电厂热工自动控制与保护张冬梅

电厂热工自动控制与保护张冬梅

张冬梅

（华能鹤岗发电有限公司黑龙江省鹤岗市154100）

摘要：本文首先阐述了电厂热工自动化的现状，然后对电厂热工自动化控制新技术进行了探讨。希望能够为相关人员提供有益的参考和借鉴。

关键词：电厂；热工；自动化控制

引言：

电厂目前在我国，是重要的一种电力能源产生的地方。电力关系到国民的经济发展，百姓的日常生活，对人们的影响非常巨大，因此，作为电力能源的主要来源，电厂有着举足轻重的角色。电厂的自动化控制水平，也直接影响电厂电力的输出，尤其是当下人们在节能排放越来越重视，如何提高电厂的效率，是很多企业致力于研究的一个课题。

1电厂热工自动化的现状

1.1主厂房的控制系统

在电厂的热工自动化中，绝大多数采用的是分散控制系统即DCS系统，而辅助外围系统的控制方案一般采用可编程控制器即PLC系统。产生这样情况的重要原因是什么呢？这是因为在开始初期，DCS系统应用的价格是非常高昂的，所以，想要最大限度的减少生产成本，就必须依靠锅炉、发电机和汽机等工具的长时间有效稳定的进行生产，同时信号模拟量要具备相当的比例，这样才可以进行DCS。

1.2模糊控制

模糊控制策略也在火力发电系统占据重要地位，例如锅炉制粉系统、汽温控制系统等，都采用了模糊控制器与串级PID结合作为系统控制器。在形容两个运行周期锅炉压力变化差值，其实可以通过AP论域的应用。要是燃烧周期进行了自动的调整，那么负荷会出现极大的变化，导致控制燃烧的响应速度变快，不过，煤质和炉况的不同也会影响调节的效果。在电厂热工自动化中，因为隶属度函数曲线的变化、交错和重叠，使得在进行模糊控制计算的过程中，因为数据变化的适应性，出现了很强的鲁棒性问题。

1.3三冲量调解

在电厂的控制系统中，常常采用带有前馈信号的串级控制系统及模糊控制策略。汽包炉汽包液位控制就是典型的三冲量调解系统，在测量锅炉汽包液位的过程中，因为汽包液位的系统没有自我控制平衡的技能，如果出口的蒸汽量忽然变大，或者是供水量忽然变低的时候，因为锅炉没有及时的反应过来，导致汽包的热量没有发生变化，这样会使锅炉里的液体汽化，产生测量汽包液位结论过大的结果。但是，如果进行相反的做法，则会使得汽包液位的测量值变小，从而形成汽包虚假液位的现象。直流锅炉系统中，除氧器水位的控制中也常常加入总给水流量作为前馈信号进行除氧器液位的调节。

2电厂热工自动化控制新技术

2.1自动检测控制技术

由于这几年自动化和智能技术的飞速发展，使各行各业都受益于此。电厂的生产也是如此，以往机组的设备参数只能靠多次的尝试调整，无法保证设备的最有参数，在机组工作中也无法进行参数的记录和分析。随着自动技术的发展，仪表检测的智能化也走入了企业。仪表检测的智能化，意味着在电厂的机组工作中，能自动对生产过程和设备进行检测各种参数，并且对记录的数据进行分析，得到后续的发展趋势，为后续的自动操作、设备工艺的调整提供依据。

2.2自动调节技术

电厂的发电过程，工艺复杂，机组设备繁多，各个环节都要做到万无一失才能保证电厂的安全运行。在机组的整个运行中，气温的维持也非常重要，技术人员毕竟不能做到全天24h时时刻刻在确认，也不能做到所有的参数都去确认，这样不仅工作量非常巨大，而且，机组在工作时，有些参数的确认以及调整也是非常不方便，如锅炉内的温度。由于锅炉内是一个非常特殊的环境，它的气温时变性比较强。过去，传统控制方法是进行温度监控，发现异常后设备进行报警，提醒技术人员进行处理，这样操作的弊端就是，若设备进行报警，而技术人员没有及时处理（比如报警系统故障、夜晚等），在锅炉内温度参数不正确的状态下机组继续进行工作，结果危害可想而知。若此时有温度监测系统，并且根据监测的结果进行判断，若超差后，将进行制动调节，使锅炉内的温度时刻都保持在参数规格内，这样，锅炉的使用效率也最大化，机组设备的安全性也会得到很好的保障。目前，电厂中的温度智能调节技术主要有气温模糊控制技术和神经网络智能气温控制技术。这些智能控制技术与常规的PID控制相结合，形成多种智能PID控制技术。以气温模糊控制技术和PID控制相结合的智能控制技术为例，通过模糊控制和传统的PID控制相结合，可以有效实现对再热气温等复杂对象的在线控制，具有快速、稳定的优点。

