自动控制理论在火电厂热工自动化中的技术与应用

自动控制理论在火电厂热工自动化中的技术与应用

孟二亮

(内蒙古霍煤鸿骏铝电有限责任公司电力分公司内蒙古霍林郭勒市029200)

摘要：采用先进的热工自动化产品后不但可大幅度提高电厂的安全性,避免出现非计划停炉停机的重大事故,而且可极大地提高电厂的经济效益。本文对自动控制理论在火电厂热工自动化中的应用进行了探讨，仅供参考。

关键词：热工自动化；控制；火电厂；应用

一、自动控制理论概述

说到控制的含义，从字面的说明来看，是在实际的活动实践当中，对活动进行有目的有计划的操作和引导，只在让自己的实践活动在自己规划的范围内进行。对活动进行控制的根本目标在于提升整个系统的质量和功能水平或者实现自己的既定目标。主要控制途径是信息的收集和处理并将通过处理的信息作用于自己的实践活动。根据人为活动的参与情况，整个控制大类可以划分为人工控制和自动控制。从现在的具体情况来看，大多控制都是自动控制。从自动控制的具体组成部分来看，自动控制的主要部分包括控制理论和实际的控制装备。自动控制理论是自动控制装备进行有效运行的理论前提，自动控制装备是整个自动控制理论的具体应用，二者相互影响，相互促进。本文主要进行了控制理论中自动控制部分的研究和探讨，在此基础上进行实例探讨。

二、自动化控制系统作用

2.1架构模式

大多数自动化控制系统以PLC为核心，通过控制器与网络组成了自动化系统，而且可以向上扩展为管理系统。而DCS的核心架构模式也是分布式控制系统，不仅可以使用正常的DCS控制器，也可以兼容PLC等多种类型的控制器。

2.2算法模块

我国已经对自动控制理论进行了大量的研究，而且也获得了一些高级算法模块。目前常用的NT6000设备模块，就可以通过一个模块实现设备的控制与故障报警功能，而网络通讯中也可以通过该模块进行信息传递，使软件开发速度得到有效提升。每个设备模块均可按照0.5K逻辑量进行计算，而PLC在同样要求下，其使用的繁琐性就有较大增长了。DCS设计的主要方向就是系统需求，所以在处理这些问题时，经验较为丰富。

2.3火电企业结构

我国电力供应体系不断进行优化，各种宽松的制度代表了我国节能降耗的信心，而火电企业也将不断进行结构改革。在“十一五”提出了关闭小型火电厂的目标，而完成“十一五”发展目标后，我国需要关闭大多数4000万千瓦以下的小型火电厂，这种情况下，电力工业结构将发生非常大的改变。通过“十一五”计划，火电建设将继续向优化资源分配的目标发展，实现西电东送计划。而“十一五”期间，火电行业效益将呈现出下降趋势，而企业获得的经济效益也会出现较大变化。

三、自动控制理论的应用

3.1应用效果

热工自动化的核心就是自动控制，而实现这种要求则需要运用控制、热能工程、智能仪器、计算机信息等技术共同组成，实现热力学参数的检测与控制，从而实现生产全过程的控制、调度、管理等功能。通过正确的自动控制理论，可以提高火电厂生产的安全性，增加火电厂经济效益。通过锅炉、汽机、辅助设备的自动控制，可以使机组更加适应工况变化，保证设备可以在安全、经济的环境中运行。

3.2理论发展

近年来自动化技术发展速度不断提升，而热工自动化技术也得到了较大的发展。在新理论、新材料、新工艺的影响下，各类新型传感器不断出现，而控制系统与装置技术水平也得到了明显的提升，新型控制理论与策略不断出现，在生产过程中获得了更多的成果。

3.3改进控制逻辑

在改进控制逻辑时，应该通过综合比较方法完成系统的整体优化，通过容错逻辑设计，找出在火电厂运行过程中可能发生故障的设备，从而实现控制逻辑的优化与完善，并且可以通过预先设置的措施降低逻辑失效几率，通过良好的逻辑优化模式，可以使系统具有良好的技术优势，方便后期推广。

