情况制定科学合理的规划布局方案，然后才能够依据方案进行严谨深入的安装布设，只有这样才能够保证设备有效发挥其作用。首先，在对火电厂自动控制系统进行安装前，技术人员需要对设备的功能及基本特性进行全面深入的了解，并对其中的仪器仪表进行有效的检定校验，确保所需要的安装的设备都能够进行正常的工作，并且性能处于最优状态。进行设备安装的时候严格遵照安装工艺的具体要求执行操作，确保设备的安装质量，为后续工作的顺利展开奠定基础。
2.2管路布置及配线安装
管路的布置会涉及到多个方面，具体来说包括：数据测量、电源配置、信号传输等。在进行布置的过程中，需要综合考虑现场实地条件，进行科学合理的布局与配置。在进行安装布局位置选择的时候，一方面要方便技术人员对于设备的操作，另一方面要考虑电磁环境，有效避开电磁环境较差区域，以免使热工仪表受到电磁干扰而无法保持在正常工作状态。除此之外，在对热工仪表进行线路连接的时候，要确保线路的完整性、安全性、可靠性，确保系统中的全部仪表不会发生工作冲突，处于协调状态，能够实现对于火电厂生产过程的有效监控，从而保证火电厂安全、稳定、可靠运行。
2.3维护管路和调试
在进行火电厂自动控制系统安装的时候，需要实时对安装管路的环境进行有效维护，保证安装管路环境中没有杂物存在，并严格遵照设备的安装调试说明进行设备的安装调试，保证系统中数据的传输质量，防止坏数据的出现，提高设备的安全性、稳定性、可靠性。对于处于高温、高压、高湿等极端环境中的设备管路，需要进行单独的特殊调试，以确保仪表的状态。在完成现场的调试任务后还需要在火电厂的总控中心进行系统联调测试，以保证系统的整体工作精确性、安全性、可靠性、稳定性。
2.4自动化运行
在火电厂自动控制系统的热工仪表安装布设、基础调试完成之后，还需要在正式进行生产应用之前进行试运行，以观察整个系统的总体运行状态是否正常，以便及时发现系统中存在的风险隐患以及需要重新校核的控制参数，并做出对应的优化，最大程度保证系统能够安全、稳定、可靠运行。在自动化控制系统处于试运行工况的时候，对其中大型设备的单个运行数据及其关联性数据的稳定性及精确性都需要进行科学合理的评判。例如在进行大型设备试运行的时候，不单单要关注仪器仪表的实时运行数据，还需要关注其关联设备的实际性能，并将设备的性能与运行数据进行关联性分析。在系统的联动试运中，需要将发电机组设备与热工仪表自动控制系统作为一个整体进行看待，等到整个系统的运行时间达到规定要求时，在对热工仪表的自动控制系统的运行状态进行检测。
3典型故障案例及解决方案
3.1故障时刻前后状态分析
火电厂常规的运行过程中，仪表故障多有发生，对于仪表故障，需要详细对比分析故障前后时刻的仪表数据，并综合考虑仪表的安装布设方案、实现功能等，初步定位故障的类别，再确定故障的维修方法。例如，火电厂自动控制系统都会对系统运行过程中的数据进行实时备份，从备份的数据中找到故障时刻前后的数据，对其进行分析就能够大体上确定故障的原因，并据此制定故障的解决方案及后续的处理措施。
3.2故障时刻数据分析
当火力发电系统处于正常工作状态，且热工仪表常规运行时，其中的各类数据曲线会呈现一定的规律性变化，均匀、有序，如果数据出现剧烈的非规律性变化，则表明热工仪表的检测可能存在问题。这时技术人员需要对热工仪表的实时数据进行判定，如果数据的波动已经超出了正常的范围，则应当认定热工仪表故障，需要及时制定故障解决方案，并查找故障根源进行故障处理。普遍情况下，死线故障是热工仪表自动控制技术的最常见故障，但是也会存在特殊情况，例如DSC仪表故障。对于死线故障，需要依据仪表的显示数据，并综合考虑故障现象进行有效判定。例如仪表实时数据出现不规律的波动，应从系统宏观的角度进行分析；如果不能够手动操作仪表，则需要考虑是否是工艺方面的问题导致的故障；如果温度变送器出现数据迟滞，则需要结合数据的变化程度来进行故障定位，具体确定是热电阻，补偿线路，还是变送器本身的问题；如果温度变送器出现剧烈的数据波动，需要重点检查是否是PID控制部分存在问题。
PID调节器是一种线性关系的控制器，它根据目标值与实际值的偏差量将偏差的比例（P）、积分（I）、微分（D）进行组合，实现对最终实际值的控制，其控制目标是目标值。常规的PID控制结构如图1所示。
图1PID控制原理
传递函数可以表达为：
控制理论和数学分析中，一般借助拉普拉斯变化和傅里叶变换来帮助分析系统的某些特性，比如暂态响应、稳态响应等。但是在程序中，只能根据时域中的离散化的表达式来编写算法。所以将上式转换成时域表达式为：
需要在计算机中通过编程实现这个式子，而上式又是连续时间的表达式，所以只能先将其离散化，推导出其差分方程如下：
四、结语
电力科技的发展为火电厂热工仪表的自动控制技术提供了有效支持，并且也提出了更高的要求。人工仪表自动控制技术会向着综合自动控制及控制一体化的方向发展。当前情况下，国内外对于热工仪表的自动控制多是基于现场总线控制技术实现的，这项技术已经逐步跟不上火电厂控制的要求了，十分迫切需要先进的技术对其进行取代。
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