火电厂自动化控制系统应用与研究

[摘要]电力生产需要自动化系统和智能化网络，要立足于火力电厂的生产、管理和系统特点，以自动化技术应用为契机，建立自动化技术的骨干体系和网络系统，充分利用自动化技术在结构、信息、系统和功能上的优势，加速智能火力电厂的建设进程，有效提升火力电厂的自动化水平，实现自动化技术的配置作用，形成火力电厂应用自动化技术创新的策略和方法，有效提高火力电厂的经营、管理水平。

[关键词]火力电厂；自动化；控制系统

火电厂作为我国主要电力能源，火电厂的自动化水平的高低直接影响火力发电的生产效率，因此对火力发电热工自动化控制新技术的探讨研究具有重要意义。自动控制技术、智能控制技术以及现场总线控制技术的快速发展使得火力发电热工自动化控制技术有了很大的改变。自动化控制新技术在火力发电中应用将增加电能生产效率与提高火电厂运行可靠性。

一、自动化技术的成本优势

自动化技术可有效覆盖火力电厂各主要生产过程和基础性环节，可全面控制燃料的燃烧效率、机组的运行状态、电力生产的效果。火力电厂可以通过自动化技术的应用降低发电成本，提高石油与煤等主要燃料的燃烧效率，降低火力电厂生产的能耗水平，提升火力电厂经济和成本上的竞争优势。同时，自动化技术可以调节火力电厂中机组、锅炉、汽轮机三者之间的运行关系，使运行状态更加合理，彼此之间的协作更加顺畅。此外，自动化技术还可以降低火力电厂生产和管理成本，通过自动化的生产、控制、防护和管理，可有效提高電力生产效能，提高火力电厂生产效果，提升火电的投入与产出比，进而提升投资效益，降低不必要的损失和浪费。

二、自动化控制技术的应用

（一）现场总线控制技术

现场总线控制系统简称FCS作为一种在工业控制以及企业的数据通信与传输的重要单元，在现代控制系统中起了不可缺少的作用。FCS在火力发电厂中刚刚兴起，其应用将逐渐取代传统的分散控制系统（DCS），相比于DCS，FCS的系统结构具有开放性、成本低以及结构优良等优势，FCS的应用将大大地提高了火电厂热工控制性能与效率。常见的FCS结构体系主要由生产管理层（MNET）、监控网络层（SNET）、控制网络层（CNET）等组成。操作员站以及工程师站主要对生产过程进行监视、系统维护、操作以及管理。

（二）过程仪表控制

随着火电厂中DCS系统的广泛应用，常规控制仪器应用单位逐渐缩小。当前，发电厂一些大型机组上的仪器数量不断较少。在未来的一段时期，借助FB会大大增加智能器及智能变送器的应用率，为各种仪器安全、稳定运行创造良好条件，即，可在不影响设备正常工作的条件下，实现对设备异常的检测，及时反映给管理人员，使其采取针对性措施加以解决。同时，当前人们的环保意识不断提高，各个生产领域越来越注重环保，火电厂生产中难免产生一些对环境不利的物质，因此，环境监测仪器在火电中的应用比例不断增加，不过就当前来看，这些仪表价格较为昂贵，对火力发电厂而言是不小的投入，而且这些仪器的维护难度较大，因此，我国应注重火电厂中环境监测仪表的研究，不断进行技术攻关，研制适合我国火电厂生产的环境监测仪表，降低这些仪表的应用成本，提高火电厂有害物质排放量，促进火电厂长远、可持续发展。

（三）智能控制系统

（1）锅炉燃烧过程控制；锅炉燃烧过程控制主要是通过监控层对锅炉的燃烧状态进行数据采集与监测，根据监测的数据采用智能算法进行智能分析，常用智能算法有人工神经网络、多级可拓、模糊控制、专家系统等，利用智能算法计算状态参数进行对PID控制的参数调节，从而实现锅炉燃烧的智能控制，提高锅炉的控制效率与控制的可靠性。（2）温度智能控制；锅炉温度智能控制主要是对锅炉汽温的控制，锅炉的汽温时变性较强，传统的控制方法不能适应大型火力发电厂的发展，对大型的火力发电厂控制效果不理想。目前常用的汽温智能控制技术主要有汽温模糊控制技术和神经网络智能汽温控制技术，在智能汽温控制技术的应用下，对大型火力发电厂的锅炉汽温控制中能够在不同负荷下具有良好的控制效果。（3）智能给水控制；目前大型发电厂的锅炉设备比小型发电厂增加了许多，传统的给水控制容易出现给水不足或者给水缓慢等现象，为了拥有一个较精准以及可靠的给水控制方式，多层神经网络的自适应PID智能给水控制方式将引入到火力发电锅炉给水控制能，该方式不仅简化了传统的给水控制系统结构，还极大地提高的给水控制系统的可靠性与稳定性。

三、结语

总之，（1）火电厂中应用的热工自动化控制涉及很多子系统及设备类型，要求火电厂进行长远规划，保证各子系统设计的合理性，应用性能优良的仪器设备，为热工自动化控制目标的实现奠定坚实基础。（2）当前火电厂中热工自动化控制的实现主要体现在自动检测、自动控制、自动报警、自动保护等方面，要求管理人员各仪器参数的合理设置，确保其自动化功能的顺利实现。同时，我国还应立足热工自动化控制在火电厂中的应用实际，加强热工自动化控制未来发展研究，准确把握未来发展趋势，把握最佳技术革新实际，促进火电厂长远、稳步发展。