简析自动控制理论在火电厂热工自动化中的运用

简析自动控制理论在火电厂热工自动化中的运用

王龙

瀚蓝绿电固废处理（佛山）有限公司  528225

摘要：随着我国自动化技术的不断发展，其具有提高工作效率的能力，进而被广泛应用。但目前火电厂热工自动化系统在发展的过程中，存在一些问题，影响发电效率，对人们的正常用电有一定的影响，为了改善这一现象，需要在其中应用自动控制系统，使火电厂能够提高运行效率，并减少污染物的排放量，提高资源利用率，促进发电厂进一步发展。本文主要探究了自动控制理论在火电厂热工自动化中的运用，以供参考。

关键词：自动控制理论；火电厂；热工自动化；运用

引言：在火电厂自动化中应用自动控制理论，能够有效促进热工自动化技术的智能化发展，更好地分析和处理火电厂运行过程中存在的问题，提高火电厂生产作业质量和效率。

一、自动化控制理论的内涵

对自动控制理论的研究过程一共经历了三个阶段，第一个阶段为：经典控制理论，第二个阶段为现代控制理论，第三个阶段为智能控制理论。但这三个理论并非是相互延续和发展的关系，而是属于相互配合共存的关系。

1、经典控制理论。经典控制理论是最早被人们研究出来的控制理论，其中包括了非线性系统分析法、频率法、PID控制法、根轨迹法以及串级控制法等。

2、现代控制理论。现代控制理论是继经典控制理论之后被人们研究出来的又一控制理论，通过时域法以及线性代数等数学方法建立出可以模仿系统运作规律的数学模型。最终对系统中各项数据进行整合优化，完善系统设计。因此现代控制理论在研究深度以及范围上都有着巨大的进步。当前，现代控制理论主要包括最优化估计理论、非线性控制理论、线性系统控制理论、动态识别系统、预测控制理论、自适应控制理论等。

3、智能控制理论。智能控制理论是最新研究出现的控制理论，主要包括遗传算法、神经网络控制理论以及模糊控制理论等。

4、火电厂热工自动化的结构。从狭义的角度来讲，火电厂热工自动化是一种通过自动化设备替代生产设备工作时人工操作的部分，通过对火电厂热工自动化控制能够有效的强化设备管理能力和准确度。对于提高火电厂的经济效益、降低经营成本有着十分重要的作用。当前我国在火电厂热工自动化控制方面主要有四个组成部分。分别为自动化控制系统、自动化监测系统、自动报警系统、自我保护系统。其中自动化控制系统就是将整个火电厂工作流程全部覆盖进行管控，当设备的运转不符合正常标准时，自动保护系统会立刻启动，对问题地点进行诊断和检测，一旦出现数据问题则立刻停止生产。而自动报警系统会实时提示工作人员对问题数据进行修正，保证出现的事故对火电厂造成的损害降至最低。而自动监测系统则会对火电厂热工的各项数据进行实时监测，其中包括设备温度、压强、内部流量等。

二、火电厂热工自动化控制系统的作用

1、拓展系统控制能力

目前，火电厂热工自动化控制系统的应用，主要是利用计算机相关原理，结合相关使用的辅助技术方法，实现对相关设备的全程监控，从而保证相应管理信息系统的优质与全面，进而实现对热工的自动化控制。比如，DCS系统就属于一种成功且使用的架构模式，在实际应用过程中，这一系统所采用的是较为先进的分布式控制系统，不仅有着DCS控制器，同时，还能通过对PCL控制器的应用，扩展系统性能，有效扩展了这一系统的应用形式和范围。

2、提升工作质量和效率

在自动化技术的不断发展过程中，自动化控制系统已经积累了很多先进的高级算法模块，这些模块样具备很强的实用性。比如，在ZT600系统中，相应的设计模块能够及时地发现设备运行中存在的故障问题，并且还能够进行一定的自我维修与报警。同时，这一系统在连接计算机后，能够有效促进数据信息的共享与传输，大大提升了生产工作质量和效率。

