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摘要：随着智能控制理论和计算机通讯技术等相关学科的发展，智能控制在电厂热工过程控制中将发挥着越来越重要的作用。本文旨在研究新型智能控制系统及其在热工过程控制中的应用，具有重要的理论意义和广泛的工程实用价值。
关键词： 智能控制 电厂热工 自动化 应用
中图分类号：TK122 文献标识码：A 文章编号：
前言
我国的电力工业目前的发展十分的迅速，比较大的容量火力发电机组也是逐渐成为电网中的一个骨干的机组。对单元机组的提出了更高的要求是由于我们必须保证单元机组的每时每刻都要正常的运行，且必须保持高度的安全性和经济性。每一个单元机组都有大迟延和严重的非线性以及扰动的频繁的特点，对于传统的控制方法来说，它们目前已经不能满足电网对机组的一些要求了，所以先进的智能化控制策略必须将要取代常规的控制策略，先进的智能控制策略将会成为火电厂控制发展的一个趋势。
一、热工自动化的内容
热工过程自动化主要包含自动检测、自动调节、顺序控制、自动保护4 个主要方面。
1自动地检查和测量反映生产过程运行情况的各种物理量、化学量以及生产设备的工作状态, 以监视生产过程的进行情况和趋势,称为自动检测。锅炉汽轮机装有大量的热工检测仪表, 包括测量仪表、变送器、显示仪表和记录仪表等, 它们随时显示、记录、积算和变送机组运行的各种参数,如温度、压力、流量、水位、转速等,以便进行必要的操作和控制,保障机组安全、经济地运行。目前,大型汽轮机的自动检测项目包括:蒸汽压力和温度、真空度、监视段抽汽压力、润滑油压、调速油压、转速、转子轴向位移、转子与汽缸的相对热膨胀、汽轮机振动、主轴挠度、轴承温度与润滑油温度、推力瓦温度等许多项目。
2自动维持生产过程在規定的工况下进行,称为自动调节。电力用户要求汽轮机发电设备提供足够数量的电力和保证供电质量。电的频率是供电质量的主要指标之一。为了使电频率维持在一定的精度范围内,就要求汽轮机具备高性能的转速自动调节系统,锅炉运行中,必须使一些能够反映锅炉工作状况的重要参数维持在规定范围内或按一定的规律变化,如维持汽包水位给定值和保证锅炉的出力满足外界的要求。
3根据预先拟定的步骤和条件, 自动地对设备进行一系列的操作,称为顺序控制。顺序控制主要用于机组启停、运行和事故处理。每项顺序控制的内容和步骤是根据生产设备的具体情况和运行要求决定的,而顺序控制的流程则是根据操作次序和条件编制出来,并用自动装置来实现。这种装置称为顺序控制装置:顺序控制装置必须具备逻辑判断能力和联锁保护功能。在进行每一项操作后,必须判明这一步操作已实现,并为下一步操作创造好条件, 方可自动进入下一步操作, 否则, 应中断顺序, 同时进行报警。
4当设备运行情况发生异常或参数超过允许值时,及时发出报警或进行必要的自动联锁动作, 以免发生设备事故和危及人身安全,称为自动保护。随着机组容量的增大,热力系统变得复杂起来,操作控制也日益复杂,对自动保护的要求也愈来愈高。锅炉的自动保护主要有:灭火自动保护;高、低水位自动保护;超温、超压自动保护; 辅机启停、事故状态的联锁保护等。汽轮机自动保护主要有: 超速保护; 低油压保护; 轴向位移保护;差胀保护;低真空保护;振动保护等。
二、热工自动化中的智能控制模块
计算机监视系统在分散控制系统中用于数据采集, 在中型火电机组中用于安全监视。电子计算机有很强的信息处理能力,运算速度快, 实时性好, 且具有记忆、比较、判断等逻辑功能。
模拟量控制系统曾称为自动调节系统,由调节对象、调节器和调节机构三大部分组成。调节器是实现闭环控制(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控制仪表,包括变送、给定、调节、操作、执行等部件。在火电厂中,模拟量控制曾广泛使用全套的单元组合仪表和组件组装仪表。
