盧希

江蘇徐塘發(fā)電有限責(zé)任公司 江蘇邳州 221300

1 熱工自動控制系統(tǒng)的組成

1.1 DCS 系統(tǒng)

DCS 系統(tǒng)可以對電廠鍋爐，發(fā)電機(jī)組等設(shè)備進(jìn)行實時的控制和檢測，如果遇見異常還會進(jìn)行自動報警，這樣能夠有利于危險情況的及時發(fā)覺和處理，真正使得電廠的運行實現(xiàn)自動化控制。

1.2 SIS 系統(tǒng)

SIS 系統(tǒng)完成生產(chǎn)過程的監(jiān)控，性能計算和分析、生產(chǎn)調(diào)度、生產(chǎn)優(yōu)化等業(yè)務(wù)過程，為電廠管理層的決策提供真實、可靠的實時運行數(shù)據(jù)和科學(xué)、準(zhǔn)確的經(jīng)濟(jì)性指標(biāo)。通過真實運行數(shù)據(jù)的分析和比較，方便提出科學(xué)、合理的決策方案，使電廠管理層的經(jīng)營決策更具科學(xué)性。SIS 系統(tǒng)實現(xiàn)了電廠的管控一體化，是實現(xiàn)電廠整體效益的提高、信息技術(shù)的提升和穩(wěn)定、經(jīng)濟(jì)運行的基礎(chǔ)[1]。

1.3 MIS 系統(tǒng)

MIS 系統(tǒng)是一個由人、計算機(jī)及其他外圍設(shè)備組成的能進(jìn)行信息的收集、傳遞、存儲、維護(hù)和使用的網(wǎng)絡(luò)管理系統(tǒng)，主要用于管理需要的記錄，并對記錄數(shù)據(jù)進(jìn)行相關(guān)處理，將處理信息及時反映給電廠管理者。

2 熱工自動控制技術(shù)在電廠的應(yīng)用

2.1 DCS 系統(tǒng)的應(yīng)用

DCS 系統(tǒng)的控制算法豐富，集連續(xù)控制、順序控制和批處理控制于一體，可實現(xiàn)串級、前饋、解耦、自適應(yīng)和預(yù)測控制等先進(jìn)控制，并可更方便的加入所需的特殊控制算法。我國的DCS 產(chǎn)品和技術(shù)在高端工業(yè)自動化領(lǐng)域不斷打破國外壟斷，其控制核心技術(shù)，已在300/600/1000MW 各種等級機(jī)組上獲得廣泛應(yīng)用。“爐- 機(jī)-電- 輔- 仿” 一體化DCS 控制使得電廠生產(chǎn)層數(shù)據(jù)流暢、監(jiān)控便利、管理精細(xì)，檢修維護(hù)方便；以非線性預(yù)測控制、狀態(tài)重構(gòu)、內(nèi)?？刂频认冗M(jìn)算法為基礎(chǔ)的超超臨界機(jī)組協(xié)調(diào)控制方案，能夠有效提高電廠機(jī)組控制與運行性能；通過先進(jìn)控制與優(yōu)化、生產(chǎn)過程優(yōu)化，可以改善機(jī)組參數(shù)運行品質(zhì)、優(yōu)化運行方式與定值，提高機(jī)組效率，降低機(jī)組供電煤耗，減少排放生成，實現(xiàn)電廠節(jié)能減排。以世界首套“1000MW 二次再熱超超臨界機(jī)組控制系統(tǒng)” 為例，由北京國電智深控制技術(shù)有限公司自主研發(fā)，是一套涵蓋電廠主控、輔控、公用及仿真機(jī)系統(tǒng)的智能控制（DCS) 系統(tǒng)，綜合運用常規(guī)控制、預(yù)測控制、非線性控制等技術(shù)形成了主蒸汽溫度/ 再熱蒸汽溫度控制、機(jī)爐協(xié)調(diào)控制、三級旁路控制、安全運行保護(hù)控制等控制策略；其自主研發(fā)的機(jī)組自動起停控制系統(tǒng)（APS）實現(xiàn)了機(jī)組啟停過程的全程自動化；基于二次再熱機(jī)組的靜動態(tài)特性和運行工藝原理，建立了整套機(jī)組的仿真模型和高精度、全激勵仿真系統(tǒng)平臺，使控制策略設(shè)計、調(diào)試、仿真試驗、運行人員的操作培訓(xùn)成為可能[2]。該DCS 系統(tǒng)符合清潔能源高效燃煤技術(shù)“高效率低排放”的行業(yè)發(fā)展方向，采用多種先進(jìn)的現(xiàn)代控制技術(shù)解決被控參數(shù)多，交叉耦合性強(qiáng)、大時延大時滯突出、安全性要求高等控制難題。

