（中机国能电力工程有限公司 上海 200061）
摘要：在当前智能时代的背景下，国内火电厂热工技术水平，尤其是自动化水平不断提高，且技术使用范围逐渐扩大，在促进国内火电厂可持续发展方面起到了非常重要的作用。因此，对智能控制方法进行了分析，并在此基础上，讨论了智能控制技术在火电厂热工自动化运行过程中的应用，仅供参考。
关键词：自动控制；火电厂；热工自动化；应用
导言
近年来，我国在自动控制技术领域的研究取得了长足的进展，其研究成果不断被应用在生活生产的各个方面。火电厂热工自动化作为一种自动控制技术，其融合了热能工程技术、计算机信息技术以及智能仪表仪器等相关技术，可实现对火电厂生产过程的各类参数进行实时监控。这一技术的运用，将有助于提高该行业的生产效率，提高企业利润，有效降低人力物力成本，实现火电企业的现代化革新与可持续发展。
1智能控制概述
在现代工程中，具备系统复杂、设备庞大、大迟延、非线性及强耦合等特点的系统对控制要求较高，采用传统控制理论和方法难以满足实际需求，这就使得智能控制应运而生。1985年9月智能控制专题研讨会的召开，意味着智能控制正式被业界广泛认可，人们普遍认为智能控制的实质就是将有具体固定数学模式的控制算法转变为智能算法。现阶段主要的4种智能算法如表1所示。
根据上述4种智能算法，相应产生了模糊控制、神经网络控制、群体智能控制及专家控制等4种智能控制方法，在高度不确定和高度复杂的控制系统应用中取得了良好效果。
2热工自动控制系统在火电厂的作用
2.1热工自动调节理论
随着我国自动化技术的发展，火电厂热工自动化技术也得到了相应的发展。目前我国火电产中多为基于PID调节器的控制设备。随着计算机技术的发展，DCS系统的发明，集现代控制论和智能控制论的有点于一身，极大提高了其性能。例如何同祥提出的利用Smith预估控制实现对时滞特性过热气温控制；韩忠旭提出的PID控制与状态反馈相结合的控制系统，实现了对锅炉气温的精确控制；杨平利用广义预测控制（GPC）成功实现对锅炉气压的测控；邱忠宇提出利用模糊神经网络算法实现对火电汽轮机故障诊断的新技术等。随着相关技术的不断发展，越来越多的公司研发出更加先进的控制模块技术。例如，德国西门子公司实现了模糊控制软件模块与DCS的结合，从而实现了用户的直接调用。随着技术的进步和人们对相关研究的投入不断加大，越来越多的先进控制策略逐渐从理论走向实践，形成了自动调节理论的多元化发展。
2.2扩展管理信息系统
自动化控制系统离不开计算机技术，它是以该技术为基础，发展起来的一种综合信息管理控制系统。DCS系统作为现行热工自动控制市场中的成熟产品，其成功的架构模式赢得了市场的认可，得到了人们的好评。再结合PLC的优点，使得其实现了系统的自我扩展，适用性更为广泛。
2.3利于积累高级算法模块
随着自动化技术的发展，使得系统的高级算法模块日益丰富。以ZT600系统为例，该系统实现了障碍的自我报警和检修。这使得生产信息能够与计算机进行快速对接，从而提高生产效率。
3智能技术方法
3.1智能控制方法
对于智能控制方法而言，常用的是模糊控制、专家控制以及神经控制等方法。其中，模糊控制主要利用模糊控制器，采用近似推理法和模糊规则，对被控对象模糊模型进行描述，特别是其性能指标和动态性，从而达到控制的目的。对于这种技术而言，其强调的是人员的经验，机理是代替人来控制系统。对于神经控制而言，其主要是指神经网络控制，对神经网络进行严格的管控。在控制系统内部，利用神经网络工具对无法精确描述的非线性对象建模，从而充分控制设备进行优化计算、推理以及故障诊断，兼具上述功能组合即为神经网络管控系统。
3.2智能控制的应用方向
3.2.1自动控制
在火电厂热工自动化运行的过程中，涉及调节、流程控制和远程控制等方面的内容。智能技术在自动控制的应用中，达到了自动调节设备的目的，为系统提供了安全条件。
3.2.2自动检测
