关于智能控制技术在火电厂热工自动化的应用研究
田大伟
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田大伟,. 关于智能控制技术在火电厂热工自动化的应用研究[J]. 能源学报,2022.1. DOI:10.12721/ccn.2022.157124.
摘要:
火电厂是我国电能源的主要来源,而火电厂自动化水平则决定着其自身的运转效率及各类设备应用的可靠性,因此,对火电厂热工自动化控制技术进行研究是非常有必要的。本文进一步阐述了火电厂热工自动化控制新技术以及火电厂热工自动化控制的发展方向。
关键词: 智能控制技术火电厂热工自动化应用研究
DOI:10.12721/ccn.2022.157124
基金资助:

1引言

火电厂是我国电能源的主要来源,而火电厂自动化水平则决定着其自身的运转效率及各类设备应用的可靠性,因此,对火电厂热工自动化控制技术进行研究是非常有必要的。结合现状来看,火电厂热工自动化已经在我国有了初步的发展,但根据现有研究资料进行分析不难看出,这一领域主要的讨论方向仍是对传统热控自动化技术的改造,即使部分火电厂有意愿通过热工自动化控制新技术进行改造,也很难做到有据可依。为了针对这样的状况进行改善,本文将针对火电厂热工自动化控制新技术进行深入探讨。

2火电厂热工自动化控制新技术

2.1现场总线控制技术

现场总线实际上就是一种通信总线,主要应用于智能化现场设备及自动化系统之中,这一类总线具备开放式、数字化、多节点等特点。结合这一定义,现场总线控制系统主要是指将自动化系统内的传感器、控制器等通过现场控制网络连接起来,进而以网络通信的形式完成信息传输,最后实现对各硬件设备的协调,即自动化控制。对于火电厂热工自动化控制来说,这一系统相较于传统的分散控制系统主要具备以下优势:

(1)开放性。现场总线控制系统具备开放性特点,在实际应用过程中,传感器测量、工程量处理与控制都将能通过现场设备完成,也就是说,火电厂可以结合自身需求对各种功能模块进行选择,并在此基础之上完成控制系统的构建,确保这一系统能最大化的发挥出辅助作用。

(2)互操作性。火电厂热工自动化控制需要对热工过程涉及到的温度、压力、流量、料位等多项参数进行检测和控制,以此来保障火电厂能在安全、高效的环境下运行。结合这一点,火电厂热工过程及控制系统中涵盖的设备及仪表种类是非常多的,现场总线控制系统能辅助不同设备及仪表之间相互传输数据,并确保这些设备都能“理解”接收到的数据的含义,进而做出正确响应。

2.2智能控制技术

上文中已经提到,火电厂热工控制系统结构较为复杂,涵盖的设备和仪表数量较多,而对于部分大型火电厂来说,各类设备及仪表自身在结构上就具备非常高的复杂性,若仍使用传统控制办法,那么延迟、误控等现象就很有可能导致设备出现故障,甚至出现安全问题。通过智能控制技术的应用,上述问题将能得到有效的制约和解决。结合火电厂主要的热工过程来说,智能控制技术主要作用于以下2方面。

(1)对锅炉燃烧过程的控制。对火电厂锅炉燃烧过程的控制应将重点放在提升燃烧效率、降低环境污染等方面,对于这样的要求来说,传统控制办法很难实现对锅炉燃烧状态的精确控制,而在人工神经网络、模糊控制等技术的辅助之下,锅炉燃烧过程中所产生的各类数据将能得到有效的采集和监测,进而在此基础之上实现对锅炉燃烧状态的精确控制,保障火电厂锅炉燃烧的经济性和安全性。

(2)对温度的控制。锅炉汽温具备较强的时变性,传统控制办法难以应对大型火电厂的运转需求,火电厂热工控制系统将能更好的针对不同负荷下的锅炉汽温进行控制,以此来保障大型火电厂的高效运转。

