马超前
云南能投红河发电有限公司 云南省红河州开远市 661600
摘要：经济的发展，促进社会对电力的需求也逐渐增加，这有效地推动了电力企业的发展。在科学技术日新月异的时代背景下，计算机和自动化技术持续发展进步，火电厂自动化水平有不断提升趋势，其一方面保证了电力生产作业安全推进过程，另一方面也较明显的提升了电厂发电效率，降低发电成本。本文就自动控制理论在火电厂热工自动化中的应用展开探讨。
关键词：火力发电；自动控制理论；自动化应用
引言
自从进入二十一世纪以来，互联网技术已经广泛的运用到社会的各行各业中，不断的提高工作效率，为社会进步发展做出来巨大的努力和贡献。近几年来，自动化控制在电厂热工中的引入也取得了一系列良好的成效。
1热工仪表的非线性特性及校正
电路理论表明，非线性特性或多或少的存在在每一个电路系统中，当然火力发电厂的热工仪表照样存在着非线性特性的，这种特性对仪表的工作测量精确度以及显示功能的精确都是有着重要影响的，因此提高工作效率的研究要点之一就在于减小仪表的非线性特性带来的负面影响。目前主要有减小测量范围、增加非线性的显示刻度以及非线性的校正功能这三种方法。增加校正环节是实践中最常用的方法，分为模拟线性化以及数字线性化两种。模拟线性化是指针对热工仪表的线性刻度的模拟现实化，具体操作方法是在传统仪表上进行安装机器元件或者模拟电路收集输出信号，之后对这部分信号实现线性化转换，最后就可以作为自动化装置的的信号使用了。数字线性化是对智能仪表的输入信号进行转换，将得到的信号再次通过计算实现输出线性化，进行数字显示。随着自动控制技术的不断发展，其中智能控制技术可以更加高效的解决此类非线性问题，将其结合到相关的非线性校正方法中来可以达到更复杂更高端的解决效果。
2智能控制的自动化检测
在电厂热工运转过程中出现的最常见的一个问题就是机械设备故障所带来的延误。这主要与电厂热工设备故障难以通过人工的方式来提前预测或者是检验出来。这就极大程度上的体现出智能控制在电厂热工自动化应用中的巨大优势了。在智能控制设备的参与下，可以通过计算机系统对于电厂热工工作中设计到的所有仪器测量的数据进行系统化的统计和自动的处理过程。有些计算机还可以直接把获取到的数据直接进行分析处理。通过数据分析之后可以快速及时的得知设备仪器是否存在任何的故障。这样出现任何的异常情况都可以及时的得到控制和改善。在第一时间内可以有效的采取相应的措施对于故障进行处理的话，不仅仅可以有效的保障电厂热工的工作效率和经济效率，也可以减轻工人的负担，解决工人所不能处理的复杂问题。此外，由于在电厂热工设备所处于的工作环境是极度恶劣的，在外界的温度湿度变化之下，设备也可能随之产生相应的变化和损害。
3自动控制理论在火电厂热工自动化中的应用措施
3.1主蒸汽压力的串级模糊调节方式
（1）串级调节策略。这种策略是传统使用的调节策略，通过增设阶跃扰动至锅炉燃料的侧面，之后通过进行实验。经研究表明通过热量进行调节是无法起到很明显的改善的，而使用用单回路的PID调节是可以起到明显改善效果的，但是进行这种调节方法进行过程中会导致中间被调量直接被纳入系统进行考量，这样会降低其动态特性，从而进一步增加调节器的工作误差，形成较大的动态偏差，因此进行新的技术创新是必要的。（2）主蒸汽压力LQ次优调节。火力发电厂锅炉的鲜明特点是热惯性以及容量都比较大，因此往往会导致调节对象会具有一定的延迟特点，其中主蒸汽压力也会出现这种现象。这一现象一般会致使调剂系统的过渡时间以及超调量变大，会不利于设备的安全运行以及机组发电的稳定以及经济性。现代比较常用的改善迟延特性的方法是PID调节同Smith预估器进行结合工作。
3.2选用相匹套的热工自动化设备
现如今，可供选择的热工自动化设备类型偏多，自动化设备专业性较高，这就需要指派专职人员落实设备选择工作。电厂也可以通过多种招标形式筛选出质量高、性能优良的热工自动化设备，和社会好评度高、信誉度高的设备供应商建立长期合作关系，指派专职人员定期对热工自动化设备施工安装情况进行整体、周密性调研工作，更全面的掌握电厂热工设备质量，为自动化系统改造工作有序推进创造坚实基础。和传统软启动形式相比较，电厂变频器软启动装置有体积微小、自重较轻、启动重复性优良、维保便捷、系统运行效率偏高等诸多优势，且还能于限流的工况下维持较高的启动转矩，真正促成平滑性启用过程。变频器软启动装置配置了特殊的多单元串联结构，不必增设滤波设备，能够较好的满足国家有关标准对谐波失真提出的标准要求。
3.3在锅炉燃烧中的智能化
过去的传统锅炉燃烧之所以需要耗费大量的物料，却产生极大的污染和极小的转化效率主要是因为在锅炉燃烧的过程中缺乏一个对于锅炉外在的温度，湿度，空气成分含量等等进行详细测量的仪器。在引入智能控制之后就可以很好的解决这一问题啦。在智能控制的过程中可以有效的掌握锅炉燃烧过程中的各种数据参数，根据参数的变化进行适当的自我调整，让燃烧能够充分，让热量可以最大程度上的释放出来。这对于减少燃料浪费，提高转化效率和提高经济效益都起到了极好的促进作用。此外，智能化控制也可以有效的检测在锅炉燃烧过程中存在的缺陷。
