郝旭東

內(nèi)蒙古京能電力檢修有限公司

自動(dòng)控制理論在火電廠熱工自動(dòng)化中的應(yīng)用

郝旭東

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自改革開(kāi)放以來(lái)，我國(guó)的電力工業(yè)有了飛速的進(jìn)步，電力生產(chǎn)開(kāi)始引入分散控制以及調(diào)度自動(dòng)化等，有效緩解了短缺的電力供應(yīng)，促進(jìn)國(guó)民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展。但當(dāng)前我國(guó)的電力市場(chǎng)紅人存在一些不足的問(wèn)題，例如，電力供應(yīng)的自動(dòng)化及電氣化水平較低，發(fā)電煤耗大、管理水平差等。電力工業(yè)在其生產(chǎn)過(guò)程中，必須連續(xù)進(jìn)行發(fā)電，為了保證其生產(chǎn)過(guò)程的安全性以及經(jīng)濟(jì)型，就必須采用大量的自動(dòng)化設(shè)備以及技術(shù)，因此，將自動(dòng)控制理論應(yīng)用到火電廠熱工自動(dòng)化中，是具有重要意義的。

自動(dòng)控制理論；火電廠熱工自動(dòng)化；應(yīng)用

在當(dāng)代社會(huì)，自動(dòng)化控制系統(tǒng)被運(yùn)用在多個(gè)行業(yè)之中，并取得了一定的成果。火電廠熱工自動(dòng)化作為一項(xiàng)新興技術(shù)將結(jié)合熱力學(xué)原理，使用智能儀器對(duì)火電廠的相關(guān)參數(shù)進(jìn)行有效的監(jiān)控和測(cè)量。這一行為將有利于企業(yè)的高效運(yùn)作，減少不必要的能源消耗，同時(shí)能夠節(jié)約人力、物力成本，保證機(jī)組的穩(wěn)定運(yùn)行，推動(dòng)火電廠的可持續(xù)發(fā)展。

1 熱工儀表的非線性特性及校正

任何系統(tǒng)都或多或少的存在非線性特性，而火電廠的熱工儀表也不例外，普遍輕重不一的具有非線性特性，該性質(zhì)對(duì)儀表參數(shù)測(cè)量其準(zhǔn)確度以及顯示精確度等都有直接的影響，因此，為了減小熱工儀表的非線性特征給測(cè)量帶來(lái)的誤差，通常采用三種方法來(lái)進(jìn)行調(diào)節(jié)：減小儀表的測(cè)量范圍；采用非線性的顯示刻度；加入非線性的校正環(huán)節(jié)。其中第三種方法是較為重要的方法。校正熱工儀表非線性特性的方法主要分為兩種，一是模擬線性化，二是數(shù)字線性化。模擬線性化指的是在傳統(tǒng)模擬儀表的一出上，通過(guò)機(jī)器原件或是模擬電路來(lái)講儀表輸出的信號(hào)進(jìn)行線性化的處理，實(shí)現(xiàn)線性刻度的模擬現(xiàn)實(shí)，并將其作為自動(dòng)控制裝置信號(hào)。數(shù)字顯性化指的實(shí)在智能儀表的基礎(chǔ)上，對(duì)輸入的信號(hào)進(jìn)行轉(zhuǎn)換，所得到的的數(shù)字量再經(jīng)過(guò)計(jì)算或是查表實(shí)現(xiàn)信號(hào)輸出的線性化，從而實(shí)現(xiàn)線性化的數(shù)字顯示。近幾年，隨著自動(dòng)控制原理中智能控制理論的不斷發(fā)展，且具有能夠適當(dāng)解決非線性問(wèn)題的特點(diǎn)，將其結(jié)合到非線性特性校正的研究工作中，出現(xiàn)了更復(fù)雜和高端的校正方法。

2 自動(dòng)化控制系統(tǒng)發(fā)揮的作用

2.1 進(jìn)行高危作業(yè)

火電廠是一個(gè)安全系數(shù)不高的工廠，在火電廠中有許多人類并不能直接接觸的儀器與場(chǎng)所。而人們又必須對(duì)這些地方進(jìn)行監(jiān)測(cè)與管理，這就會(huì)對(duì)人們的生命帶來(lái)了巨大的威脅。在這些高危場(chǎng)所實(shí)行自動(dòng)化控制可以避免這些問(wèn)題，但是自動(dòng)化控制高昂的成本也是每個(gè)火電廠需要考慮的問(wèn)題。而儀器的維修與使用也是一個(gè)大的問(wèn)題，雖然自動(dòng)化控制可以完成很多的工作，但是自動(dòng)化并沒(méi)有發(fā)展到完全代替人類的程度。

