电厂热工自动化的探讨研究（材料）_电厂热工自动化

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电厂热工自动化的探讨研究

摘要：电厂热工自动化技术的推广应用能提高电厂的安全性，降低生产成本，是社会发展的必然趋势。DCS控制系统，以及热工自动控制优化技术的应用实现了传统控制系统不可能实现的效果。本文对电厂热工自动化进行了分析探讨。

关键词：热工自动化；DCS；控制系统；优化

引言

就目前国内火电厂发展情况来看，国内热工自动化控制系统的发展前景较为可观。在火电厂实际运营过程中，自动化系统应当为整个火电厂的顺利运行提供有力保障。这一方面要求我们不断对系统构造进行优化，提高其协调性，另一方面又需要逐渐运用现场总线法，逐渐尝试在该系统中运用人工智能，促进火电厂的可持续发展。

一、电厂热工自动化的基本概念

所谓电厂热工自动化，是指采用自动化控制装置和仪表等对电厂的热力过程进行操作，它无需人员参与操作和监视过程。可见，电厂热工自动化技术解放了劳动力，有利于提高发电机组运行的安全性和经济性。具体而言，该技术涉及以下几个方面：

1、自动检测

在热力操作过程中，流量、成分、液位以及温度等是主要的运行参数，通过自动化仪表对这些参数进行自动测量；自动检测各项运行参数是保证机组稳定运行的核心，通过反馈环节还可以实现参数的自动调节，并在必要时及时给出报警信号。

2、自动控制

通过自动控制装置，可以对部分生产过程进行控制和调节，主要有自动调节、顺序和远方控制之分。

3、自动报警

在自动检测过程中，一旦出现热工参数与规定值偏差较大，将会给出报警信号提醒工作人员及时处理。

4、自动保护

当热工参数在限定值以外时，或设备的运行条件不满足要求，相应的自动控制装置将会终止生产过程，实现自动保护。

二、电厂热工自动化技术的应用

1、DCS控制系统

分布式控制系统即Distributed Control System（DCS），是一种在集中式控制系统的基础上发展而来的新型计算机控制系统，在国内自动控制领域又被称为为集散控制系统。DCS技术减少了系统内的各种连接接口以及接口数量，减少了设备的建设以及维修费用，同时降低了系统运行过程中的故障发生率，DCS控制系统已经发展成为大型发电厂的主流控制系统。通过对逻辑器件的编程控制，DCS控制系统可以通过网络系统实现对火力发电整个生产过程的检测，并操纵相应执行机构控制生产设备的运行与停止。近年来随着电子技术的发展，DCS系统在结构上也得到了改善。随着控制器的功率以及容量的增加，为了保证系统的安全性，安全性控制器、冗余控制技术（CPU、控制器冗余等）得到了发展和应用，DCS控制系统也正在转向适度集中，采用一体化控制技术，将复杂或者是联系紧密的控制模块集中到一个控制系统中，这样可以增强内部信息交流的便捷性，减少故障发生环节，这也是DCS控制系统在电厂热工自动化技术中的一个发展方向。

2、热工自动控制理论

随着社会的发展，大型火电厂装机容量不断增大，过程生产领域对控制系统的精度以及稳定性要求也在不断提高，传统控制方法的弊端已经显现出来，难以满足火电厂热力对生产系统稳定性和性能最优化要求。同时由于传统控制方法与当前广泛应用的计算机技术、自动控制理论不能很好兼容，很多火力发电厂已经大量应用热工自动控制优化技术。在火电领域应用最广泛的最深入的是PID控制技术，PID控制器（比例-积分-微分控制器）是由比例单元P（proportion）、积分单元I（integration）和微分单元D（differentiation）组成。由于热工控制技术上有很多非线性、时变、耦合以及参数不确定的复杂过程，而PID控制器对于这些复杂过程的控制上有一定的缺陷。为了提高对于复杂过程的控制能力，一些先进控制理论也被引入到热工自动控制领域当中，如模糊控制、神经网络控制、以及这些PID模糊控制以及PID神经网络控制等，这些先进的控制技术给电厂的热工自动化稳定高精度运行提供了良好的保障。

