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摘要：

現代火電機組單元容量和參數的提高及系統本體特性的復雜化，對火電廠熱工自動化提出了更高的要求。基于此，對智能控制在火電廠熱工自動化中的應用進行了分析和探討。

關鍵詞：

火電廠；熱工自動化；智能控制；發展趨勢

0引言

火電機組的主要熱工自動控制系統包括制粉系統控制、鍋爐汽包水位控制、爐膛燃燒控制、主蒸汽溫度和再熱蒸汽溫度控制、汽機控制及協調控制等三十多個控制回路，它們共同完成火電機組轉速、溫度、壓力、水位及流量的控制任務。當使用傳統方法來對火電廠熱工自動化進行控制時，首先需要求出系統的數學模型，然后設計出固定模型的控制器，由于控制器的算法無法改變，故而很難滿足現代火電廠熱工自動化控制的要求。在這種背景下，在火電廠熱工自動化中應用智能控制來彌補傳統控制方法的不足就顯得迫在眉睫了。

1智能控制概述

在現代工程中，具備系統復雜、設備龐大、大遲延、非線性及強耦合等特點的系統對控制要求較高，采用傳統控制理論和方法難以滿足實際需求，這就使得智能控制應運而生。1985年9月智能控制專題研討會的召開，意味著智能控制正式被業界廣泛認可，人們普遍認為智能控制的實質就是將有具體固定數學模式的控制算法轉變為智能算法。現階段主要的4種智能算法如表1所示。根據上述4種智能算法，相應產生了模糊控制、神經網絡控制、群體智能控制及專家控制等4種智能控制方法，在高度不確定和高度復雜的控制系統應用中取得了良好效果。

2智能控制在火電廠熱工自動化中的具體應用

2.1鍋爐燃燒過程的智能控制

從現階段鍋爐燃燒過程的控制來看，大體可以包含如下三類方法：第一類是通過實時分析鍋爐燃燒參數，然后由經驗豐富的鍋爐管理員來對鍋爐燃燒情況進行及時調整；第二類是通過構建鍋爐實時監控系統，采用機械化方式來對鍋爐燃燒參數進行實時采集和分析，然后為進一步采取鍋爐燃燒調整策略提供數據支撐；第三類是通過智能算法來對鍋爐燃燒參數進行智能分析，然后根據實際情況對鍋爐燃燒過程進行精細化控制。上述三類方法是在不同技術條件下產生的，而鍋爐燃燒過程的智能控制無論是在降低污染排放和鍋爐管理員勞動強度，還是在提高火電廠鍋爐運行效率和綜合經濟效益等方面，都具有顯著優勢。在鍋爐燃燒過程的智能控制方面，實際運用中的一大熱點就是將智能控制嵌入到傳統控制方法中，例如將傳統PID控制與通過專家知識總結的模糊控制相結合，通過專家知識在實際運行中直接作用于PID參數的調節，來構成專家知識自適應PID控制器。此種方法將眾多專家豐富的經驗和知識直接作用于鍋爐燃燒控制系統，因此更能反映出實際工況的工作需求，在未來將有較大的應用前景。

2.2鍋爐過熱汽溫的智能控制

受到過量空氣系數、鍋爐負荷變化、燃燒種類、受熱面污染情況及燃燒量的變化等多種因素的影響，鍋爐過熱汽溫具有非線性、時變等特性，導致其自動控制難度較大。隨著火電廠鍋爐機組朝大容量和高參數的方向不斷發展，傳統的過熱汽溫控制（如采用導前汽溫微分信號的雙回路汽溫控制系統、串級過熱汽溫控制系統等）效果愈發不理想，為此人們考慮將智能控制引入到汽溫控制系統中來，從而提高過熱蒸汽控制系統的品質。鍋爐過熱汽溫智能控制的兩種典型方法如表2所示。

2.3鍋爐給水全程的智能控制

為確保給水系統的安全可靠，現階段不少單元火電機組都廣泛采用一段式或兩段式給水全程控制系統，雖然它們基本能夠滿足鍋爐正常運行狀態時的生產要求，但在鍋爐啟停過程中，大型鍋爐的水位經常表現出較大的非線性和時變性，因此很難構建系統精確的數學模型來獲得較高的控制品質。此外，由于鍋爐汽包水位對于蒸汽流量和給水流量的擾動具有較大的慣性和時滯，因此熱工人員根據工作經驗來對控制器參數進行調整時具有較大的盲目性，很難使控制器參數的整定值保持在最佳狀態，為此研究者將目光投向了鍋爐給水全程的智能控制。例如有研究者利用多層神經網絡構建了一種模糊自適應PID控制器，在鍋爐給水全程的控制中，通過神經網絡的自學習能力來在線提取和優化模糊控制規則，優化控制器隸屬度函數，采用模糊推理的方法來實現PID參數Ki、Kp和Kd的在線自整定，從而在極大簡化控制系統結構的基礎上，切實提高了鍋爐給水控制系統的可靠性。

3結語

從上文的分析可知，現階段智能控制在火電廠熱工自動化中的應用已經取得較大進展和較多研究成果，集中體現在鍋爐燃燒過程的智能控制、鍋爐過熱汽溫的智能控制、鍋爐給水全程的智能控制等方面，對于確保火電機組和系統的平穩、經濟運行至關重要。當然，隨著智能算法和智能控制方法的不斷延伸和發展，筆者相信未來智能控制在火電廠熱工自動化中的應用將日益增多（例如中儲式制粉系統的智能控制）。

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作者:黃星宇 常龍 杜志方 單位:平頂山姚孟發電有限責任公司 東北電力大學