2.2 主蒸汽壓力LQ次優(yōu)調(diào)節(jié)策略

熱慣性強(qiáng)、容量大，這些都是火電廠鍋爐的本質(zhì)特點(diǎn)。因此，在調(diào)節(jié)的過(guò)程中不可避免地會(huì)出現(xiàn)延遲的情況。而延遲會(huì)直接導(dǎo)致調(diào)節(jié)系統(tǒng)的不穩(wěn)定性，對(duì)火電廠鍋爐的運(yùn)作造成了一定的安全隱患。PID調(diào)節(jié)器和Smith預(yù)估器能夠根據(jù)這一具體問(wèn)題進(jìn)行功能上的改善。通過(guò)自動(dòng)控制理論，主蒸汽壓力LQ在優(yōu)化系統(tǒng)的過(guò)程中會(huì)持續(xù)降低延遲的維度，實(shí)現(xiàn)調(diào)控過(guò)程的最優(yōu)。因此，研究人員還建立了e的近似模型，通過(guò)數(shù)學(xué)函數(shù)的表達(dá)式，將有限的維度狀態(tài)進(jìn)行展現(xiàn)。與此同時(shí)，PID調(diào)節(jié)器和Smith預(yù)估器也存在著自身的問(wèn)題，例如，調(diào)節(jié)精度低和魯棒性較弱等，因此，想要實(shí)現(xiàn)最優(yōu)的控制方案需要進(jìn)行線性二次型問(wèn)題的探討，從而優(yōu)化系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)行為。換個(gè)角度來(lái)說(shuō)，工程師想要解決PID調(diào)節(jié)器觀測(cè)精度低的問(wèn)題，必須對(duì)二階慣性環(huán)節(jié)進(jìn)行分析，將延遲環(huán)節(jié)中e的維度系數(shù)降為1，建造主蒸汽壓力的近似模型，將有限維狀態(tài)的空間性觀測(cè)能力與系統(tǒng)的能控性進(jìn)行結(jié)合。除此之外，火電廠的熱工儀表也有一定的缺陷，集中表現(xiàn)為存在非線性特征。因此，我們必須提高儀器儀表的準(zhǔn)確度，這就需要結(jié)合智能控制理論，通過(guò)仿真實(shí)驗(yàn)來(lái)解決具體問(wèn)題。常規(guī)的解決方法有：CMAC神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)校正測(cè)溫傳感器非線性特性法、遺傳算法辯識(shí)節(jié)流式流量?jī)x表非線性特性法等。

2.3 EIC綜合技術(shù)

在傳統(tǒng)的控制技術(shù)中，主要以計(jì)算機(jī)控制、儀表控制和電氣控制為主，且每個(gè)控制技術(shù)之間都是相互獨(dú)立的，無(wú)法實(shí)現(xiàn)彼此的有效結(jié)合，從而導(dǎo)致控制的整體效果顯得有些不盡人意。在這種情況下，EIC控制技術(shù)應(yīng)運(yùn)而生，該技術(shù)實(shí)現(xiàn)了計(jì)算機(jī)控制、儀表控制和電氣控制的有效結(jié)合，大幅度提高了控制效率，為系統(tǒng)的安全運(yùn)行提供了保障。所以，在未來(lái)的時(shí)間里，我們應(yīng)該提高對(duì)EIC綜合技術(shù)的研究力度，并在此基礎(chǔ)上對(duì)其進(jìn)行不斷的優(yōu)化與完善，將其作用在火電廠發(fā)電機(jī)組運(yùn)行中充分發(fā)揮出來(lái)。

2.4 積累高級(jí)算法模式

自動(dòng)化控制發(fā)展到今天，已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了很多技術(shù)上的創(chuàng)新與延伸，而其中就包括積累了大量的高級(jí)算法模式，這些算法模式涉及到生產(chǎn)生活的各個(gè)方面，可以解決很多的問(wèn)題。就如使用較為廣泛的NT6000這樣一個(gè)具有設(shè)備級(jí)的計(jì)算模塊的系統(tǒng)來(lái)說(shuō)，他的功能主要是故障報(bào)警及設(shè)備控制。而這些功能都是基于其算法模式，他們可以計(jì)算出設(shè)備的正常與非正常，也可以通過(guò)計(jì)算模塊對(duì)其進(jìn)行操縱。且該模塊的網(wǎng)絡(luò)通信單元的功能也得到了大力的發(fā)展，這大大提高了這個(gè)系統(tǒng)的準(zhǔn)確率以及效率，對(duì)于及其細(xì)微的變化也會(huì)引起其計(jì)算的變化，從而可以更快的得出指令。而這樣的速度也為人們提供了無(wú)限的先機(jī)與可能，只要報(bào)警及時(shí)，人們就可以快速的對(duì)設(shè)備和儀器進(jìn)行檢測(cè)，從而避免損失與人員傷亡。

隨著自動(dòng)化技術(shù)和自動(dòng)控制理論的不斷成熟和廣泛應(yīng)用，火電廠熱工自動(dòng)化程度也越來(lái)越高，但是隨之而來(lái)的是火電廠運(yùn)行成本、設(shè)備運(yùn)行穩(wěn)定性、技術(shù)更新速度加快，火電廠在國(guó)內(nèi)經(jīng)濟(jì)發(fā)展常態(tài)化的形勢(shì)下，必須不斷地加強(qiáng)自動(dòng)控制理論應(yīng)用和自動(dòng)化設(shè)備的更新，才能保證企業(yè)能夠在激烈的市場(chǎng)化競(jìng)爭(zhēng)中持續(xù)發(fā)展。

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