技术
摘要：本论文以本单位的火电系统为例，综述了热工自动控制的控制理论和控制思想，重点介绍了锅炉循环流化床和汽轮机的调节系统并将ABB公司的DCS系统在本单位的应用做了概述。
一、热工自动控制的理论和思想在国内火电厂中应用
众所周知，作为自动化技术的核心，控制理论已经在火电厂的实际运营中起到了举足轻重的作用。整个系统正常运行需要达到一定的稳定性、准确性和快速性。主要南由机械工作装置、人机操作界面、控制台和外设编程控制器几部分组成。火电厂中应用到热工自动控制理论的部分大概有以下几个部分：汽温控制系统、水位控制系统、机组功率一转速调节系统。他们统称为锅炉一汽轮机组协调控制系统。他们的准确控制对火电厂的正常运行具有现实意义。例如在汽温控制系统中，控制要求要满足一定的静态特性(纯对流特性)和动态特性(负荷增减、燃烧工况和温度变化等的干扰)，而且温差不超过10度，长期偏差不超过5度。温度必须要控制在一定范围之内，温度过高会对过热器、汽轮机和蒸气管道压力较高的部分的金属造成损伤。温度过低会加剧电厂的热损耗，由此汽轮机轴向推力变大会使轴承受力过大，同时加大汽轮机的叶片蒸气湿度降低了效率等等。
温度和水位控制系统的思想基本一致，整个工艺过程会要求控制量在一定的小范围内波动。例如要求温度控制在偏差在lO度之内，当温度传感器返回控制器输入端的温度值稍低于最低限温度时，首先比较器会及时计算出要达到最低限温度时的温度差，控制器采用串级控制和PID控制，采集到温度差后立即进行一系列复杂计算，及时改变输出控制相应的机械装置做出改变，将温差控制在：亡艺要求的l0度范嗣内，长期偏差不超过5度。水位的控制思路与此类似，但作为控制系统的独立系统，他们的硬件组成差异很大。机组功率一转速调节系统主要应用的是电力拖动自动控制系统中的转速电流双闭环系统，它具有两次反馈的双重保险作用，通过内外两次反馈调节可以做到准确可靠。
二、调节系统介绍以及改进
(一)循环流化床的调节系统
循环流化床自动控制调节系统南汽包水位控制回路、主蒸汽温度控制回路、放渣控制回路、引风控制回路、回料风控制回路、主蒸汽压力控制回路、床温调节控制回路和广义预测控制指导系统。
在控制理论中，锅炉中循环流化床属于非线性、多变量时变、大滞后的被控对象，由于燃烧系统与汽水系统的耦合关系采用普通的控制方法是很难控制的，目前国内外主要采用的是模糊控制规则。对于复杂的系统，因为变量太多，往往难以正确的捕述系统的动态，于是工程师便尝试着以模糊数学来处理这些控制问题，经过很多年的发展，模糊控制理论已经比较成熟。但是随着理论知识的实际运用，工程师们发现仅仅采用模糊控制，而不考虑解耦问题，控制系统不可能达到满意的效果。经过长期研究对此做出了改进，采用了靠谱的CFBB的强耦合数学模型，这个模型可以很容易实现解耦控制。目前绝大多数实际采用的方法，都是利用广义预测控制器和CFBB动态模型产生温床和主汽压的给定，从而实现解耦协调控制，改进了以往的缺点。
(二)汽轮机的调节系统
众所周知，汽轮机的主要工作是将热能转化为动能的一种旋转装置。当压力很大的蒸汽经过主汽门和调节汽阀进入汽轮机后，蒸汽立即开始膨胀带动转子旋转做功，和转子连接的发电机进一步将动能转换成了我们需要的电能。它的调节系统的任务基本分为两大类：转速控制和负荷控制，国内在五六十年代对汽轮机的调节系统进行了大的改革以文章编号：1009一Ol18(2012)o9—0305—0l来，工程师一直致力于这两大基本任务，整体来看就是对汽轮机的蒸汽转矩进行控制。在调节蒸汽转矩的同时，要考虑到稳定性、动态超调量、静态偏差、过渡过程时间和振荡次数几个动态性能指标。
随着社会需求越来越大，火电厂供电品质及发电成本都需要进行改进，原有的液压调节系统在机组协调控制和电网自动发电遥控系统中存在着调节品质差，迟缓率大，不能实现阀门管理等不足。目前主要采用以下几种改进方式：
1、同步器控制方式;2、电力和液压切换并存控制方式;3、透平油纯电调控制;4、抗燃油纯电调控制方式。以上几种改造方案各有千秋，因此作为～项巨大工程，机组改造时应该根据火电成自身的情况后，如果原有的某些技术装备和控制方式能满足我们的需求应考虑保留，在此基础上要精确预算新增设备需要投入的人力物力、投入产出比、改造工期等等。本单位采用了高压抗燃油纯电调型式，改造后调节系统自己独享一个油源，这样操作工对油质的控制变得极其简单。不仅提高了系统运行的灵敏度而且大大降低了迟缓率，各项指标都明显提升。此系统直接利用高压抗油油缸取代空调速汽门，对以往的传动环节的迟缓卡涩的情况大大改善了。
三、DCS系统在此热控系统的应用
本单位采用的是ABB的DCS系统，人们一般称之为分布式控制系统，它是在集中式控制系统的基础上发展起来的一种新型计算机控制系统，是一个由过程控制级和过程监控级组成的以通信网络为纽带的多级计算机系统。面对着火电现场的设备分散性和复杂性，我们还要达到自动化程度较高的状态，操作和管理方便，ABB公司的DCS正好满足了我们的需求，它综合了计算机，通信、显示和控制等4c技术，其基本思想是分散控制、集中操作、分级管理、配置灵活以及组态方便。
(一)火电厂中DCS的特点
因为汽机、锅炉等设备控制复杂，要求的控制精度高，燃料、水、灰等相关附属设备庞大，发电机发出的电能受电网调度要求高等因素影响，本DCS系统必须具有顺序控制、混合控制、回路反馈控制等多种控制功能以完成大量的数据计算和先进的控制技术。
(二)本单位采用的DCS架构
在industriallT的架构下，进一步开发了800系列的新产品，推出了industriallT Symphonv最新的DCS系统。该系统性能可靠，新系统和老系统能做到兼容，而且网形化组态，方便于机组运行中查找维护。主要由现场的控制单元、人机系统接口操作站、系统组态和维护工具、计算机接口和网络接口单元几部分组成。这里面网络接口单元在整个系统中起到了重要的桥梁作用，它实现了多个控制网络间的数据交换，它传递信息的能力是惊人的，一个控制器模块直接控制几百个回路，几千个过程变量被监视，完全发挥了智能数据链传输数据的优势。
参考文献：
[1]贾和.辽宁省汽轮杌调节系统改造方案分析及优化.通辽发电总厂.
[2]李明，徐向东.循环流化床锅炉控制系统[J].清华大学学报.
[3]黄湘，徐敏.白马电厂300MW循环流换床锅炉热控系统评述.四J电力建设三公司.
