劉金元

中國(guó)能建安徽電力建設(shè)第一工程公司

淺談火電廠熱工自動(dòng)化中智能控制的應(yīng)用

劉金元

中國(guó)能建安徽電力建設(shè)第一工程公司

電力行業(yè)的快速發(fā)展，使得很多電力企業(yè)對(duì)電廠的智能控制和自動(dòng)化水平提出了新的要求，不但要實(shí)現(xiàn)智能化，而且還要確保生態(tài)、高效。原有的方法已經(jīng)無(wú)法跟上電廠熱工自動(dòng)化的腳步。電力企業(yè)想要擁有生態(tài)、高效的智能控制技術(shù)就必須做到理論聯(lián)系實(shí)際。首先要掌握智能控制方面的理論，包括它的發(fā)展概況、智能控制的模式和方法。這樣才能更好的為實(shí)際應(yīng)用提供理論上的指導(dǎo)。在實(shí)際應(yīng)用中，要引進(jìn)先進(jìn)的智能控制技術(shù)，并將應(yīng)用進(jìn)行推廣。從而更好地促進(jìn)電廠熱工自動(dòng)化的發(fā)展。

電廠；熱工自動(dòng)化；智能控制；應(yīng)用

1 智能控制的發(fā)展和應(yīng)用

智能控制在我國(guó)第一次出現(xiàn)專(zhuān)業(yè)化的術(shù)語(yǔ)是在20世紀(jì)70年代，國(guó)外在此方面的研究應(yīng)用已經(jīng)取得了良好的成果，發(fā)展水平也比較高，在實(shí)踐方面取得的突破已經(jīng)能夠滿(mǎn)足電廠的熱工自動(dòng)化生產(chǎn)要求，推動(dòng)了社會(huì)經(jīng)濟(jì)生活的快速發(fā)展。由于智能控制在我國(guó)的起步時(shí)間較晚，對(duì)這方面的研究還處在較低的階段，因此智能控制在我國(guó)未來(lái)一段時(shí)間內(nèi)仍然屬于電廠的熱工自動(dòng)化應(yīng)用發(fā)展的方向。智能控制具有的系統(tǒng)特點(diǎn)、研究?jī)?nèi)容的多樣性導(dǎo)致了其在實(shí)際的應(yīng)用范圍比較廣泛，研究的目標(biāo)也是多種多樣。綜合概括起來(lái)主要有以下幾點(diǎn)：1)工業(yè)控制領(lǐng)域中的智能機(jī)器人控制應(yīng)用；2)模糊控制技術(shù)；3)智能控制的方法和理論的研究。智能控制在電廠的熱工自動(dòng)化應(yīng)用主要是通過(guò)智能控制的理論作為基礎(chǔ)，與實(shí)際的生產(chǎn)方式進(jìn)行結(jié)合，加強(qiáng)實(shí)際生產(chǎn)過(guò)程中應(yīng)用的適應(yīng)性和調(diào)整的靈活性方面能力，進(jìn)一步促進(jìn)電力企業(yè)的生產(chǎn)水平提高和發(fā)展的步伐加快。對(duì)不同的系統(tǒng)進(jìn)行整合覆蓋，進(jìn)行兼容的復(fù)合控制模式的生產(chǎn)運(yùn)用和新模式下智能控制模式的研究與改進(jìn)，并將其實(shí)際運(yùn)用。

2 智能控制研究現(xiàn)狀及控制技術(shù)

