张浩
青海黄河上游水电开发有限责任公司西宁发电分公司，青海 西宁 810000
摘要：众所周知，21世纪后，我国经济进入一个高速增长的时期。经济的增长促使我国文化、科技、社会发展水平也随之提升，特别是科技中的计算机技术与自动化技术。随着计算机技术与自动化技术在工程、工厂中普遍性使用，自动化控制理论在社会经济活动中所运用的范围逐渐增广。本文主要从自动化控制理论与火电厂热工控制系统结合的角度出发，分析自动控制理论在火电厂中热工仪表、主蒸汽温度、主蒸汽压力的应用，并分析其使用策略，以促进我国火电厂自动控制理论应用的发展和提高。
关键词：自动控制理论；火电厂；热工自动化；应用
1、自动化控制理论的内涵
所谓自动化控制理论是指关于在生产过程中，没有人的活动痕迹，通过对外加的设备以及装置的使用，让机器、设备或是生产过程中的某一个参数或是工作时的状态，按照之前设定的数据信息开始自动生产及运行技术有关的理论，是对自动控制规律进行研讨的技术型科学。在自动控制理论初期发展的阶段中，主要形式是对基础的现场实际自动反馈调节过程原理在理论上进行总结和反馈，并反向继续指导并应用于实际的工业控制领域。比如：在二战期间的飞机与轮船使用的自动驾驶仪、火炮定位系统、雷达探测系统等等，这些系统就是通过对自动化的反馈原理的运用，从而达到自动定位与导航的功能，并且随着时代的改变与发展，反馈原理被不断重复的使用与更新，已达到现代社会对技术使用的标准。
2、火电厂热工控制系统的组成
火力发电厂热工自动化采用的是各种自动化仪表以及计算机系统等形式的装置，并通过自动化仪表以及装置向火力发电厂的热力产生过程进行开环或是闭环监视、控制，使火力发电厂能安全、高效的运行，而且为火力发电厂技术运用节省成本。自动控制理论在火电厂自动化运用中火电厂热工控制系统尤其重要，也是其重要的组成部分，火电厂热工控制系统的主要功能是对热工过程中的参数进行控制。热工控制系统的功能中对各个参数的控制，其中参数的范围包括：温度、主蒸汽压力、流量、料位等，保证在火电厂工作时处于一个最佳的状态中，保证火电厂的安全运行。热工控制系统一般情况是由感受件、中间单元、调节单元、执行单元组成，其主要的应用范围是自动化检测、自动报警、操作遥控、自动程控、自动保护、调节等，以上同样也是自动控制理论在火电厂热工自动化中应用的体现。自动控制，其主要的作用为：提升机组运行整体的安全性、可靠性；提升机组在运行过程中的经济性；实现自动化，符合国家降低劳动强度的要求，同时提升劳动效率，节约人工成本。
3、热工仪表的非线性特性及校正
3.1、热工仪表的非线性特征
现场各类系统中的任何设备，都会具有一定的非线性特性，对于火电厂中使用的热工仪表来说，非线性特性是普遍具有的，并且在使用当中热工仪表的非线性特性对仪表的参数的测量准确程度以及显示时的精确度都有一定的影响。对此，在使用过程中为了减少热工仪表带来的测量、显示误差，通常情况下都会使用以下三种方式来进行调节：首先，在热工仪表测量数值确定时，可以适当的减少仪表测量的范围，将其测量范围限定于较好的线性区间内；其次，在对仪表参数测量数值进行显示时，尽量使用线性的显示刻度；最后，最主要的方式还是在仪表参数测量时，加入非线性的校正环节。
3.2、热工仪表的非线性校正方式
第三种方式即减小仪表参数测量带来的误差最基础的方式，也是最重要的形式。其中对热工仪表非线性特性进行校正的方式有以下两种形式：模拟线性化，模拟线性化是指在传统形式中模拟仪表的基础上，通过机器原件或是模拟中的电路，对仪表输出的信息进行线性化的基本处理，对模拟中的线性刻度进行现实建设，并且在自动化系统中将其设置为自动化控制设备的基础信号。数字显示化，在智能仪表的基础形式上，对仪表输入的信号信息进行转换，得出的数字信息再由计算或是查表，以实现信号的精确输出的线性化，这就是数字显示。近几年的科技发展过程中，自动控制理论随着智能控制理论的发展而不断发展，其中对解决热工仪表中的非线性特性问题具有一定的特征以及作用性，将其结合到非线性特性校正方式当中，实现热工仪表参数测量的准确度与信号显示的精确性，并研究出更具特性、高端性的校正形式。