3.4热工自动化技术

通过热工自动化技术，可以有效降低火电厂生产成本与能源消耗，对企业提高经济效益有着非常明显的作用。热工自动化技术不仅可以提高火电企业的经济效益，也是实现我国节能降耗、可持续发展战略目标的关键因素。

四、DCS的主要发展方向

4.1自律分布式系统结构

在火电厂热工发展过程中，非常重要的一项控制系统就是自律分布式控制系统，这种系统可以满足自律可控性，又可以满足自律可协调性。自律可控性指的是如果有问题或者故障出现于系统中的任何一个部件系统，那么其余系统除了可以自我保护，还可以控制自身系统；自律可协调性指的是如果有问题出现于任何系统中，企业系统就可以对自身工作状态进行协调控制。相较于目前的DCS，自律DCS具有很大的差异，目前主要有层次分布型系统和水平分布型系统两种，如果有问题出现于前者的上位子系统内，调节功能是无法由下位子系统来完成，但是下位子系统可以进行局部控制，这样自律控制性就得到了实现；后者的部分子系统中出现了问题，并不影响到其他系统的正常工作，但是在这种情况，信息无法在各个系统中实现交换，这样虽然协调性可以实现，控制性却无法满足。如果采用传统的集中式系统，因为控制器只有一个，那么就会出现诸多问题。

4.2EIC综合技术

EIC分别是三个装置的简称，分别是电气控制装置、仪表控制装置和计算机控制装置，在传统的发电控制中，这三个装置都是独立的，安装也是分别进行的，而如今随着科学技术的革新，国家开始应用了EIC综合技术，有机结合了三种装置，在规划时，可以由DCS来统一进行；在未来一段时期内，还需要进行深入的研究，从配套软件和硬件方面来努力，并且设计相关的编码，应用到综合系统组，来提高综合技术的控制能力。

4.3现场总线

通过研究发现，在DCS发展中，非常重要的一个方向就是现场总线FB，FB作为一条重要的通信线路，由DCS所控制，可以将那些干扰以及不良影响给排除掉。通过FB可以有效连接现场的所有智能设备，比如智能变送器、智能执行机构等等，这样控制电缆的数量就可以得到大大的减少，以往通过长线传输出现的各种问题也可以得到有效减少，比如信号不良、信号差异等。通过现场总线的应用，可以更好的管理系统结构，提高现场设备运行的智能化程度，更好的维护发电控制设备。

4.4过程仪表控制

随着DCS的广泛使用，常规控制仪器只有较小的使用范围，目前在大型机组上设置的仪器表数量越来越少，记录表也不再安装。如今开始应用IGS，也不需要将仪表盘应用在现代中央控制室。今后一段时期的发展趋势是在FB支持下，对各种智能变送器以及智能器等进行使用，这样就可以促使仪器更好的运行；这些装置可以找出在设备运行过程中以及设备停止运行过程中所出现的任何问题，并且进行分析和解决，促使仪器在一个良好的环境内运行。在社会飞速发展过程中，环境问题日益严重，环境保护已经被提上了日程，出现了越来越多的仪器来监控发电厂污染物的排放量，但是这些设备有着比较复杂的结构，并且需要较高的造价成本，那么就会增加实际使用和维护的难度。并且因为这些技术面世不久，在专业技术人才方面还比较的缺乏，我国也没有详细介绍这些先进的仪器，那么就会对设备的广泛应用产生限制作用，不仅会造成大量的资金和人力的浪费，还会威胁到环境，需要引起相关人员的重视。

结束语

热工自动化技术是一项非常重要的控制技术，也是我国坚持节能降耗，实现可持续发展的重要手段。为了提高自动化系统的技术水平，需要加强智能化、透明化、无线化、一体化的技术水平，不断实践新的控制测量方法，简化复杂与繁琐的操作方法，构建出操作简单、维护方便的新型热工自动化系统。

参考文献:

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