三、自动控制理论在火电厂热工自动化中的运用

1、优化热工仪表自动化

热工仪表自动化技术，顾名思义就是将自动化技术融合应用到热工仪表中。自动化技术是包含控制、信息及系统等相关知识和技术的综合学科，热工仪表是包含压力表、温度计、液位变送器等在内的装置，广泛应用于各大现代化企业建设及发展中。热工仪表自动化技术是将自动化技术和热工仪表相融合，将热工仪表的各项优势及作用通过自动化技术得到最大发挥的技术。该技术在火电厂及其他企业中的应用，有不可替代的作用。热工仪表自动化技术具有以下特征：第一，智能性。在计算机、互联网技术及大数据加速快速发展的时代背景下，热工仪表自动化技术融合了各种新时代背景下的各种最新技术，呈现出智能化的特点。第二，系统性。热工仪表自动化技术以计算机技术和信息技术为背景，能够对整个工作大系统实行宏观调配和监控，对系统中已经出现甚至是没有出现的问题进行及时反馈，并及时作出相应的调节，可以提高系统运行的稳定性和有序性。

2、热工仪表非线性特性校正方面的应用

火电厂热工自动化发展中通过精度性能可靠的热工仪表的引入与使用，为自身的生产效率提高带来了保障作用。在这类仪表应用过程中，如热电偶温度仪表的热电势与温度的关系、节流式流量仪表的流量与差压的关系等都属于热工仪表的非线性热性，会对这类仪表的精度产生一定的影响。针对这种情况，需要在自动控制理论的支持下，对火电厂热工自动化中的热工仪表非线性特性进行校正处理，从而提高这类仪表的精度。具体表现为：（1）通过对自动控制理论的合理使用，将模拟线性化方式应用于热工仪表非线性校正过程中，确保其校正处理效果良好性。在此期间，需要通过对自动控制理论知识的灵活使用，以自动化的方式通过对硬件与模拟信号的整合利用，对热工仪表的输入信号进行线性化处理，从而为其非线性特性的校正处理提供所需的参考信息，保持其良好的校正处理效果；（2）针对智能热工仪表需要在自动控制理论、计算机网络等要素的作用下，在计算机三维空间中对这类仪表进行数字线性化处理。在此期间，需要对输入的信号进行转换处理得到所需的数字量，进而对其进行精确计算，实现智能热工仪表输入信号线性化，从而满足这类仪表的非线性特性校正处理要求。

3、控制主蒸汽温度和压力

主蒸汽温度是火电厂检测设备运行情况的重要指标，如果在生产过程中主蒸汽温度表现不在合理的范围中就可能会对设备运行产生影响，甚至引发安全事故，而自动控制理论在其中的应用可以很好的控制主蒸汽温度，提高设备运行的稳定性。根据主蒸汽温度的动态特征，自动控制理论在其中的应用形式主要有以下两种常见的：（1）设置烟气挡板。这种形式主要是通过对烟气本身热量的控制，实现对主蒸汽的有效控制。（2）设置喷水降温装置。此装置的位置一般在烟道中，通过对蒸汽流量的改变控制主蒸汽的温度。此外，主蒸汽压力可以调节火电厂热工设备，促进锅炉能量的平衡。在主蒸汽压力的调节上可以应用自动控制理论，其可以结合具体的调节要求，构建计算机三维空间，在空间中分析其中的偏差，从而得出调节的相关信息供人员参考，增强主蒸汽压力调节的有效性。同时，自动控制理论还可以进行进一步的应用发展，通过双回路形式用控制信号进行主蒸汽压力调节工作，实现科学调节。

四、结束语

综上所述，在火力发电过程中，热工自动化装置的应用能够在很大程度上节省人工成本，提高发电机组运行效率，取代人力进行一系列发电生产操作，同时也能够通过热工自动化从不同层面进行数据监测的优化，增强控制自动化的水平。另外，在实际运行过程中，如果发电机组发生故障，也可以通过自动控制系统发出自动预警，最大程度上降低故障发生蔓延的概率，减少故障所带来的损失，提高发电机组运行的安全系数。

参考文献

[1]闫吾龙，叶丽阳.自动控制理论在火电厂热工自动化中的应用[J].大科技，2017，（2）：99.

[2]甘雷尚.自动控制理论在火电厂热工自动化中的应用研究[J].企业技术开发，2019（8）：61-91.