內(nèi)蒙古國華準格爾發(fā)電有限責任公司 萬海英

傳統(tǒng)火電廠的控制方式是利用PID控制系統(tǒng)來進行控制的，但由于火電廠的大容量機組在工作中常出現(xiàn)一些延緩與干擾，導致傳統(tǒng)PID系統(tǒng)工作效率不高，不能適應火電廠的發(fā)展。因此火電廠需使用智能控制系統(tǒng)來提高工作效率，實現(xiàn)快速發(fā)展。相關管理人員需要認識到智能控制在火電廠自動控制中運用的重要性，加強智能控制的運用。

智能控制是指在沒有人為干預的情況下，能自主驅動智能機器來實現(xiàn)控制目標的自動控制技術?？刂评碚撘延幸话俣嗄甑臍v史，從現(xiàn)代控制理論進入到智能控制理論，從經(jīng)典控制理論進入到大系統(tǒng)理論，智能控制是現(xiàn)代控制理論的進一步拓展。隨著經(jīng)濟的快速發(fā)展與科學技術水平的不斷提高，信息技術得到了大力的發(fā)展。在信息技術的推動下，智能控制逐漸成為控制系統(tǒng)的主流，在控制系統(tǒng)中占據(jù)主要地位。智能控制理論是多個學科共同交叉的成果，它雖然沒有經(jīng)典控制理論那樣成熟與完善，但所作出的貢獻是巨大的。目前智能控制逐漸被各行各業(yè)所應用，智能控制理論也在實踐中不斷的完善與發(fā)展。

1 火電廠中主要的控制方式

1.1 專家系統(tǒng)

是人工智能的一個分支，指一個或一組在一些特定領域范圍內(nèi)運用大量專家知識與推理方法來解決復雜問題的一種人工智能，能將一些專家知識與經(jīng)驗整合到計算機中，使計算機在工作時能實現(xiàn)模擬人類專家的推理思維。專家系統(tǒng)能帶來巨大的經(jīng)濟效益與社會效益，在人工智能領域中占據(jù)著重要的地位，由知識庫、推理機、綜合數(shù)據(jù)庫等部分構成，能夠解決大量的難題與困難。專家系統(tǒng)控制是火電廠的其中一種控制方式，相關操作人員可設立設備的溫度、壓力的上限與下限，當溫度與壓力超過與低于設立的數(shù)據(jù)，系統(tǒng)會自動地發(fā)出指令并及時糾正系統(tǒng)中出現(xiàn)的問題，對系統(tǒng)進行調(diào)整，確保系統(tǒng)的正常運行[1]。

1.2 模糊系統(tǒng)

是指輸入、輸出和狀態(tài)定義在模糊集上的系統(tǒng)，是確定性系統(tǒng)的拓展與推廣。1965年美國自動控制專家提出模糊子集，模糊系統(tǒng)、模糊規(guī)劃、模糊控制等加大了模糊系統(tǒng)理論的應用。模糊系統(tǒng)起初是針對不能精準量化、難以建立核準模型的對象實施的一種控制。但隨著信息技術的不斷發(fā)展，模糊系統(tǒng)逐漸成為控制系統(tǒng)不確定性的重要方式。該系統(tǒng)在火電廠中應用廣泛，相關人員即使沒有精準的數(shù)據(jù)也可實現(xiàn)自動控制。只需將收集到的模糊信息傳入到模糊系統(tǒng)中，讓模糊系統(tǒng)模擬人類思維，利用相關的經(jīng)驗來分析數(shù)據(jù)，達到控制效果。