2.1 智能控制的研究現(xiàn)狀分析

電廠的熱工自動(dòng)化生產(chǎn)，離不開(kāi)智能控制的輔助。智能控制在實(shí)際的生產(chǎn)過(guò)程中，不僅加快了電廠自身的發(fā)展腳步，同時(shí)也促進(jìn)了生產(chǎn)工藝和技術(shù)的革新，保證了電廠能夠?yàn)樯鐣?huì)提供生產(chǎn)生活所需的電量需求，促進(jìn)了經(jīng)濟(jì)和社會(huì)的快速有序發(fā)展。智能控制采用的規(guī)范化、智能化管理可以有效地提高電廠熱工自動(dòng)化應(yīng)用中的技術(shù)安全系數(shù)，保證生產(chǎn)過(guò)程的安全高效。因此對(duì)智能控制在電廠熱工自動(dòng)化中的應(yīng)用展開(kāi)研究，具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。智能控制由研發(fā)至投入使用擁有一百多年的歷史。電子科技不斷進(jìn)步，智能控制與計(jì)算機(jī)程序相結(jié)合，針對(duì)不同的應(yīng)用方向，在設(shè)計(jì)理念上不斷的發(fā)展進(jìn)步。操作系統(tǒng)向簡(jiǎn)單、快捷、高效的方向發(fā)展。國(guó)家在智能控制技術(shù)的研發(fā)上加大了資金投入，擴(kuò)展技術(shù)的運(yùn)用范圍。電廠運(yùn)轉(zhuǎn)的控制系統(tǒng)復(fù)雜多變，將科技智能的設(shè)備運(yùn)用在生產(chǎn)控制中，可提高工作效率，這一技術(shù)的理念是在高科技的運(yùn)行模式下進(jìn)行完善的，實(shí)現(xiàn)對(duì)電力系統(tǒng)以及生產(chǎn)車(chē)間的操控。這一工作體系基于傳統(tǒng)理念之上，進(jìn)行優(yōu)化改革，研究的內(nèi)容具有未知性，因此可以解決對(duì)于傳統(tǒng)方式復(fù)雜難辦的問(wèn)題。

2.2 智能控制技術(shù)的應(yīng)用方向

電廠熱工自動(dòng)化為無(wú)人員參與的工作系統(tǒng)，因此智能控制技術(shù)需要完成多項(xiàng)生產(chǎn)職責(zé)。自動(dòng)化技術(shù)降低了對(duì)勞動(dòng)力的需求，在提高發(fā)電廠運(yùn)行的安全穩(wěn)定性的同時(shí)大范圍提升了經(jīng)濟(jì)效益。其主要的應(yīng)用方向如下：

2.2.1 自動(dòng)控制。在電廠熱工自動(dòng)化控制中主要涉及自動(dòng)調(diào)節(jié)、自動(dòng)控制流程以及遠(yuǎn)程控制。自動(dòng)控制的運(yùn)用實(shí)現(xiàn)了對(duì)設(shè)備運(yùn)行進(jìn)行自動(dòng)調(diào)節(jié)的效果，為系統(tǒng)運(yùn)行提供安全、簡(jiǎn)便的條件。

2.2.2 自動(dòng)檢測(cè)。自動(dòng)檢測(cè)指利用自動(dòng)化儀表測(cè)量系統(tǒng)運(yùn)行所需的各種數(shù)據(jù)，包括溫度、成分、流量、濕度等物理化學(xué)計(jì)量。通過(guò)對(duì)其進(jìn)行測(cè)量，自動(dòng)檢測(cè)熱工參數(shù)對(duì)機(jī)組正常運(yùn)行進(jìn)行保障，從而達(dá)到系統(tǒng)自動(dòng)運(yùn)行的目的。同時(shí)，其本身也能根據(jù)檢測(cè)結(jié)果進(jìn)行參數(shù)調(diào)整，為報(bào)警以及收益計(jì)算等提供了有利條件。

法拉利812 Superfast和邁凱倫720S兼具了極高的車(chē)速和無(wú)與倫比的彎道操控性，并且它們還非常適合長(zhǎng)距離駕駛。對(duì)于那些希望驅(qū)車(chē)橫跨歐洲大陸的有錢(qián)人來(lái)說(shuō)，如何在兩者之間取舍才是最為艱難的選擇。

2.2.3 自動(dòng)保護(hù)。自動(dòng)保護(hù)是自動(dòng)檢測(cè)應(yīng)用的延伸，通過(guò)檢測(cè)機(jī)制激發(fā)自動(dòng)保護(hù)功能，對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行還原調(diào)整，保證運(yùn)行安全。當(dāng)生產(chǎn)條件無(wú)法恢復(fù)時(shí)便自動(dòng)啟用暫停功能，阻止因設(shè)備異常引起的生產(chǎn)錯(cuò)誤，避免事故的嚴(yán)重化，維護(hù)了電廠權(quán)益。

2.2.4 自動(dòng)報(bào)警。在檢測(cè)、保護(hù)的基礎(chǔ)上，自動(dòng)報(bào)警利用紅燈燈光以及警報(bào)聲進(jìn)行異常狀況的通知，向工作人員傳達(dá)危險(xiǎn)信息，有利于保護(hù)工作人員的安全。另一方面，也利于設(shè)備系統(tǒng)的及時(shí)維修，保障生產(chǎn)過(guò)程長(zhǎng)久的能用性，消除安全隱患。

