关于智能控制在火电厂热工自动化中的应用研究

苏宇琦，赵 锐

华电内蒙古能源有限公司包头发电分公司

关于智能控制在火电厂热工自动化中的应用研究

苏宇琦，赵 锐

华电内蒙古能源有限公司包头发电分公司

随着我国火电厂的不断发展，装机规模不断扩大，传统的依靠人工操作的运作方式在电力生产过程中的弊端越来越凸显。引进以检测与控制系统为主体的热工自动化技术对火电厂进行热力发电生产过程进行控制作业十分迫切。热工自动化通过将火电厂热力发电过程视为相互依存相互作用的复杂系统综合体，对组成系统整体的各个部分进行程序化控制和优化，以实现热工自动化在控制火电发电作业过程的智能效果，从而实现提高效率、降低成本、建设能源消耗的目标。

智能化；火电厂；热工自动化；检测；控制模块

火力发电站一直是我国电力生产的主要构成部分，自建国初期我国第一台6000万瓦火电发电机组在淮南田家庵电厂组装投产，到1978年以10万千瓦火电装机机组为主体的我国电力工业，再到现在的百万千瓦超临界机组，我国火电发电机组始终处于不断的升级换代中。而机组容量的增加和参数的提高，必然会对操作和生产过程监控提出更高的要求。热工自动化就是在这种迫切要求下营运而生的。

一、热工自动化的主要内容

按照功能的不同可以将火电厂热工自动化划分为四个不同的方面，这四个不同的方面主要有自动检测、自动调节、顺序控制、自动保护。

（1）自动检测

自动检测又被称为自动测量。它主要是通过对火力机组以及锅炉汽轮机等设备运行过程中的物理、化学状态进行反映，以便监视电力生产过程中设备的运行情况和趋势。作为发电机组核心部件的锅炉汽轮机往往都装有大量的仪表、变送器和显示仪以及参数记录仪等，这些仪表会通过时时的温度、压力、流量、流速、水位和转速等参数的监测、记录、显示，以便进行必要的操作和控制，从而为机组的安全、经济运行提供有效的保障。随着机组容量的不断增大，参数的日益复杂，现阶段的大型汽轮机自动检测项目也变得越来越多，但最重要的，也是最常见的检测项目主要包括：蒸汽的压力检测、温度检测、真空度检测以及润滑油油压的检测、转子的转速、位移以及转子与汽轮机气缸的相对膨胀程度检测等。

（2）自动调节

汽轮机发电设备的自动维持在规定状态下的工况行为被称为汽轮机发电组设备的自动调节功能。自动调节功能是发电站满足用户对电力供给数量和质量稳定性要求的前提条件。频率作为衡量电厂输送电力商品的重要考核指标，电厂为了获取优质的电力商品，需要将电的频率保持在一定的精度范围内，这就必然要求汽轮机在运行的过程中能够实现转速的自动调节，要求锅炉运行参数保持在特定的范围内，或者按照适用的规律变化。比如，保持气泡水位始终保持在特定的给定值范围内。

（3）顺序控制

工业自动化往往都是通过特定的程序模块对生产过程进行顺序化的加工控制。火电厂电力生产自动化也不例外。火电机组按照预先设定的程序和步骤以及条件，总动的进行生产运行的过程，称之为顺序控制。在火电发电中，顺序控制主要应用与机组的启停、运行和事故的处理。而每一项顺序控制的内容都是根据设备的的现实情况和具体的运行状况而决定的，而顺序控制的先后顺序则是由生产设备的操作次序和条件具体编订的，并且通过自动控制装置来触发实现的。我们成这种通过事先的顺序编订，并通过自动控制装置来触发控制的装置为顺序控制装置。顺序控制装置必备的两大条件分别为逻辑的判断力和联锁的保护功能。

（4）自动保护

再好的机器程序设置也难免会在长期的运行过程中出现问题，出现问题本身不可怕，关键在于问题的出现是否会带来较大的损失。而自动保护功能的主要作用就在于确保设备运行过程中出现故障和异常时，能够及时的报警或者自动联锁动作，从而达到避免设备损坏和伤及人身安全的事件发生。随着机组规模的不断扩大，需要控制的操作项目越来越多，使得电力生产过程变得异常复杂，而作为电力生产的一个庞大整体，其任何一个环节出现问题，势必会造成较为恶劣的影响。为了适应机组在规模和复杂性上的变化，自我保护功能也应当做出更高的提升和改变。

二、热工自动化中的智能模块运用

（1）计算机监视系统模块

计算机监视系统模块在不同的应用环境中有着不同的功能。在分散式的火电机组控制系统中主要用于运行数据的采集，而在中型火电机组中则其主要作用为系统运行的安全监视。电子计算机以较强的信息处理能力和较快的运算速度著称，将其运用于火电热工自动化中，能够极好的实现记忆、比对、判断等逻辑功能的最佳效果。

（2）模拟量控制系统模块

模拟量控制系统模块又被成为自动调节系统模块，该模块主要由调节对象、调节器和调节机构三大部分组成。调节器是实现反馈控制中自动控制某个被控变量的仪表，在这里是指起调节作用的全套仪表，包括了变送、给定、调节、操作和执行等各种部件。现阶段，除了分散控制系统已经包含模拟控制量功能以外，其他的多采取可编程调节器和基地式仪表来实现控制功能。调节对象，顾名思义是指被调节和控制的设备。

（3）开关量控制系统模块

开关控制系统模块主要用于实现锅炉、汽轮机以及发电组的其他辅助设备的启停、开关等操作。比如常见的顺序控制、连锁控制等。从本质上来讲，大型火电厂的自动控制多数都属于开关量控制的范畴，还有很多控制是通过开关量控制和模拟量控制相结合完成的。

三、结语

为了实现火电站热工自动化的智能控制任务，处理其核心的自动装置以外，还应当为其配备专门向自动化装置提供信息的测量仪表以及用于执行自动化装置命令的执行器。随着我国火电装机容量的不断增加，热工自动化水平以及计算机工业操作智能化水平的不断提升，在火力发电厂中,测量系统的显示仪表和控制系统的控制装置的配置,对容量为300MW及以上机组选用分散控制系统,对容量为200MW及以下机组宜选用小型分散控制系统或计算机监视系统与可编程序调节器。

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