4、主蒸汽压力的调节
4.1、主蒸汽压力的串级模糊调节形式
串级调节系统主要的工作形式是将炉膛辐射出来的信号作为一个中间调整变量，并且将其中串级调节输出送至到锅炉燃烧侧面，其主要目的是对其中的辐射信号进行拟合，并利用Matlab信号接收器对信号进行仿真比较后，得出能反映锅炉能量的中间量信号。串级调节系统与单回路的PID调节系统相比较而言，在热量信号的影响下，串级调节系统对信号调节的改善比较明显。由此可见，对串级调节系统中结合单回路的PID调节将会明显的改善系统的整体特性，对于遏制在主蒸汽压力下燃料对锅炉的内扰具有极大的积极作用。但是在调节过程中调节的主量是经过随机分配的，其中主要的构成就是随机分量与主分量。并且在将其直接纳入串级调节系统中时，必定会引发该调节过程动态特征的降低，从而导致在主蒸汽压力下调节量的不稳定，以及让调节系统产生极大的动态参数差距。
4.2、主蒸汽压力LQ次优化调节
火电厂在进行运作过程中的锅炉具有极强的热惯性与容量大的特征。由此可以推理出，在锅炉进行工作的过程中相应的燃烧调节对象在锅炉特征的影响下是具有一定的时延性，主蒸汽压力当然具有这种时延特性。这种时延性导致在对主蒸汽压力进行调节时，其中调节过度的时间被延长可能导致调节变量得增强，进而经过时延后使得主汽压力上升，对设备运行的安全经济性造成威胁。通过现代控制技术的发展，以及从事相关专业的研究人员的努力，研究出按LQ次优调节原理的PID调节器[6-7]。PID调节器就是在实际工程中运用范围最广，其调节控制规律为比例、积分、微分控制。PID调节器具有结构简单、稳定性好、工作可靠、调整方便等技术特点。在现代工业生产过程中，PID调节器能最大限度的对调节系统中的延迟性进行有效的改善。依据PID所具有的优缺点以及控制理论相关的技术理论，线性二次型的性能指标对主蒸汽压力调节器进行优化设计，并通过主蒸汽压力LQ次优化调节策略来实现。
5、主蒸汽温度特征性及控制策略
5.1、主蒸汽温度的特征
主蒸汽温度是指主汽轮机前的蒸汽温度，是火电厂工作时数据检测中的一个重要参数，如若在火电厂工作期间主蒸汽温度太高或是太低，都会对机组整体的安全造成重要影响，对机组整体的安全性、发电的经济性、工作人员的人身安全都产生巨大的威胁[8]。在锅炉使用过程中，主蒸汽温度假如过高，可能会导致锅炉与主蒸汽以及散热器连接管道受热变形，同时汽轮机高压等使用金属材料的设备也会因为锅炉内温度过高而产生融化变形的情况。
5.2、控制策略
在主蒸汽温度的条件中，有两种对主蒸汽温度进行具体控制的方法：第一，在蒸汽管道中，设置喷水减温器，其目的是改变减温喷水流量来改变蒸汽的焓值，以实现对主蒸汽温度的控制；第二，在烟道中安装对应的挡板，来阻挡烟气。其目的是改变主蒸汽烟气加热源的热量来改变主蒸汽的温度。但是在实际使用中，要根据使用火电厂的生产情况、生产形式来进行具体的安排。
6、结束语
综上所述，面对快速发展的计算机技术与自动化技术，通过自动化控制理论和自动化技术将其与火电厂热工生产过程相结合，实现电力生产过程能平稳安全地进行，保证火电厂能安全有效地根据需要来调节电能的生产，同时加强对热工仪表、主蒸汽压力、主蒸汽温度的调节，在具体调节的过程中要结合实际，做到“具体问题具体分析”，以促进火电厂热工自动化的发展，并且促进国家相关研究人员对制动控制理论与火电厂热工自动化的结合，与其在热工自动化中的应用，使得我国火电厂热工自动化中的问题得到解决。这样即保证了火电厂热工自动化的稳定性，也增加了火电厂工作的安全性与经济性。
参考文献：
[1]李阳春.自动控制理论在火电厂热工自动化中的应用[D].浙江大学，2001.
[2]鲁登峰，黄蓉.自动控制理论在火电厂热工自动化中的应用[J].广东科技，2013（20）：118-119.
[3]李生录.自动控制理论在火电厂热工自动化中的应用[J].中外企业家，2013（29）：235.