3 電廠熱工自動(dòng)化中智能控制的應(yīng)用

針對(duì)智能控制系統(tǒng)的特殊性和復(fù)雜性，在實(shí)踐中需要從實(shí)際情況入手，對(duì)影響因素進(jìn)行分析，考慮到控制形式的具體要求，發(fā)揮控制機(jī)制的最大化作用。以下將對(duì)智能控制在電廠熱工自動(dòng)化中的應(yīng)用進(jìn)行分析。

3.1 鍋爐燃燒過(guò)程的智能控制系統(tǒng)應(yīng)用

從現(xiàn)階段鍋爐燃燒過(guò)程的控制來(lái)看，大體可以包含如下三類(lèi)方法：第一類(lèi)是通過(guò)實(shí)時(shí)分析鍋爐燃燒參數(shù)，然后由經(jīng)驗(yàn)豐富的鍋爐管理員來(lái)對(duì)鍋爐燃燒情況進(jìn)行及時(shí)調(diào)整；第二類(lèi)是通過(guò)構(gòu)建鍋爐實(shí)時(shí)監(jiān)控系統(tǒng)，采用機(jī)械化方式來(lái)對(duì)鍋爐燃燒參數(shù)進(jìn)行實(shí)時(shí)采集和分析，然后為進(jìn)一步采取鍋爐燃燒調(diào)整策略提供數(shù)據(jù)支撐；第三類(lèi)是通過(guò)智能算法來(lái)對(duì)鍋爐燃燒參數(shù)進(jìn)行智能分析，然后根據(jù)實(shí)際情況對(duì)鍋爐燃燒過(guò)程進(jìn)行精細(xì)化控制。上述三類(lèi)方法是在不同技術(shù)條件下產(chǎn)生的，而鍋爐燃燒過(guò)程的智能控制無(wú)論是在降低污染排放和鍋爐管理員勞動(dòng)強(qiáng)度，還是在提高火電廠鍋爐運(yùn)行效率和綜合經(jīng)濟(jì)效益等方面，都具有顯著優(yōu)勢(shì)。

在鍋爐燃燒過(guò)程的智能控制方面，實(shí)際運(yùn)用中的一大熱點(diǎn)就是將智能控制嵌入到傳統(tǒng)控制方法中，例如將傳統(tǒng)PID控制與通過(guò)專(zhuān)家知識(shí)總結(jié)的模糊控制相結(jié)合，通過(guò)專(zhuān)家知識(shí)在實(shí)際運(yùn)行中直接作用于PID參數(shù)的調(diào)節(jié)，來(lái)構(gòu)成專(zhuān)家知識(shí)自適應(yīng)PID控制器。此種方法將眾多專(zhuān)家豐富的經(jīng)驗(yàn)和知識(shí)直接作用于鍋爐燃燒控制系統(tǒng)，因此更能反映出實(shí)際工況的工作需求，在未來(lái)將有較大的應(yīng)用前景。

3.2 過(guò)熱溫度控制中智能控制系統(tǒng)的應(yīng)用

鍋爐中的溫度是否適宜是電廠正常運(yùn)行的重要限制因素之一。在電廠的生產(chǎn)過(guò)程中，鍋爐的溫度未能得到有效控制而造成的安全問(wèn)題屢見(jiàn)不鮮，可見(jiàn)鍋爐溫度在很大程度上存在著嚴(yán)重的安全隱患，對(duì)電廠的安全有著不可忽視的影響。如何有效控制鍋爐溫度成為電廠生產(chǎn)過(guò)程中的難點(diǎn)重點(diǎn)問(wèn)題，傳統(tǒng)方式的弊端已經(jīng)無(wú)法被忽視或者彌補(bǔ)，因此要實(shí)現(xiàn)對(duì)電廠鍋爐過(guò)熱溫度的有效控制，智能控制技術(shù)呼之欲出。