目前,除分散控制系统已包括模拟量控制功能外,多采用可编程序调节器和基地式调节仪表来实现控制功能。调节对象是指为调节器所控制的设备或系统。调节机构是由执行机构(将变化的信号变为相应运动的机构)驱动,直接改变被控变量的机构。自动调节通常是利用反馈的方法,将被控变量与给定值进行比较,再根据比较的结果进行必要的控制,最终使被控变量维持在要求值或者克服外来干扰保持在原来的值上。
开关量控制是开环控制,是实现锅炉、汽轮机及其辅助设备启、停或开、关操作的总称,如顺序控制、选线控制、单独控制、连锁控制等。按照火电站的主体设备的划分,可以把火电站规模较大的开关量自动控制系统作以下的划分:
1锅炉机组及其辅机的保护
与程控系统。具体包括:FSSS炉膛安全监控系统、给水泵保护与程控系统、风烟系统顺序控制、炉膛吹扫程控系统、锅炉定期排污程控系统等。
2汽轮机组及其辅机的保护
与监控系统。具体包括:汽轮机安全监测系统、高低压加热器的保护与程控系统、除氧器的保护与控制系统、凝汽器射水抽汽系统程序控制、汽轮机功率调节及电液调速系统等。
3 电厂辅助系统的自动控制。包括:输煤系统程序控制、化学水处理系统的程序控制、除灰系统的程序控制。协调控制系统是通过控制回路来协调锅炉和汽轮机的工作状态和能量供需关系，该控制系统能以下列四种方式运行：
（1）协调方式：锅炉和汽机之间有机地建立适当的关系，同时响应机组负荷指令。
（2）锅炉跟随方式：此时锅炉主控保持主汽压力，汽机响应机组负荷指令。
（3）汽机跟随方式：汽机主控控制主汽压力，锅炉接受负荷指令。运行人员也可以选择以上三种控制方式，在控制方式改变时，不会有任何系统扰动。在机组遇到受限制的工况时，控制系统能平稳地将运行方式自动转换到合适的运行方式，当锅炉响应负荷指令受到限制时，系统切换至汽机跟随方式。当限制取消时，再回到协调方式，当系统不能实现运行人员所选择的运行方式时，将向运行人员报警。
三、智能控制在火电厂热工自动化的应用
火电厂热工自动化是保障设备安全的减轻劳动强度的重要技术措施。目前，将智能控制方法在热工过程控制系统使用已经是研究的一个热点。
1 过热汽温控制
锅炉运行质量的重要指标之一是过热的汽温。锅炉过热汽温的控制采用的是改变温水量的控制手段，这样的系统是有较大的惯性的，且动态特性不是固定的，这些年来，人们将智能控制的技术引入到这一个领域从而有效的去改善系统的性能，对于控制系统的适应性有了一定的增强。我们应用神经网络模糊控制器把过热蒸汽控制得以实现。这些结果都表明了神经网络的模糊控制系统是发挥了各自的优势的。即使是调峰机组的变工也不会影响良好的控制性能，仍然能较好地解决火电厂过热汽温控制的难题。
2 炉燃烧过程控制
锅炉燃烧系统是会受到各种的因素的干扰的且总是在不断波动的比较复杂的系统。专家系统多数是采用推理机的正向推理的方法，这样可以逐次的去判断知识库中的规则，这是一种前向推理的系统。它的判断规则集有许多的方面其中有煤厚调节子集、工况判断子集、送风调节子集、紧急事故及执行机构故障诊断子集等等。自从控制系统投入运行，它的效果总体上讲是令人满意。事实上，智能控制技术的使用不仅仅是克服了系统中的不确定性，同时也改善了系统的控制精度，有效的提高了控制品质。
结束语
为了保证单元机组的正常运行以及高度的安全性、经济性，对单元机组的自动化水平提出了更高的要求。传统的PID控制，由于单元机组存在着大迟延，大惯性和严重的非线性及扰动频繁等问题，复杂的控制系统数学模型很难做到精确描述，而传统的固定参数PID 算法又是依赖于对象或者过程的严格数学模型，这样一来传统的控制方法已经不能满足机组的控制要求，因此，由先进的智能化控制策略取代常规控制策略已成为火电厂过程控制发展的必然趋势。
参考文献
[1] 周劼松.浅析火电厂热工自动化中智能控制的应用[J]. 科技创新导报. 2011(34)
[2] 赵真龙.智能控制及其在火电厂热工自动化的应用[J]. 硅谷. 2010(09)