火电厂热工自动检测主要利用仪表测量设备的运行数据，包括成分、温度、湿度和流量等，可对热工参数进行自动检测，保证机组的正常运行，实现系统运行自动化。值得一提的是，系统本身可结合检测结果调整参数，从而为收益计算、报警提供条件。
3.2.3自动保护
对于火电厂热工自动保护而言，其作为自动检测的延伸应用，采用了检测机制来激发自动功能，还原了数据信息，确保了系统的安全运行。如果生产条件难以达到，系统会自动暂停，避免因设备异常而出现错误或偏差，在阻止事故扩散方面具有非常重要的作用。
3.2.4自动报警
基于检测和保护功能，该系统可自动报警，通过红灯灯光、警报声等通知异常情况，并及时向操作和管理人员报警和传达信息。自动报警功能的应用有利于设备的及时维修、养护和安全生产。
4智能控制在火电厂热工自动化中的具体应用
4.1锅炉燃烧过程的智能控制
从现阶段锅炉燃烧过程的控制来看，大体可以包含如下三类方法：第一类是通过实时分析锅炉燃烧参数，然后由经验丰富的锅炉管理员来对锅炉燃烧情况进行及时调整；第二类是通过构建锅炉实时监控系统，采用机械化方式来对锅炉燃烧参数进行实时采集和分析，然后为进一步采取锅炉燃烧调整策略提供数据支撑；第三类是通过智能算法来对锅炉燃烧参数进行智能分析，然后根据实际情况对锅炉燃烧过程进行精细化控制。上述三类方法是在不同技术条件下产生的，而锅炉燃烧过程的智能控制无论是在降低污染排放和锅炉管理员劳动强度，还是在提高火电厂锅炉运行效率和综合经济效益等方面，都具有显著优势。在锅炉燃烧过程的智能控制方面，实际运用中的一大热点就是将智能控制嵌入到传统控制方法中，例如将传统PID控制与通过专家知识总结的模糊控制相结合，通过专家知识在实际运行中直接作用于PID参数的调节，来构成专家知识自适应PID控制器。此种方法将众多专家丰富的经验和知识直接作用于锅炉燃烧控制系统，因此更能反映出实际工况的工作需求，在未来将有较大的应用前景。
4.2锅炉过热汽温的智能控制
受到过量空气系数、锅炉负荷变化、燃烧种类、受热面污染情况及燃烧量的变化等多种因素的影响，锅炉过热汽温具有非线性、时变等特性，导致其自动控制难度较大。随着火电厂锅炉机组朝大容量和高参数的方向不断发展，传统的过热汽温控制（如采用导前汽温微分信号的双回路汽温控制系统、串级过热汽温控制系统等）效果愈发不理想，为此人们考虑将智能控制引入到汽温控制系统中来，从而提高过热蒸汽控制系统的品质。锅炉过热汽温智能控制的两种典型方法如表2所示。
4.3锅炉给水全程的智能控制
为确保给水系统的安全可靠，现阶段不少单元火电机组都广泛采用一段式或两段式给水全程控制系统，虽然它们基本能够满足锅炉正常运行状态时的生产要求，但在锅炉启停过程中，大型锅炉的水位经常表现出较大的非线性和时变性，因此很难构建系统精确的数学模型来获得较高的控制品质。此外，由于锅炉汽包水位对于蒸汽流量和给水流量的扰动具有较大的惯性和时滞，因此热工人员根据工作经验来对控制器参数进行调整时具有较大的盲目性，很难使控制器参数的整定值保持在最佳状态，为此研究者将目光投向了锅炉给水全程的智能控制。
结束语
随着自动控制理论在火电厂的应用，使得火电企业在生产过程中，实现了对生产过程的智能检测和控制，有利于提高火电企业的生产效率，缩减人力物力成本，为火电企业的现代化转型提供了技术支撑，为我国火电事业的发展做出理论指导。
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[3]赵佳昕.自动控制理论在火电厂热工自动化中的应用[J].中国新技术新产品，2016（10）：11-12.
论文作者:赵明,周小猛,姚均天
论文发表刊物:《电力设备》2016年第23期
论文发表时间:2017/1/20
标签：火电厂论文; 锅炉论文; 智能控制论文; 热工论文; 系统论文; 技术论文; 自动控制论文; 《电力设备》2016年第23期论文;