智能控制系統(tǒng)采用模糊管理的模式對(duì)溫度進(jìn)行監(jiān)控，當(dāng)鍋爐中溫度超過(guò)了規(guī)定標(biāo)準(zhǔn)，智能控制系統(tǒng)將自動(dòng)實(shí)現(xiàn)對(duì)熱量供給的控制，保證了鍋爐內(nèi)溫度始終維持在一個(gè)穩(wěn)定的水平，有效解決了鍋爐溫度過(guò)熱的弊端，保障電廠工作的順利開(kāi)展。鍋爐自動(dòng)控溫系統(tǒng)對(duì)自身滯后時(shí)間以及慣性進(jìn)行調(diào)整，高效提高了智能控制系統(tǒng)對(duì)鍋爐溫度的適應(yīng)性，為工作開(kāi)展又增加了一重保障。智能控制在鍋爐溫度過(guò)熱問(wèn)題中的應(yīng)用，大大降低了由其引發(fā)的安全問(wèn)題，同時(shí)其自身的熱量控制真正實(shí)現(xiàn)了資源的節(jié)約使用、能源的合理利用，不僅節(jié)約了生產(chǎn)成本，對(duì)電廠的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力也有明顯的提升。

3.3 在給水加藥中智能控制系統(tǒng)的應(yīng)用

電廠在傳統(tǒng)的給水加藥管理中存在嚴(yán)重的不足，嚴(yán)重阻礙了電力生產(chǎn)的進(jìn)程，導(dǎo)致資源過(guò)剩未能被合理應(yīng)用的情況尤為突出。在智能控制技術(shù)中，模糊控制技術(shù)在給水加藥的管理中起到了至關(guān)重要的作用，解決了傳統(tǒng)模式下存在的多種問(wèn)題，有效實(shí)現(xiàn)了對(duì)電動(dòng)旋轉(zhuǎn)控制器的智能控制。自動(dòng)化加藥作業(yè)的有序進(jìn)行、給水作業(yè)的有效供應(yīng)促進(jìn)了電廠熱工自動(dòng)化的進(jìn)程，滿(mǎn)足了電力供應(yīng)的需求。

3.4 在單元組負(fù)荷中智能控制系統(tǒng)的應(yīng)用

智能控制系統(tǒng)本身比較特殊，在應(yīng)用階段，考慮到現(xiàn)有負(fù)荷形式的具體要求，需要及時(shí)對(duì)各項(xiàng)案例進(jìn)行分析，根據(jù)自動(dòng)化負(fù)荷控制裝置的具體要求，對(duì)各項(xiàng)應(yīng)用指標(biāo)進(jìn)行分析，進(jìn)而滿(mǎn)足智能系統(tǒng)的要求。在智能單元控制系統(tǒng)中，單元機(jī)組本身發(fā)揮重要的作用，其本身具有比較強(qiáng)的抗干擾的能力，在精準(zhǔn)度測(cè)試的階段，必須對(duì)控制形式進(jìn)行有效的分析，以應(yīng)用現(xiàn)狀為基礎(chǔ)，提升技術(shù)的適用性，進(jìn)而更有效的提升系統(tǒng)運(yùn)行速度。由于單元組的精準(zhǔn)度是有限的，只有做好自動(dòng)改善工作，才能滿(mǎn)足系統(tǒng)設(shè)計(jì)趨勢(shì)。

3.5 在分系統(tǒng)中智能控制系統(tǒng)的應(yīng)用

基于現(xiàn)有控制系統(tǒng)的特殊性，以熱工自動(dòng)化應(yīng)用形式為例，中儲(chǔ)式制動(dòng)控制系統(tǒng)本身起到重要的作用，考慮到自動(dòng)化熱工智能體系的要求，可以數(shù)學(xué)模型為基礎(chǔ)，更好的接受信號(hào)，電廠熱工自動(dòng)智能提醒能減少對(duì)模糊語(yǔ)言線(xiàn)性因素的影響，進(jìn)而保證熱工程自動(dòng)化技術(shù)的應(yīng)用廣泛性，從不同的角度提升電廠經(jīng)濟(jì)效益?？紤]到分系統(tǒng)的指標(biāo)要求，在實(shí)踐階段，需要對(duì)誤差網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)形式進(jìn)行分析，可以將全部的大系統(tǒng)作為基礎(chǔ)，考慮到動(dòng)態(tài)特征或者特性領(lǐng)域?qū)I(yè)知識(shí)的要求，對(duì)被控制對(duì)象的特征領(lǐng)域進(jìn)行有效的分析，進(jìn)而保證控制效果的有效性。分系統(tǒng)的控制流程，如圖1所示。