4强化火电厂热工自动化设计中节能减排措施
4.1强化热力装置安全性控制
运行安全是节能减排的重要基础。设计机组连锁保护逻辑过程中要对BMS（燃烧器管理）、RunBack（辅机故障自动减负荷）、超驰控制等的逻辑设计进行持续充实、完善，比如BMS逻辑设计过程中需要将锅炉低负荷条件下自动投入微油点火或等离子点火考虑在内，以此对锅炉负荷波动适应范围进行有效拓展。节能减排的基本目标在于确保热力装置持续、安全、长期工作，比如，我们按停机时间8h/次计算，从重新点火到150MW荷载运行，耗时约4h，期间单纯消耗燃料20t，减少330MW·h电量的输出。要强化设备监测与故障分析。厂级SIS（监控信息系统）内配置设备监测与故障分析判断模块，且应与机组同步配置、同步投入运行。监测点增设配置通常应在设计环节完成，例如一些辅机轴承振动监测无法列出，以运行节约、装置安全有保障原则为基础延长机组检修时间间隔，从而改变既有的检修方案。
4.2加强智能控制在温度控制中的应用
温度对于电厂热工的锅炉燃烧可以称作是关键中的关键。温度一直以来都是艰难把控的一个外在因素。一旦当温度过高就会造成锅炉的损害，不利于锅炉的长期使用。但是当温度过低的时候，却会造成燃料燃烧不够充分，热量转化效率低下等问题。但是一旦引入智能控制就可以很好的掌控锅炉燃烧中的温度，讲锅炉燃烧时的温度通过科学严谨的数据计算和实时操控讲温度按照燃烧的需要控制在一个精准的合适范围内。在智能控制对于锅炉燃烧的时刻记录中，可以及时发现锅炉燃烧中可能存在的异常情况，对于锅炉燃烧的温度进行适当的增加或者是降低，促使锅炉燃烧的效率达到最理想的状态。但是，同样的，由于智能控制的技术水平还不够完善，我们在使用智能控制对于锅炉的温度进行控制的同时，也应该适当的安排工作人员对于温度的控制精准度和效果按照以往的管理和习惯进行适当的调节
4.3加大通信功能相关技术的改造力度
首先，DCS系统运作阶段涉及的内容过于繁杂是造成系统出现通信故障的主要原因之一，而故障问题多为隐蔽，早期精确察觉的难度较高；且通信网络信号质量整体偏低，外部设备装置的扰乱、数据线衔接配置不合理等诸多因素作用下，DCS系统通信故障问题发生率进一步提升。这就提示在对DCS控制改造阶段要选用性价比偏高的处理器，进而从最基础环节促进DCS系统通信设备的良性运转过程，也需科学规划设计通信系统的内部构造布设状态，提升外部形态的美观度，力争将磁场问题对通信网络信号形成的干扰程度降至最低。其次，改造实践中也需灵活使用信号保护器，以将静电对DCS系统通信装置运行状态形成的影响降至最低。最后，定期组织专员检测DCS系统零部件性能指标，力争在早期发现系统内构件损伤情况，通知专业维护人员及时落实维修工作。
4.4重视隐性节能降耗因素
（1）传感器冗余策略。参数开关、热电阻、热电偶等各种传感器冗余配置在大机组控制回路、保护逻辑中比较普遍，而截止目前依然没有统一的标准可以参考使用，冗余过滥现象比较普遍。例如，封闭环调节被调量检测（部分工程项目）均有三冗余传感器设备配置，这种配置方案中，如果要分开操作保护与调节，液位开关（单台高压加热器液位检测用）和液位变送器配置数量最少需要三台，这无疑需要更多的传感器装置，而过多配置传感器的直接结果就是增大电缆电能耗费，加大投资力度，日常维护消耗等都会有一定程度的增加，因此究竟有没有必要采用这种方案，需要从实际出发进行全面分析探讨。（2）电子装置室空调。和集中控制室相比，电子设备室并无过高的空调标准，舒适性标准也不存在，所配置的DCS、DEH、MEH等电子装置柜同样没有过高的环境温度适应方面的需要，仅需有效控制温度变化率即可，从而将无结露、有害静电不出现（电子板件）避免，满足需要。比如OVATION系统（美国艾默生公司生产的一种分散控制系统）控制器机柜能在0～50℃环境中运行。一般来说，宜和暖通专业相结合完成电子设备室空调配置方案确定，以此减少该空间空调工作费用。
4.5供电电源的技术改造
对于热工自动化系统来说，电源若出现故障问题则将会干扰整个系统运作状态，若在某些因素作用下造成DCS系统瘫痪电源切换时间＞5ms，则还会对系统功能造成很大损伤，情节严重时产生死机问题。故而，改造实践中，应采取适宜措施应对DCS系统供电电源稳定性问题。可以采用如下两种方法进行：一是做好供电电源的接地线工作，将不良因素对电源形成的干扰降至最低，尽可能规避DCS系统接收错误信号的情况；二是加大电源故障的防控力度，整体提升系统运行过程的稳定性。
结语
计算机技术以及自动化技术可以说是现代社会必不可少的科学技术，可以说各行各业都离不开这两个技术的结合，可以大大提高现代社会的生产效率和产品质量。电厂在后期运作阶段应重视热工自动化系统改造工作，落实前期规划工作，设定明确的技术改造目标，加强内部人员统计管理。选用专业性较强的自动化设备装置、加大计算机软件及电源改造力度等，促进电厂改造升级纵向推进过程，协助电厂取得更高的经济效益、社会效益。
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