2.3先进控制策略

传统的控制方式主要是基于被控对象精确数学模型构建的,而对于本文所讨论的问题来说,火电厂热工过程具备非线性、动态突变性以及不确定性等特点,那么制效果必然也会因此而受到影响。先进控制策略能有效的针对这一类无法使用精确数学模型描述的对象进行控制,本文主要针对以下两类先进控制策略及其在火电厂热工控制中的应用进行介绍:

2.4自适应控制

从定义上来说,自适应控制主要是指在系统运转过程中对被控系统的参数或指标进行测量,结合测量结果调整控制参数,保障被控系统能处于最佳运行状态之下。在实际应用过程中,这一控制策略将能根据火电厂热工过程参数变化自发的调整控制器参数,实际的控制效果自然能得到更好的保障。在实际应用过程中,预测控制将利用预测模型预估过程未来的偏差值,进而在此基础之上优化当前最优控制策略。通过这一控制策略的应用,系统综合控制性能将能得到有效提升。

3火电厂热工自动化控制的应用

在火电厂热工自动化过程中,主要运用的就是自动化控制系统,这需要应用热能控制系统、智能设备、计算机控制、信息化技术等合作完成。通过对热工参数的监测以及管控,是对火电厂发电全过程进行控制管理的前提条件,因此通过在火电厂中应用自动化控制理论,可以有效的提高发电工作的安全性、稳定性。

3.1信息控制系统

火电厂的自动化控制过程就是通过计算机设备以及其他辅助技术对发电设备进行全面稳定的控制,也就是建设自动化信息控制系统。其中DCS系统就是较为常用的自动化控制系统,这一系统主要是采用分散式控制,拥有较高的数据控制功能,但是DCS系统的成本造价过于高昂,很难做到在火电厂全面应用DCS系统,因此会在一些对控制系统稳定性要求不高的位置设置PCL系统作为辅助。

3.2高级算法

在自动化控制系统中拥有许多高级算法模块,有的控制系统中出现了可以针对系统故障进行自动报警以及自动维护的设计功能,能够进一步的增加火电厂发电的安全性以及工作效率。当前很多自动化控制系统都采用0.5k的逻辑计算总量来对发电设备进行计算控制,而这需要设置更多的计算模块来完成PCL系统的控制工作,因此PCL系统在存在着一定程度的应用问题需要解决,才能保证使用的稳定性。

4火电厂热工自动化控制的发展方向

4.1数字化发电

随着火电厂的不断发展进步,数字化发电理论已经成为当下人们研究的重点,通过对发电设备的一体化控制,将MIS以及SIS这两组数据进行整理和管控,实现将火电厂的发电管理、设备控制、实时监控以及移动办公等功能整合为一体化系统中。真正实现火电厂的资源、设备、人员的统一化管理。在数字化发电系统中优化火电厂的产业链整合效果。

4.2SIS自动化控制系统

当前火电厂的热工自动化系统中已经完善了初级的数据资料库的建设工作,正在朝着数据控制应用阶段发展。一些火电厂已经开始对SIS数据进行检测、控制,但这种形式的管理还没有达到对SIS控制系统真正的全面运用,还需要很长的时间人们才能彻底掌握这一控制系统的功能。

4.3未来的发展方向

当前我国的许多火电厂都在使用国际品牌的自动化控制系统,火电厂热工自动化还处于引进国外技术的阶段,很多DCS系统都被国际品牌所垄断,国产的自动化控制系统还处于较低的发展水平。因此需要加强对热工自动化控制技术的研究力度,不断发展我国自己的热工自动化控制技术。

结束语:

总而言之,综上所述,本文主要针对现场总线控制技术、智能控制技术等新型自动化控制技术在火电厂热工过程中的应用进行了详细论述,并从自动控制、自动检测、自动保护等方面对此类技术在火电厂中主要的应用方向做了分析。在后续发展过程中,火电厂必须能进一步将各类新型自动化控制技术重视起来,在原有基础之上提升火电厂热工控制系统自动化水平,实现火电厂的高经济性、高安全性运行。

参考文献:

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[2] 潘晶,郑庆元.火电厂热工自动化中智能控制模式的运用[J].电子技术与软件工程,2017(06):130.

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