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探讨火电厂热工自动化及控制实践

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  摘   要:随着我国社会的不断发展,人们对于电力供应质量也提出了更高的要求,在这样的背景之下,各电力企业必须能通过各类新型技术的应用来满足不断上涨的用电需求,火电厂自动化水平的不断升高是保障电力供应能满足我国社会发展需求的关键。本文针对火电厂热工自动化控制进行探讨,在介绍火电厂热工自动化控制新技术的基础之上,针对此类技术在火电厂中主要的应用方向进行研究。
  关键词:火电厂  热工  自动化控制  技术
  中图分类号:TM6                                   文献标识码:A                        文章编号:1674-098X(2019)02(a)-0008-02
  火電厂是我国电能源的主要来源,而火电厂自动化水平则决定着其自身的运转效率及各类设备应用的可靠性,因此,对火电厂热工自动化控制技术进行研究是非常有必要的。结合现状来看,火电厂热工自动化已经在我国有了初步的发展,但根据现有研究资料进行分析不难看出,这一领域主要的讨论方向仍是对传统热控自动化技术的改造,即使部分火电厂有意愿通过热工自动化控制新技术进行改造,也很难做到有据可依。为了针对这样的状况进行改善,本文将针对火电厂热工自动化控制新技术进行深入探讨。
  1  火电厂热工自动化控制新技术
  1.1 现场总线控制技术
  现场总线实际上就是一种通信总线,主要应用于智能化现场设备及自动化系统之中,这一类总线具备开放式、数字化、多节点等特点。结合这一定义,现场总线控制系统主要是指将自动化系统内的传感器、控制器等通过现场控制网络连接起来,进而以网络通信的形式完成信息传输,最后实现对各硬件设备的协调,即自动化控制[1]。对于火电厂热工自动化控制来说,这一系统相较于传统的分散控制系统主要具备以下优势:
  (1)开放性。现场总线控制系统具备开放性特点,在实际应用过程中,传感器测量、工程量处理与控制都将能通过现场设备完成,也就是说,火电厂可以结合自身需求对各种功能模块进行选择,并在此基础之上完成控制系统的构建,确保这一系统能最大化的发挥出辅助作用。(2)互操作性。火电厂热工自动化控制需要对热工过程涉及到的温度、压力、流量、料位等多项参数进行检测和控制,以此来保障火电厂能在安全、高效的环境下运行。结合这一点,火电厂热工过程及控制系统中涵盖的设备及仪表种类是非常多的,现场总线控制系统能辅助不同设备及仪表之间相互传输数据,并确保这些设备都能“理解”接收到的数据的含义,进而做出正确响应。
  1.2 智能控制技术
  上文中已经提到,火电厂热工控制系统结构较为复杂,涵盖的设备和仪表数量较多,而对于部分大型火电厂来说,各类设备及仪表自身在结构上就具备非常高的复杂性,若仍使用传统控制办法,那么延迟、误控等现象就很有可能导致设备出现故障,甚至出现安全问题。通过智能控制技术的应用,上述问题将能得到有效的制约和解决。结合火电厂主要的热工过程来说,智能控制技术主要作用于以下2方面。
  (1)对锅炉燃烧过程的控制。对火电厂锅炉燃烧过程的控制应将重点放在提升燃烧效率、降低环境污染等方面,对于这样的要求来说,传统控制办法很难实现对锅炉燃烧状态的精确控制,而在人工神经网络、模糊控制等技术的辅助之下,锅炉燃烧过程中所产生的各类数据将能得到有效的采集和监测,进而在此基础之上实现对锅炉燃烧状态的精确控制,保障火电厂锅炉燃烧的经济性和安全性。(2)对温度的控制。锅炉汽温具备较强的时变性,传统控制办法难以应对大型火电厂的运转需求,在汽温模糊控制技术等的辅助之下,火电厂热工控制系统将能更好的针对不同负荷下的锅炉汽温进行控制,以此来保障大型火电厂的高效运转。