1.3 遺傳算法

是進化算法的其中一種分支，是計算機數(shù)學中用于解決最佳化的搜索算法。進化算法主要是借鑒了進化生物學中的一些現(xiàn)象，如雜交、突變、遺傳等才發(fā)展起來的。1975年美國教授提出了遺傳算法，它是一種尋優(yōu)方法，能自動地獲取最優(yōu)方式和優(yōu)化工作方法，但這只適用于局部優(yōu)化，不能實現(xiàn)全局優(yōu)化。遺傳算法是一種通用的解決搜索問題的方法，適用于各種問題，同時能夠實現(xiàn)多個問題的處理，提高解決問題的效率。在使用遺傳算法時，首先需組成一組候選解，其次根據(jù)某些設定條件來測算這些候選解的適應度，并放棄與保留一些適應度，然后對保留的適應度進行調(diào)整與優(yōu)化，生成新的候選解（圖1）。

圖1 遺傳算法操作流程

1.4 神經(jīng)網(wǎng)絡系統(tǒng)

是一種應用類似于大腦神經(jīng)突觸聯(lián)結的結構進行信息處理的數(shù)學模型。神經(jīng)網(wǎng)絡是由多個節(jié)點聯(lián)結而成，它的運行方式是受到生物的神經(jīng)網(wǎng)絡的啟發(fā)，然后利用數(shù)學統(tǒng)計方法與信息技術網(wǎng)絡來組成神經(jīng)網(wǎng)絡系統(tǒng)。神經(jīng)網(wǎng)絡系統(tǒng)經(jīng)過長時間的研究才得以開發(fā)出來，1943年在心理學家與數(shù)學邏輯學家的共同努力下，神經(jīng)網(wǎng)絡與數(shù)學模型被建立起來，稱為MP模型。在MP模型的研究下發(fā)現(xiàn)了單個神經(jīng)元也有邏輯功能，從此開啟了人工神經(jīng)網(wǎng)絡研究時代。

1984年美國物理學家開始了神經(jīng)計算機的研究工作，推動了神經(jīng)網(wǎng)絡的研究。1986年各大發(fā)達國家開始了人工神經(jīng)網(wǎng)絡的研究，推動了研究的高潮。神經(jīng)網(wǎng)絡系統(tǒng)在火電廠中應用廣泛，受到了相關管理人員的青睞。神經(jīng)系統(tǒng)可通過火電廠的感應器來對各種設備進行監(jiān)測，對各種設備進行調(diào)整[2]。

不同控制方式起到的作用不一樣，目前，火電廠主要運用四種控制方式，分別是專家系統(tǒng)、模糊系統(tǒng)、神經(jīng)網(wǎng)絡系統(tǒng)和遺傳算法，本文對不同控制方式進行了匯總，其優(yōu)勢分別如下：專家系統(tǒng)?；趯＜覉F隊的知識儲備、專業(yè)技能與研究經(jīng)驗解決控制問題；遺傳算法。能夠精細地進行局部優(yōu)化，進而實現(xiàn)最優(yōu)方案的選??；神經(jīng)網(wǎng)絡系統(tǒng)。檢測性能好，可實現(xiàn)對設備系統(tǒng)的動態(tài)監(jiān)控；模糊系統(tǒng)。對數(shù)據(jù)信息精準性的需求較低，可實現(xiàn)系統(tǒng)的自動調(diào)整。

2 智能控制在火電廠自動控制中的運用

2.1 在主蒸汽溫度控制過程中的應用

主蒸汽溫度的高低影響著火電廠的運行效率，一旦主蒸汽溫度低于或超過標準溫度，會損壞火電廠的機組，造成機組質量不佳、運行速率下降，影響火電廠的經(jīng)濟發(fā)展。因此，主蒸汽溫度不僅是一個監(jiān)測參數(shù)、也是一個控制參數(shù)。相關人員需要根據(jù)機組的運行數(shù)據(jù)與生產(chǎn)目標來設定合適的主蒸汽溫度，將主蒸汽溫度控制在合理的范圍內(nèi)。一般來說，當主蒸汽溫度超過標準可使用減溫水來進行調(diào)節(jié)。但總體來說，控制主蒸汽溫度具有一定的難度與挑戰(zhàn)。