圖1 頻率控制系統(tǒng)的流程分析

3.6 在汽輪機(jī)中智能控制系統(tǒng)的應(yīng)用

汽輪機(jī)相關(guān)控制系統(tǒng)和常規(guī)控制系統(tǒng)間存在一定的聯(lián)系，考慮到功能系統(tǒng)的要求，需要對(duì)轉(zhuǎn)速控制功能，負(fù)荷體系及轉(zhuǎn)速等進(jìn)行有效的控制。功能控制系統(tǒng)分為三個(gè)方面：一是，轉(zhuǎn)速的控制，根據(jù)并聯(lián)網(wǎng)的指標(biāo)要求，并網(wǎng)前要對(duì)轉(zhuǎn)速控制流程進(jìn)行分析，按照流程要求進(jìn)行處理，對(duì)負(fù)荷體系進(jìn)行有效的控制。二是，機(jī)組的控制，不同機(jī)組控制系統(tǒng)對(duì)自動(dòng)設(shè)計(jì)案例有不同程度的要求，可以通過(guò)負(fù)荷控制功能對(duì)其進(jìn)行約束。三是，閥門(mén)的控制，可以以轉(zhuǎn)速功能和負(fù)荷體系為基礎(chǔ)，對(duì)閥門(mén)控制流程進(jìn)行對(duì)比。

4 電廠熱工自動(dòng)化智能控制技術(shù)的應(yīng)用保護(hù)

4.1 進(jìn)行全面調(diào)試，提高系統(tǒng)安全性

對(duì)電廠熱工自動(dòng)化設(shè)備的運(yùn)行情況進(jìn)行檢測(cè)與調(diào)試是設(shè)備安裝后的第一要?jiǎng)?wù)。設(shè)備在初次安裝使用時(shí)，由于安裝流程、安裝技術(shù)等原因的影響，在能否正常使用、能否安全使用方面存在很大的不確定性。同時(shí)，硬件設(shè)備的運(yùn)行情況對(duì)整個(gè)電廠生產(chǎn)系統(tǒng)的可靠性有著密切而深遠(yuǎn)的影響。鑒于此，進(jìn)行調(diào)試工作至關(guān)重要，不可忽視。而在調(diào)試時(shí)，需要著重進(jìn)行對(duì)硬件設(shè)備的跟蹤監(jiān)測(cè)，檢測(cè)合格的設(shè)備才能投入正式生產(chǎn)中使用，提高系統(tǒng)安全性。

4.2 優(yōu)化元件設(shè)備，提高系統(tǒng)穩(wěn)定性

元件設(shè)備的優(yōu)質(zhì)與否就如大樓的磚瓦強(qiáng)度是否高，如果元件設(shè)備的材料、技術(shù)不成熟，存在明顯的缺陷，那電廠熱工自動(dòng)化控制技術(shù)的設(shè)計(jì)與構(gòu)建都會(huì)受到不利的影響。要保證系統(tǒng)的穩(wěn)定性，選用成熟優(yōu)質(zhì)的元件以及技術(shù)必不可少。另一方面，隨著技術(shù)的不斷發(fā)展，需求的不斷提高，電廠熱控系統(tǒng)的復(fù)雜性也越來(lái)越高，隨之對(duì)熱控元件的可靠性也有更高的要求，因此，選用優(yōu)質(zhì)的元件設(shè)備更加重要。

結(jié)語(yǔ)

智能控制在電廠的熱工自動(dòng)化系統(tǒng)建設(shè)中具有重要的促進(jìn)作用，通過(guò)智能控制系統(tǒng)的實(shí)際應(yīng)用，可以有效地促進(jìn)電廠的日常生產(chǎn)，提高了電力企業(yè)的經(jīng)濟(jì)收益，為經(jīng)濟(jì)建設(shè)的快速發(fā)展起到了保障作用。智能控制模式最然取得了明顯的成果，但是在電廠的熱工自動(dòng)化中還存在著一些不足，需要電廠的決策者這方面進(jìn)行較多精力的投入，促進(jìn)電廠自動(dòng)化系統(tǒng)的建設(shè)，提高電廠的實(shí)際自動(dòng)化生產(chǎn)的步伐，為我國(guó)經(jīng)濟(jì)做出更大的貢獻(xiàn)。

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