[3] 张拥军.优化火电厂自动控制系统的重要性及对策[J]. 中国集体经济. 2009(10)
[4] 刘冬.浅谈火电厂自动化控制改造的有效方法[J]. 中国集体经济. 2009(24)
关键词： 智能控制 电厂热工 自动化 应用
中图分类号：TK122 文献标识码：A 文章编号：
前言
我国的电力工业目前的发展十分的迅速，比较大的容量火力发电机组也是逐渐成为电网中的一个骨干的机组。对单元机组的提出了更高的要求是由于我们必须保证单元机组的每时每刻都要正常的运行，且必须保持高度的安全性和经济性。每一个单元机组都有大迟延和严重的非线性以及扰动的频繁的特点，对于传统的控制方法来说，它们目前已经不能满足电网对机组的一些要求了，所以先进的智能化控制策略必须将要取代常规的控制策略，先进的智能控制策略将会成为火电厂控制发展的一个趋势。
一、热工自动化的内容
热工过程自动化主要包含自动检测、自动调节、顺序控制、自动保护4 个主要方面。
1自动地检查和测量反映生产过程运行情况的各种物理量、化学量以及生产设备的工作状态, 以监视生产过程的进行情况和趋势,称为自动检测。锅炉汽轮机装有大量的热工检测仪表, 包括测量仪表、变送器、显示仪表和记录仪表等, 它们随时显示、记录、积算和变送机组运行的各种参数,如温度、压力、流量、水位、转速等,以便进行必要的操作和控制,保障机组安全、经济地运行。目前,大型汽轮机的自动检测项目包括:蒸汽压力和温度、真空度、监视段抽汽压力、润滑油压、调速油压、转速、转子轴向位移、转子与汽缸的相对热膨胀、汽轮机振动、主轴挠度、轴承温度与润滑油温度、推力瓦温度等许多项目。
2自动维持生产过程在規定的工况下进行,称为自动调节。电力用户要求汽轮机发电设备提供足够数量的电力和保证供电质量。电的频率是供电质量的主要指标之一。为了使电频率维持在一定的精度范围内,就要求汽轮机具备高性能的转速自动调节系统,锅炉运行中,必须使一些能够反映锅炉工作状况的重要参数维持在规定范围内或按一定的规律变化,如维持汽包水位给定值和保证锅炉的出力满足外界的要求。
3根据预先拟定的步骤和条件, 自动地对设备进行一系列的操作,称为顺序控制。顺序控制主要用于机组启停、运行和事故处理。每项顺序控制的内容和步骤是根据生产设备的具体情况和运行要求决定的,而顺序控制的流程则是根据操作次序和条件编制出来,并用自动装置来实现。这种装置称为顺序控制装置:顺序控制装置必须具备逻辑判断能力和联锁保护功能。在进行每一项操作后,必须判明这一步操作已实现,并为下一步操作创造好条件, 方可自动进入下一步操作, 否则, 应中断顺序, 同时进行报警。
4当设备运行情况发生异常或参数超过允许值时,及时发出报警或进行必要的自动联锁动作, 以免发生设备事故和危及人身安全,称为自动保护。随着机组容量的增大,热力系统变得复杂起来,操作控制也日益复杂,对自动保护的要求也愈来愈高。锅炉的自动保护主要有:灭火自动保护;高、低水位自动保护;超温、超压自动保护; 辅机启停、事故状态的联锁保护等。汽轮机自动保护主要有: 超速保护; 低油压保护; 轴向位移保护;差胀保护;低真空保护;振动保护等。
二、热工自动化中的智能控制模块
计算机监视系统在分散控制系统中用于数据采集, 在中型火电机组中用于安全监视。电子计算机有很强的信息处理能力,运算速度快, 实时性好, 且具有记忆、比较、判断等逻辑功能。
模拟量控制系统曾称为自动调节系统,由调节对象、调节器和调节机构三大部分组成。调节器是实现闭环控制(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控制仪表,包括变送、给定、调节、操作、执行等部件。在火电厂中,模拟量控制曾广泛使用全套的单元组合仪表和组件组装仪表。
目前,除分散控制系统已包括模拟量控制功能外,多采用可编程序调节器和基地式调节仪表来实现控制功能。调节对象是指为调节器所控制的设备或系统。调节机构是由执行机构(将变化的信号变为相应运动的机构)驱动,直接改变被控变量的机构。自动调节通常是利用反馈的方法,将被控变量与给定值进行比较,再根据比较的结果进行必要的控制,最终使被控变量维持在要求值或者克服外来干扰保持在原来的值上。