主蒸汽的溫度會隨著機組容量的變化而發(fā)生相應的變化，這時很難保證反饋裝置能夠跟上主蒸汽的溫度變化，影響反饋機制的調(diào)節(jié)效果，甚至可能會出現(xiàn)無法調(diào)節(jié)的現(xiàn)象。同時，主蒸汽的溫度變化沒有規(guī)律且存在延遲的現(xiàn)象，要想對其進行實時監(jiān)控，需耗費大量人力和物力，不利于火電廠實現(xiàn)快速發(fā)展。為合理控制主蒸汽的溫度，將主蒸汽的溫度控制在標準的范圍內(nèi)，需加強智能控制技術的應用：首先，需設計出精準的觀測裝置，讓該裝置對主蒸汽的溫度與動態(tài)特征進行監(jiān)控；其次，需運用遺傳算法與模糊系統(tǒng)對動態(tài)方法進行優(yōu)化，提高監(jiān)測的效果與速率；最后，將遺傳算法、模糊系統(tǒng)與PID系統(tǒng)整合起來，實現(xiàn)對溫度的合理控制[3]。

2.2 在再熱汽溫控制系統(tǒng)中的應用

再熱汽溫控制系統(tǒng)是火電廠的重要運行系統(tǒng)，對火電廠的發(fā)展起著至關重要的作用。要想將再熱汽溫控制系統(tǒng)控制在合理的范圍內(nèi)，減少該系統(tǒng)出現(xiàn)的誤差，需加強智能系統(tǒng)的運用。再熱汽溫控制系統(tǒng)在運行過程中會出現(xiàn)一定的慣性與延遲性，要想根據(jù)再熱汽溫控制系統(tǒng)的運行變化來進行合理地控制與管控是非常困難的。傳統(tǒng)的控制方法是通過運用PID系統(tǒng)來進行控制的，但PID系統(tǒng)本文的參數(shù)不能夠發(fā)生變化。因此，當再熱氣溫控制系統(tǒng)發(fā)生運行變化時，PID系統(tǒng)可能會出現(xiàn)控制不全面或是控制不及時的情況[4]。

加強智能系統(tǒng)的運用，能夠有效地解決這一問題：一方面，可單純使用模糊系統(tǒng)。模糊系統(tǒng)對于數(shù)據(jù)的精準性沒有太高的要求，它可根據(jù)人的經(jīng)驗與方法來對自動系統(tǒng)進行調(diào)節(jié)。讓自動系統(tǒng)能夠適應再熱汽溫控制系統(tǒng)的變化，并對再熱汽溫控制系統(tǒng)進行控制，并且模糊技術能夠應對較為復雜的情況，這可降低再熱汽溫控制系統(tǒng)的運行風險，減少相關的干擾，保障該系統(tǒng)的安全性能；另一方面，也可將模糊技術與PID系統(tǒng)整合起來，促使PID系統(tǒng)能夠實現(xiàn)自我調(diào)節(jié)，能夠適應再熱汽溫控制系統(tǒng)的運行模式。將模糊技術與PID系統(tǒng)結合起來能夠更大發(fā)揮出兩者的功能，減小再熱汽溫控制系統(tǒng)的運行失誤，提高抗干擾性能。

2.3 在PH控制中的應用

不同物質的PH值是不一樣的，當物質中的PH值過高或者是過低，物質中的酸堿濃度就會發(fā)生改變。火電廠會產(chǎn)生大量的廢水，相關人員需要對廢水進行排放。在排放廢水之前需嚴格控制廢水中的PH值，防止廢水中的酸堿濃度不符合排放的標準。隨意排放廢水會造成環(huán)境污染，影響土質質量。因此，火電廠的相關人員在排放廢水前，需在廢水中加入酸或堿來調(diào)節(jié)廢水中的酸堿濃度，使其達到平衡：首先，需要對廢水進行收集，通過一定的監(jiān)測設備來判斷是否需要加入酸堿。然后需根據(jù)需要的酸堿進行審核并設定投入?yún)?shù)，對PH控制裝置的變頻控制系統(tǒng)輸出控制信號，實現(xiàn)變頻加藥。每加入一次藥就需對廢水中的濃度進行檢測，直到廢水中的濃度符合排放標準，相關的智能設備就會停止加藥。