3、辅助系统的自动控制技术

一个火电厂是一个庞大的工程项目，往往需要很多的辅助系统，每个辅助系统都需要配备大量的财力物力人力才能保证其生产设备的运行。在整个系统运行过程中，这些辅助系统出现的故障以及耗费的成本往往占据系统的很大一部分。为了降低生产成本，提高辅助设备的控制水平，辅助系统的自动控制技术也是电厂热工自动化技术的一个重要发展方向。辅助系统的自动控制技术能够缓解操作工人的压力，用机器代替人工完成一些环境恶劣操作复杂、或是单调重复的工作实现到减员增效的目标。

4、过程控制优化

工业中的过程控制是面向整个生成过程的自动控制，过程控制以温度、湿度、压力、力矩、流量、液位、成分和比率等工艺参数作为被控变量的。过程控制比自动控制理论中实现的目标控制更加全面，同时也更加复杂。火电厂的热工过程控制由于涉及的因素多，涵盖面广，同时由于过程的高度时变与非线性化，以及压力、温度、流量等多个控制变量的耦合，控制难度往往很大。对于过程的控制优化，往往能极大地提升系统的稳定性以及控制品质，是火电厂热工自动化控制技术研究的一个新兴的重要方向。对于过程的控制优化主要运用自适应算法、状态预测、智能算法等理论，实现火电厂整个运行过程的最优化，实现效益的最大化。

三、热工自动化的发展趋势

由于科技的不断进步和社会发展需求的不断增加，固有的技术条件已经不能很好地跟上时代的步伐了，为了顺应时代发展的要求，与时俱进，能够更好地满足人

在生产生活中的需求，电厂热工自动化的水平也应不断提高。

1、实现现场控制系统的开放

现场控制系统（FCS）是由分散控制系统（DCS）与PLC发展而来的，现场控制系统不但具备分散控制系统（DCS）和PLC的特点，而且在二者的基础上又加以改革创新。使用现场控制系统（FCS）来代替分散控制系统（DCS），不仅可以提高电厂的经济效益，也可以提高社会效益。首先，现场控制系统可以节约很多的电缆，减少资源的浪费，从而降低成本；其次，现场控制系统拥有控制现场的功能，这样既可以提高控制信号传输的准确度，可以及时地传输信号；然后，它可以使商家与商家进行合作，共同盈利，改变以往的孤立无援的状况；最后，现场控制系统（FCS）可以不用使用控制柜，从而减少了占地面积，简化系统，使得它的维护和安装以及调试的费用降低，也减少了中间环节。实现现场控制系统的开放，可以减少资金的投入，同时又能使电厂的经济效益与生产总值得以提高。

2、实现自动化

电厂是一个产品即产即销，而且资产、技术密集的行业。实现电厂的自动化就要实现电厂管理控制的一体化，将电厂的人力、物力和财力组合在一起，实现电厂的优化组合，使得电厂利益最大化。

2.1做好调试工作

在完成设备安装的同时，也要对设备进行全面的调试，并且做好记录工作。简言之，就是做好重要的硬件设备的跟踪记录工作。电厂热工自动化的安全运行需要提高系统维护人员的保护意识，所以工作人员必须记录好系统硬件的运行情况，必须实事求是地记录，以便及时地进行维护工作。

2.2采用优质元件

在系统的设计与构建过程中，应该采用优质的元件和先进成熟的技术，来完成对系统的建设。热控系统的复杂程度越高，对热控元件的可靠性的要求也越高，为了使系统更加安全与牢靠，必须采用优质的元件。

2.3采用冗余的设计思路

在系统的设计过程中，应当考虑到电厂的未来发展前景，所以在设计电厂的自动控制系统时，要采取冗余的设计理念，要考虑全面，才能更好地实现电厂热工自动化。

3、实现高性能

热工自动化已经出现了30年。30年中，各国在电厂热工自动化领域投入了很多的人力、物力以及财力，使热工自动化一直在不断地发展。现在，自动化软件已经涵盖了很多软件的功能，成为了许多软件的统称。热工自动化的发展顺应了时代的要求，运用热工自动化技术可以很好地解决很多问题，不仅能够提高电厂的经济效益，也解放了人工劳动力，减轻了工作人员的负担，提高了工作效率。热工自动化还有着很大的发展空间。

结束语

总而言之，随着我国计算机技术和网络技术的发展，电厂热工自动化水平明显提高。在社会需求及电厂发展的推动下，该技术将会朝着智能和无线化的方向发展。本文重点探讨了该技术的概念，主要应用和未来发展。随着相关理论的不断成熟和实践的不断深入，该技术将会得到进一步发展，电厂生产的稳定性和安全性将会更有保障。

参考文献

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