  1.3 先进控制策略
  传统的控制方式主要是基于被控对象精确数学模型构建的,而对于本文所讨论的问题来说,火电厂热工过程具备非线性、动态突变性以及不确定性等特点,若依然使用传统控制策略,那么制效果必然也会因此而受到影响。先进控制策略能有效的针对这一类无法使用精确数学模型描述的对象进行控制,上文中提到的模糊控制就是现阶段最为常用的先进控制策略之一,本文主要针对以下两类先进控制策略及其在火电厂热工控制中的应用进行介绍[2]:
  (1)自适应控制。从定义上来说,自适应控制主要是指在系统运转过程中对被控系统的参数或指标进行测量,结合测量结果调整控制参数,保障被控系统能处于最佳运行状态之下。在实际应用过程中,这一控制策略将能根据火电厂热工过程参数变化自发的调整控制器参数,实际的控制效果自然能得到更好的保障。(2)预测控制。结合上文中的内容,实际工业生产过程都是多变量的,且具备不确定性,而预测控制自身对模型精度要求较低,能很好的适应工业生产应用需求,能有效应对火电厂热工过程各项参数的非线性或时变性特征。在实际应用过程中,预测控制将利用预测模型预估过程未来的偏差值,进而在此基础之上优化当前最优控制策略。通过这一控制策略的应用,系统综合控制性能将能得到有效提升。
  2  火电厂热工自动化控制技术应用方向
  2.1 自动检测
  在智能控制技术等的辅助之下,火电厂热工过程中所产生的各项参数都将能得到有效的检测,辅助相关管理人员掌握各项设备的运行状况。通过对这些数据的分析,火电厂工作人员将能有效的判断出设备是否存在异常,进而在此基础上进行处理,从根本上保障火电厂的安全运行。
  2.2 自动报警
  自动报警主要是指对设备异常及参数异常等的预警,这一功能的实现需要火电厂相关工作人员提前针对各项参数设置上下阈值,并制定应急响应机制,在这样的控制模式下,火电厂运转过程中存在的影响因素都将得到更为有效的控制,进而保障所有设备及仪表都能正常运作并服务于电力供应。
  2.3 自动保护
  自动保护主要是指:若自动控制系统检测出相关参数存在异常,将自发调整对应设备运行状况,紧急情况下则可以直接控制部分设备停止工作。在自动保护机制的作用之下,火电厂热工过程的安全性将能得到更好的保障,设备故障率也能在原有基础上有所降低,最终实现系统内所有设备之间的协同工作。
  2.4 自动控制
  自动控制是火电厂热工自动化控制系统的核心功能,在实际应用过程中,自动控制主要是指对设备运行流程及具体工序等的控制,火电厂工作人员只需要提前编写程序即可,并在程序中设置具体的判断条件,由自动化控制系统完成判断过程并实现对设备运行状况的控制。在这一功能的辅助之下,火电厂的自动化水平自然能得到有效提升,人为因素及传统控制办法中存在的存在缺陷都将能得到很好的改善[3]。
  3  结语
  综上所述,本文主要针对现场总线控制技术、智能控制技术等新型自动化控制技术在火电厂热工过程中的应用进行了详细论述,并从自动控制、自动检测、自动保护等方面对此类技术在火电厂中主要的应用方向做了分析。在后续发展过程中,火电厂必须能进一步将各类新型自动化控制技术重视起来,在原有基础之上提升火电厂热工控制系统自动化水平,实现火电厂的高经济性、高安全性运行。
  参考文献
  [1] 宁旭红.火电厂热工自动化控制技术应用及展望[J].自动化应用,2018(10):101-102.
  [2] 孙翔.火力发电厂热工自动化设备的改造[J].科技创新与应用,2018(36):102-103.
  [3] 张凯林.智能控制及其在火电厂热工自动化中的应用[J].通信电源技术,2018,35(12):140-141.
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