火电厂热工自动控制技术及应用

火电厂热工自动控制技术及应用

摘要：众所周知，长时间的延迟、严重的非线性和频繁的扰动，几乎是每一个传统单元机组所共有的特性。随着时间的推移，这种传统的控制方法渐渐地已经不能跟上时代的脚步，不能满足现代电力工业对于单元机组的要求了。所以，利用计算机取代传统控制方法来使单元机组及发电设备得到智能化的控制，已经是火电厂发展的必然趋势。本文就将主要针对热工自动控制技术以及其于火电厂的应用进行探讨。

关键词：火电厂，自动控制，应用，智能化，问题

1.引言

回顾历史，早在80年代初期，我国就引进了300.600mw机组，并研究了其制造技术，同时又通过技贸结合或与外国公司合资生产的方式，引进了国外先进的火电厂的检查仪表和过程控制装置，因此使我国火电厂发电度过了以往仪表品种不全，控制装置可靠性低，同时稳定性又差的难关。基本上满足了我国火力发电的需求。

2．热工自动化控制技术的现状

随着计算机电子技术的迅速崛起，集成电路技术如雨后春笋般地发展起来，外国公司也因此推出了以微处理器作为基础的分散控制系统，英文名称distributed control system, 简称dcs。这种控制系统具有分散控制，管理集中的特点。由于其在应用后获得好评，因此为了满足我国电力事业的进一步发展，又先后引进了近13种分散控制系统。它们是n-90(infi-90)、wdpf、hiacs-3000、

max-1000、tdc-3000、midas-8000、procontrol-p、t-me、t-20、contronic-e、mod-300、centum、i/a系列等。

3．计算机在火电厂的应用

然而随着时代的进步，原有的分散控制系统技术也已渐渐不能满足社会发展的需要。不负众望，新时代的宠儿计算机监视系统应运而生。众所周知，在80年代初期的时候，计算机制造业在我国还是处于基本的主机研发阶段，不能与国外的技术相提并论。因此，想要根据我们设备的实际情况开发出一套属于我们自己的自动化

控制系统更是难上加难。但是，我们的工人不畏艰难，以总结外国电站应用计算机的经验的基础上，加上国产计算机研发工作的飞速发展，先后完成了ｐｄｐ１１系统以及其它几款以微机为主机的系统。随后我们又引进了美国foxboro公司生产研发的ｆｏｘ１／ａ计算机，实现了我国火电厂的数据采集和处理的功能。

渐渐地，我国的计算机自动化控制系统日趋成熟起来，现在的智能化控制技术主要分为以下几个方法：

（1）分层递阶的自动化控制方法；分层递阶的自动化控制是大系统控制一种非常重要的手段。对于那些较为复杂的系统来说，采用这种分层递阶的控制方式，能够化复杂为简单，这样能够使系统易于管理。分层递阶的架构按照自动化程度的高低分为三个等级：一、组织级；二、协调级；三、运行控制级。

（2）专家的自动化控制。其实所谓的专家系统，就是指专家的系统理论同控制理论的方法和技术的一种有机结合。并且使计算机

能够在一种不确定的环境中，模仿专家的智能从而实现对发电机组设备的控制。专家控制系统亦可以分为两类：一是专家控制系统，另一种是专家式控制器。由于专家式控制器相较于专家控制系统来说拥有结构简单，造价又低的特点，因此，专家式控制器被广泛应用于电力事业当中。

（3）模糊控制。早在１９６５年，ｚａｄｅｈ教授就提出了模糊集理论，而后又由英国的ｍａｍｄａｎｉ以其为基础，成功地将其应用于蒸汽机和锅炉上，进而使模糊理论集得到了实际的应用。随着时间的推移，模糊控制日渐精益的发展并被广泛的应用于火电厂发电设备。模糊控制系统，简而言之就是以比较模糊的数字、语言表示形式和模糊的逻辑思维规则，并且辅助于计算机而实施的一种自动化控制系统。模糊控制得以广泛应用主要是因为它具有很强的鲁棒性，这种特性使传统的控制方法中那种非线性和大延迟得到轻松解决。模糊控制系统采用的是不精确的推理过程，它仿照人类的思维方式，依据经验和数据，来处理一些较为复杂的问题。

（4）神经网络自动控制系统。神经网络，按照字面的理解就是使计算机模拟人的大脑神经的结构和相应的功能，通过模拟这些来处理和传递信息。

（5）智能复合自动控制系统。每一种自动控制系统都有其自身的利与弊，那么智能复合控制技术就是将这些自动控制系统的缺点摒除，优点并处。就目前来说，世界上比较成功的复合式智能控制系统主要有：模糊神经网络控制系统，专家模糊控制系统和模糊滑

模控制系统。

火电厂热工自动控制技术是保证火电厂安全生产的重要措施，同时也减轻了人们的劳动强度。自动控制技术在火电厂中的应用主要分为以下几种：.1、过热气温控制 2、燃炉燃烧过程控制4．热工自动化控制技术存在的几个问题

虽然自动控制技术尤其多种优点，但是在生产及其应用过程中也是存在着问题的。

4.1 自动化水平问题。火电厂设备的自动化水平，主要由以下几个条件决定：（１）发电机组在设备中占据的地位以及整个电网对发电机组所提出的要求；（２）发电机组本身的可控制性以及能够承受的负荷变化的能力；（３）测量仪表和控制装置的品种以及质量；（４）人类对于自动化控制系统的设计能力；（５）安装和调试。而且自动化控制系统在最终到底能否达到我们想要的效果，还取决于火电厂本身的管理体制和运行过程中的维护水平。

4.2单元机组的整体控制与dcs的一体化。炉机电融为一体是单元机组的技术特点，在采用ｄｃｓ技术之后，由于ｄｃｓ技术的高度可靠性，使其有条件的与自动化控制系统有机地结合在一起，使新的单元机组运行格局得以实现。

4.2.1 炉机电整体控制。在过去国内的电站建设过程中，发电设备、变压器机组以及发电厂用电系统的监控是独自成为一条线路的，这么多年来，电厂的设备在集中控制方面都是要求与炉机是分开的。形成这种状态的主要原因是发电站在运行过程中实行了炉机

电分开管理的体制。那么如今，如果我们能够将其河滨为一个整体来管理，不仅有助于我们对于电厂的管理，更加有助于我们对于机组设备的调度。

4.2.2 dcs的功能覆盖面的一体化。ｄｃｓ功能一体化，可以简单理解为以ｄｃｓ为主体，通过网络通信来实现数据的传输与共享，进而达到使系统简化，减少对设备的操作，从而使值班人员的监视面减少，提高工作效率。

5．自动化的效益

计算机作为自动化控制系统的一种工具，自然不能由于它的应用而影响了机组正常运行的安全性和经济性。因为自动化控制系统的目的就是为了使机组能够安全经济运行。自动控制系统的效益可以分为三方面：

5.1 保证机组设备的正常运行。自动控制系统是发电机组不可缺少的组成部分。尤其是具有现代发电机组主心骨之称的大容量机组设备，因为它的系统非常复杂，需要监视的操作指令和信息量也是相当多的。例如一台４００mw、700mw的发电机组，它的总信息量大约为5000~6000点，操作指令高达1300个左右。如果全部靠人工来完成，将是一项十分庞大的工程，并且很难能够保证发电设备的安全运行。因此，从这个方面来看，自动化于发电厂的运行效益有直接的联系。

5.2安全效益。这里说的安全效益主要是指两个方面：一是减少停机的次数；二是它能够在机组设备出现停机故障时根据神经模糊