火电厂热工自动化发展前景

2016/10/31 16:35:52 人评论 次浏览 分类:热点聚焦  文章地址:http://yunrun.com.cn/news/1111.html

自动化控制系统的发展将向两个方向延伸,一个是控制设备的高度智能化、网络化,另外一个是控制策略的优化,这个方向的发展依赖于实际生产中应用人员与计算机控制技术的深入融合,也就早说,目前人类对计算机的应用还仅仅停留在初级阶段,随着编程技术的发展,人类将来可以在计算机平台上随意实现自己的控制策略。

未来的火电厂热工自动化

首先,由于计算机技术的高速发展,计算机的内存容量、运算速度和通信能力的大大增强,以及现代控制理论的进一步实用化,为计算机在火电厂热工自动化中应用的进一步扩展奠定了可靠的技术基础和理论基础。根据近年来的发展趋势,可以预计在计算机技术、通信技术、大屏幕显示技术和计算机控制技术等多门学科综合发展的支持下,功能强、可靠性高的新型测量和控制仪表、设备将不断涌现,火电厂热控专业仍将是电站技术进步最快的专业之一。昌晖仪表预计火电厂热工自动化将会朝着下面几个方向发展。

1、炉、机、电、辅控制一体化
目前DCS系统的控制范围已由早期的仅包含MCS,DAS,SCS到实现单元机组的全部监控和保护功能(MCS,DAS,FSSS,BPS,ETS,DEH),电气控制系统ECS也逐步纳人DCS的控制之中,辅助控制系统(如化水系统、输煤系统、除灰除盗系统、废水处理系统等)也由原来独立的单元向整个辅助控制网络系统的DCS一体化过渡。随着技术的进步和观念的更新,DCS可扩展至整个辅助控制系统,一台机组仅用一套DCS即可实现全部控制功能,DCS将覆盖发电厂各个自动化系统,实现炉、机、电、辅控制一体化。

2、现场总线技术和系统的推广应用
现场总线技术的出现,彻底改变了现场信息的传输模式,基于现场总线技术的自动控制系统是一个全数字的控制系统,控制系统内部以及现场仪表与系统仪表之间的信息全部以数宇量的形式传输,它不但具有计算机控制系统的全部优点,而且现场仪表的零点漂移和传输误差问题得到了解决,现场仪表与系统仪表之间的信息传输成为多点、多变量的双向传输,现场仪表之间能够直接交换信息。另外,采用现场总线控制系统的工程费用明显下降,可以带来巨大的经济效益。现场总线技术有着不少技术上的优越性,如能在电厂成功应用,将对简化自动化系统、降低造价、实现全厂管理信息系统(MIS)和全厂实时监控系统(STS)都很方便,因而在电厂的应用前景是广阔的,也是进一步提高电厂自动化水平要采取的技术措施。

3、机组自动化水平进一步提高

机组自动化水平的提高将体现在以下几个方面:
单元机组实现全CRT监控,大屏幕显示器广泛使用,传统控制盘台将取消。
机组主要模拟参数完全由自动控制装置(DCS或FCS)在全负荷(或全程)范围内自动维持在最佳区域内。
生产过程按功能区或功能组划分,操作人员只需干预每个功能组,基本不用再直接向单个驱动对象(风机、水泵及阀门等)发出启、停(或开、关)命令。
机组紧急事故处理也完全依靠完善的保护系统自动完成,不但防止了人为误操作,而且还能快速、正确地处理事故,保护了人身和设备的安全,大大提高了机组运行的安全性和经济性,也使操作人员更快、更好地胜任大机组参数多、变化快和控制复杂的运行工作。
单元机组自动化系统进一步智能化,安全、经济效益明显的优化控制软件、性能计算和分析软件、机组寿命管理软件、故障诊断以及状态维修软件得到了广泛的应用,机组运行的安全性和经济效益进一步提高。

4、先进控制理论和技术的应用

经典控制理论是以传递函数分析作为理论基础的,它的隐含前提有两个一是对象模型的精确性、定常性和线性二是运行环境的确定性和不变性。它的典型应用形式有PID控制、Smith预估控制、传统解耦控制等。虽然经典控制具有很大的局限性,但对于大多数的工业生产过程来说,它是一种十分有效的控制策略,也是目前应用最多的一种控制策略。然而,随着自动化水平的不断提高,人们不仅需要正常运行状态下的自动化,而且需要启停状态、变工况状态和异常工况下的自动化,由于在这些状态下,经典控制所要求的前提条件已经不能成立,因此,人们必须采用更先进的现代控制策略。

现代控制理论是以状态空间分析作为理论基础的,它主要研究具有高性能、高精度的多输入多输出(多变量)、变参数系统的最优控制问题。它对多变量有很强的描述和综合能力,其局限在于必须预先知道被控对象或过程的数学模型。现代控制理论的典型应用形式包括自适应控制、变结构控制、鲁棒控制和预测控制等。智能控制理论是在经典和现代控制理论的基础上于20世纪90年代形成的。智能控制的提出,一方面是实现大规模复杂系统控制的需要另一方面也是现代计算机技术高度发展的结果。智能控制是一种先进的控制算法,它利用有关方法或知识来控制对象,按一定要求达到顶定目的,它基本解决了非线性、大时滞、变结构和无精确数学模型对象的控制问题。常见的智能控制算法包括模糊控制、神经网络控制、专家控制、分级递阶智能控制、仿人智能控制、学习控制等。

目前,在火电厂控制的各功能系统中,传统的PID控制策略已能较好地实现;但尚有一些问题没有得到很好的解决,如燃烧过程的动态优化问题、钢球磨中储式制粉系统的控制问题、大范围变工况时再热汽温的控制问题等。这些问题多半涉及非线性、大时滞、慢时变、分布参数和非确定性控制问题,用传统的控制策略是难以解决这类问题的,因此必须探讨先进控制策略,特别是智能控制方法的应用问题。现代控制理论和智能控制方法在火电厂生产过程中的应用还非常有限,有待于进一步研究和实践,相信随着理论研究的不断深入和电厂软硬件平台的提升,这些先进控制理论和技术必将在火电厂的生产过程控制中得到广泛的应用。

5、管控一体化将实现
DCS或FCS与厂级监控信息系统SIS(Supervisory Information System)和厂级管理信息系统MIS(Management Information System)互相渗透,彼此结合,形成一个多层次、网络化,融控制、管理、调度和决策于一体的综合自动化系统,即管控一体化。SIS主要处理全厂实时数据,完成厂级生产过程的监控和管理、厂级故障诊断和分析、厂级性能计算、分析和经济负荷调度等MIS主要为全厂运营、生产和行政的管理工作服务,完成设备和维修管理、生产经营管理(包括电力市场报价子系统)、财务管理等。另外,随着世界各国对能源消耗的精细管理,具有现实意义的能源管理策略也将得到大范围推广应用。
aaa