电厂热工自动控制技术的研究

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摘要：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化技术的构成以及控制技术的方法和存在问题进行了探讨。

Abstract: The traditional control method gradually have already can't keep up with The Times steps, cannot satisfy the modern electric power industry for the unit of the unit required. So, the use of a computer to replace the traditional control method to make unit unit and power generation equipment for intelligent control, is the inevitable trend of the development of power plant. This paper will mainly aims at the composition of the thermal automation technology and control technology method and existing problems are discussed.

关键词：方法 技术 自动控制 智能化 问题

中图分类号：TB486+.3 文献标识码：A文章编号：

一、电厂热工自动化

火力发电厂热工自动化的主要概念是以火力发电过程中数据的测量、信息的处理、设备的自动控制、报警和自动保护为基础，通过自动化系统的控制来达到无人操作的过程。在火力发电厂生产过程中为了使发电设备的安全有所保障，需要对设备进行自动化控制，以避免重大事故的发生，同时也减少了一定的人力资源。一般的火电自动化系统都分为四个子系统，其中以自检系统、控制系统、报警系统、保护系统为主。

二、电厂热工自动化技术构成

1、热工测量技术方面

（1）温度测量，火电厂热工测量控制系统中的温度测量传感器（SENSER），采用热电偶热电阻，少数地方采用其他热敏元件如金属膜（双金属膜）水银温包等作为温度测量的一次元件；（2）压力（真空）测量，传感器为应变原理的膜片，弹簧管，变送器为位移检测原理或电阻电容检测原理，（4-20mA），二次仪表以数显为多；（3）流量测量，以采用标准节流件依据差压原理测量为主，少数地方采用齿轮流量计或涡轮流量计，如燃油流量的测量。大机组中的主蒸汽流量测量许多地方不用节流件，利用汽机调节级的压力通用公式计算得出；（4）液位（料位）测量，液位测量以差压原理经压力补偿测量为主流，电接点，工业电视并用。料位测量以称重式或电容式传感器配4-20mA变送器测量，也有用浮子式或超声波原理。

2、关于DCS

目前大机组的仪控系统大多选用DCS系统。DCS系统在火电厂发电机组控制中的应用已有10多年的历史了，而且正在越来越多地得到应用。DCS系统是相对于计算机集中控制系统而言的计算机（或微机）控制系统，它是在对计算机局域网的研究基础上发展起来的，是过程控制专家们借用计算机局域网研究成果，把局域网变成一个实时性，可靠性要求很高的网络型控制系统，运用于过程控制领域。

三、电厂热工自动化技术应用现状及趋势

1、单元机组监控智能化

单元机组DCS的普及应用，使得机组的监控面貌焕然一新，但是它的监控智能化程度在电力行业却没有多大提高。虽然许多智能化的监视、控制软件在国内化工、冶金行业中都有较好的应用并取得效益，可在我国电力行业直到近几年才开始有所起步。随着技术的进步，火电厂单元机组自动化系统的智能化将是一种趋势。

2、单元机组监控系统的物理配置趋向集中布置

过去一个集控室的概念，通常为一台单元机组独用或为二台机组合用，电子室分成若干个小型的电子设备间，分别布置在锅炉汽轮机房或其它主设备附近。其优点是节省了电缆。但随着机组容量的提高、计算机技术的发展和管理水平的深化，近几年集控室的概念扩大，出现了全厂单元机组集中于一个控制室，单元机组的电子设备间集中，现场一般的监视信号大量采用远程I/O柜的配置方式趋势，提高了机组运行管理水平。

3、APS技术应用

APS是机组级顺序控制系统的代名词在机组启动中，仅需按下一个启动控制键，整个机组就将按照设计的先后顺序、规定的时间和各控制子系统的工作情况，自动启停过程中的相关设备，协调机炉电各系统的控制在少量人工干预甚至完全不用人工干预的情况下，自动地完成整台机组的启停。但由于设备自身的可控性和可用率不满足自动化要求，加上一些工艺和技术上还存在问题，需要深入地分析研究和改进，所以目前燃煤机组实施APS系统的还不多见。

4、过程控制优化软件将得到进一步应用

进一步提高模拟量控制系统的调节范围和品质指标，是火电厂热工自动化控制技术研究的一个方向。虽然目前有关自适应、状态预测、模糊控制及人工神经网络等技术。随着电力行业竞争的加剧，安全、经济效益方面取得明显效果、通用性强、安装调试方便的优化控制专用软件将会在电厂得到亲睐、进一步发展与应用。

四、智能化控制技术的方法

新时代的宠儿计算机监视系统应运而生。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。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。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。

4、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。

五、热工自动化控制技术存在的问题

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。

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。

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。炉机电整体控制。我们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。DCS功能一体化，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。

结语

计算机技术正在迅猛发展，这不仅为我们的生活带来了方便，所以我们更应该结合具体情况，应用现有技术，使得电厂的自动化智能化水平得以提升。

参考文献：

［1］黎宾.智能控制及其在火电厂热工自动化的应用［J］.中国科技信息,2007.

［2］张擎.浅论火电厂热工自动化的现状与进展［J］.科技传播,2010.