2.3运行的控制技术

可以根据预先拟定的程序和条件，自动对生产过程进行一系列的操作。锅炉的汽包水位是运行过程中的重要参数。水位过高，会造成汽包出口的蒸汽中水分过多，使过热器的受热面结上一层水垢，从而降低过热器的敏感性，长时间会使过热器失效，最终由于温度过高而烧坏过热器。并且，锅炉内蒸汽温度过高，会直接影响锅炉的安全性，以及整个机组的正常运行。若汽包水位过低，则会导致锅炉内的循环被破坏，最终，由于水量过少而造成温度过高而损害锅炉和其他机组设备。因此，需要通过分散控制系统（DCS）来实现汽包水位的自动控制。如今，基本上采用串级三冲量给水控制，由于它引入了蒸汽的流量和给水流量信号，对快速消除、平衡水位都有着非常显著的效果，已被电厂广泛采用。

2.4设备的自动保护控制技术

控制保护系统通过测量系统和预警系统的布置，实现对设备进行保护和其他自动的功能。测量系统有动态数据的分析、信号和频率的监测、锅炉电压和电流、温度等的实时监控，控制电厂锅炉和其他机组的平稳运行，是企业安全生产和经营的最基本保障。设备的运行难免会遇到各种故障，这些障碍如果不及时消除，势必会对设备造成一定的影响。电厂的设备一般价值比较大，若造成设备的故障或破坏，经济影响也非常大。因此，在故障出现时，立即采用设备的自动保护功能，以通过切断电源或者自动暂停的形式保护机组的设备。目前，相关的控制技术构成主要为：第一，网络通信的可靠性、实时性；第二，测量技术和预警技术的相融合；第三，系统从测量提供的数据进行分析，挖掘数据背后的深层信息，从而提前判断设备的运行趋势，规避风险；第四，自动辨别异常的运行特征，并自动分析故障模式，提供为技术人员作为参考。

2.5分布式控制系统的技术

分布式控制系统是热工自动化技术的核心部分，目前在各电厂都得到了非常广泛的应用。分布式控制系统主要借助计算机的局域网。计算机的出现，是一项伟大的发明，随着计算机的普及化，它已经贯穿到我们的日常生活和工作中了。电厂的锅炉控制、设备的参数控制等都离不开计算机。在锅炉运行中，使用计算机的联动，可以有效对发电机组进行控制，并且，通过计算机的局域网络，构建各个不同机组的有效连接，从而构建成网络化控制系统。这种控制技术，需要进行大量的程序进行处理机组的数据，对于计算的处理系统也有一定的要求。这些处理的数据，为电厂的机组工作提供了必不可少的依据，从而降低了风险的发生，保证机组的正常运行。另外，由于计算机对数据的监控和分析，优化了工序，从而提高了锅炉的利用率，以及减少相关的设备，提高电厂企业的经济收益。

结束语：

我国的科学技术正处于不断创新和进步的阶段，许多新的材料、新的技术、新的工作原理被不断的创造出来，从而制造出了变送器、传感器等高科技产品，促进了控制装置和系统的不断发展。对于电厂热工自动化技术的发展趋势，一定是有关于环保节能，可持续发展的目标，早日实现自动化控制系统的全面一体化。

参考文献：

[1]李宁.浅谈如何提高电厂热工自动化水平[J].科技与创新.2018（17）

[2]李思阳.电厂热工自动化系统检修常见问题分析及处理[J].现代工业经济和信息化.2018（18）

[3]曲振远.电厂热工自动化水平提升措施[J].南方农机.2018（15）