2.2 自動控制

①基于鍋爐效率最優(yōu)的風(fēng)燃比優(yōu)化。鍋爐燃燒過程中保持最佳風(fēng)燃比是提高鍋爐效率和經(jīng)濟(jì)性的關(guān)鍵措施。優(yōu)化氧量定值，以鍋爐效率最高為優(yōu)化目標(biāo)，結(jié)合鍋爐運行工況中熱效率與空氣系數(shù)的特定關(guān)系曲線，利用最優(yōu)控制理論，尋求不同負(fù)荷狀態(tài)下的最佳風(fēng)燃比，實現(xiàn)鍋爐經(jīng)濟(jì)穩(wěn)定燃燒。②制粉系統(tǒng)預(yù)測控制。正壓直吹式制粉系統(tǒng)是一個典型的多變量非線性時變系統(tǒng)。各控制量和被控量之間存在著嚴(yán)重的耦合關(guān)系，控制量擾動大，被控量滯后嚴(yán)重，基于經(jīng)典PID 設(shè)計的控制方案難以實現(xiàn)制粉系統(tǒng)的解耦控制。③主蒸汽溫度預(yù)測控制。應(yīng)用主汽溫預(yù)測控制功能，提高鍋爐汽溫控制的魯棒性，提升汽溫控制精度，實現(xiàn)鍋爐變負(fù)荷情況下，減少汽溫波動幅度，延長過熱器設(shè)備壽命，降低鍋爐爆管風(fēng)險，節(jié)約機(jī)組運行維護(hù)費用[3]。同時減少減溫水噴量，提升鍋爐運行效率，進(jìn)一步降低機(jī)組供電煤耗。

2.3 重要參數(shù)測量

①先進(jìn)在線測量技術(shù)應(yīng)用。煙氣成分在線測量系統(tǒng)。將SCR入口和出口CEMS 系統(tǒng)中的CO、NOx 濃度、O2 含量等參數(shù)的實時測量數(shù)據(jù)送到優(yōu)化控制器系統(tǒng)，為智能控制提供可靠測量參數(shù)。②重要參數(shù)軟測量。測量計算結(jié)果應(yīng)用到相關(guān)控制回路中，可降低機(jī)組煤耗，提高運行效率。③鍋爐CT。鍋爐CT 技術(shù)根據(jù)聲學(xué)測溫原理， 對爐膛溫度進(jìn)行非接觸式測量， 實現(xiàn)爐膛溫度場的可視化和在線檢測，聲波測點布置對鍋爐本體不造成任何破壞，充分利用鍋爐現(xiàn)有的觀火孔和短吹預(yù)留孔[4]。

3 熱工自動控制技術(shù)的發(fā)展

3.1 機(jī)組APS 控制

APS 功能是實現(xiàn)電廠機(jī)組全過程自動啟動和全過程自動停運的綜合管理、控制系統(tǒng)。結(jié)合智能全程控制技術(shù)，在控制范圍、智能化程度等方面進(jìn)行完善，實現(xiàn)機(jī)組自動啟停控制、管道注水到機(jī)組滿負(fù)荷的給水全程智能控制、自動并退泵及出力自動平衡功能的送/ 引風(fēng)機(jī)全程智能控制、給水/ 燃料/ 汽機(jī)旁路協(xié)調(diào)自動熱態(tài)清洗智能控制、升溫升壓過程燃料自動智能控制、具有凝結(jié)水母管壓力自適應(yīng)能力的除氧器水位全程智能控制、凝結(jié)水輔助調(diào)頻智能控制等全程自動控制[5]。

3.2 現(xiàn)場總線

現(xiàn)場總線（FCS）采用了智能設(shè)備，使現(xiàn)場設(shè)備具有通信能力，設(shè)備之間可直接傳送信號，因而控制系統(tǒng)的功能可不依賴于控制室里的計算機(jī)或控制器，直接在現(xiàn)場完成，實現(xiàn)了徹底的分散控制，是數(shù)字化電廠的重要組成。在工業(yè)應(yīng)用方面，智能駕駛、智能制造，已進(jìn)入到現(xiàn)代化工廠、無人工廠，大量的機(jī)械手和機(jī)器人已經(jīng)比比皆是。智能安防、智能交通、智能醫(yī)療，已步入人民的生活。智能電力是未來的發(fā)展趨勢。

4 結(jié)語

熱工自動控制技術(shù)的應(yīng)用在降低成本、增加效益、提高企業(yè)競爭力，甚至在促進(jìn)健康有效的經(jīng)濟(jì)發(fā)展方面發(fā)揮著重要作用。為的是實現(xiàn)更加安全、高效、清潔、低碳、靈活的生產(chǎn)目標(biāo)。