开关量控制是开环控制,是实现锅炉、汽轮机及其辅助设备启、停或开、关操作的总称,如顺序控制、选线控制、单独控制、连锁控制等。按照火电站的主体设备的划分,可以把火电站规模较大的开关量自动控制系统作以下的划分:
1锅炉机组及其辅机的保护
与程控系统。具体包括:FSSS炉膛安全监控系统、给水泵保护与程控系统、风烟系统顺序控制、炉膛吹扫程控系统、锅炉定期排污程控系统等。
2汽轮机组及其辅机的保护
与监控系统。具体包括:汽轮机安全监测系统、高低压加热器的保护与程控系统、除氧器的保护与控制系统、凝汽器射水抽汽系统程序控制、汽轮机功率调节及电液调速系统等。
3 电厂辅助系统的自动控制。包括:输煤系统程序控制、化学水处理系统的程序控制、除灰系统的程序控制。协调控制系统是通过控制回路来协调锅炉和汽轮机的工作状态和能量供需关系，该控制系统能以下列四种方式运行：
（1）协调方式：锅炉和汽机之间有机地建立适当的关系，同时响应机组负荷指令。
（2）锅炉跟随方式：此时锅炉主控保持主汽压力，汽机响应机组负荷指令。
（3）汽机跟随方式：汽机主控控制主汽压力，锅炉接受负荷指令。运行人员也可以选择以上三种控制方式，在控制方式改变时，不会有任何系统扰动。在机组遇到受限制的工况时，控制系统能平稳地将运行方式自动转换到合适的运行方式，当锅炉响应负荷指令受到限制时，系统切换至汽机跟随方式。当限制取消时，再回到协调方式，当系统不能实现运行人员所选择的运行方式时，将向运行人员报警。
三、智能控制在火电厂热工自动化的应用
火电厂热工自动化是保障设备安全的减轻劳动强度的重要技术措施。目前，将智能控制方法在热工过程控制系统使用已经是研究的一个热点。
1 过热汽温控制
锅炉运行质量的重要指标之一是过热的汽温。锅炉过热汽温的控制采用的是改变温水量的控制手段，这样的系统是有较大的惯性的，且动态特性不是固定的，这些年来，人们将智能控制的技术引入到这一个领域从而有效的去改善系统的性能，对于控制系统的适应性有了一定的增强。我们应用神经网络模糊控制器把过热蒸汽控制得以实现。这些结果都表明了神经网络的模糊控制系统是发挥了各自的优势的。即使是调峰机组的变工也不会影响良好的控制性能，仍然能较好地解决火电厂过热汽温控制的难题。
2 炉燃烧过程控制
锅炉燃烧系统是会受到各种的因素的干扰的且总是在不断波动的比较复杂的系统。专家系统多数是采用推理机的正向推理的方法，这样可以逐次的去判断知识库中的规则，这是一种前向推理的系统。它的判断规则集有许多的方面其中有煤厚调节子集、工况判断子集、送风调节子集、紧急事故及执行机构故障诊断子集等等。自从控制系统投入运行，它的效果总体上讲是令人满意。事实上，智能控制技术的使用不仅仅是克服了系统中的不确定性，同时也改善了系统的控制精度，有效的提高了控制品质。
结束语
为了保证单元机组的正常运行以及高度的安全性、经济性，对单元机组的自动化水平提出了更高的要求。传统的PID控制，由于单元机组存在着大迟延，大惯性和严重的非线性及扰动频繁等问题，复杂的控制系统数学模型很难做到精确描述，而传统的固定参数PID 算法又是依赖于对象或者过程的严格数学模型，这样一来传统的控制方法已经不能满足机组的控制要求，因此，由先进的智能化控制策略取代常规控制策略已成为火电厂过程控制发展的必然趋势。
参考文献
[1] 周劼松.浅析火电厂热工自动化中智能控制的应用[J]. 科技创新导报. 2011(34)
[2] 赵真龙.智能控制及其在火电厂热工自动化的应用[J]. 硅谷. 2010(09)
[3] 张拥军.优化火电厂自动控制系统的重要性及对策[J]. 中国集体经济. 2009(10)
[4] 刘冬.浅谈火电厂自动化控制改造的有效方法[J]. 中国集体经济. 2009(24)