2.4 在鍋爐燃燒過程中應用

目前來說，有三種控制鍋爐燃燒的方法：第一種方法是通過人工來進行控制?；痣姀S的管理人員需要設立鍋爐燃燒的參數(shù)，然后由經(jīng)驗豐富的鍋爐管理員來看管鍋爐，并對鍋爐的燃燒過程進行調(diào)整。這種方法是傳統(tǒng)的鍋爐燃燒過程看管方法，人工看管鍋爐在一定程度上加大了火電廠的經(jīng)濟支出，不利于火電廠實現(xiàn)經(jīng)濟的快速增長。而且一旦出現(xiàn)在鍋爐燃燒過程中出現(xiàn)什么變故，會對鍋爐管理人員帶來安全隱患，對火電廠造成嚴重的經(jīng)濟損失。

第二種方法是安裝鍋爐監(jiān)控系統(tǒng)，通過機械設備來對鍋爐燃燒情況進行監(jiān)控，這樣既可減少了人力與物力，還能減低安全風險。但監(jiān)控設備僅只能對鍋爐燃燒狀況進行監(jiān)控，不能對鍋爐情況進行及時的處理與調(diào)整。

第三種方法是對鍋爐實現(xiàn)智能控制?；痣姀S的管理人員可利用智能算法來對鍋爐燃燒參數(shù)進行分析，并利用智能設備來對鍋爐燃燒情況進行管控與調(diào)整。例如，可將PID技術與模糊系統(tǒng)整合成PID控制器，這樣模糊系統(tǒng)能夠提高PID技術的適應性與調(diào)整性。同時，在鍋爐燃燒過程中，PID控制器還能夠將大量的經(jīng)驗與知識作用與PID參數(shù)的調(diào)節(jié)上，一旦鍋爐在燃燒過程中發(fā)生了不同的狀況，PID控制器都能使用不同的技術方法來調(diào)節(jié)鍋爐狀況。隨著經(jīng)濟的快速發(fā)展與科學技術水平的不斷提高，信息技術達到了大力的發(fā)展，火電廠需要加強信息技術的運用，將智能化設備與火電廠的運行項目進行整合，實現(xiàn)智能化發(fā)展[5]。

智能化設備的應用比較廣泛，加強智能化設備的運用能夠提高火電廠的生產(chǎn)效率，降低生產(chǎn)風險，提升安全性能。同時，加強智能化設備的使用力度也是順應時代潮流的重要措施，能夠提高火電廠的經(jīng)濟發(fā)展水平，提升火電廠的競爭優(yōu)勢?；痣姀S的管理人員需要加大火電廠的投入力度，引進專業(yè)的技術人才，打造高質量的人才隊伍。同時，還需要建立健全管理制度，實現(xiàn)管理高效，實現(xiàn)火電廠的進一步發(fā)展。

3 結語

隨著經(jīng)濟的快速發(fā)展與科學技術水平的不斷提高，人民群眾對于電能與火能的應用要求越來越高。為了滿足人民群眾的需求、加快火電廠的發(fā)展速率，需要加強智能控制與火電廠自動控制中的運用。實現(xiàn)智能控制對于火電廠的發(fā)展有著至關重要的作用，相關管理人員需要了解智能控制技術的特點與作用，根據(jù)不同的工作項目來使用相應的控制系統(tǒng)。為了進一步加強智能控制技術的應用，需要建立、健全管理制度，打造高質量技術人才，引進先進技術，提高火電廠的生產(chǎn)效率。