热工自动化技术的现状与发展.doc

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1、热工自动化技术的现状与发展1前言   近20年来热工自动化专业发展非常快，无论是测量技术控制理论，还是仪表设备控制装置以及控制系统的构成，与20年前相比，都已有了很大的变化，以新原理，新材料，新工艺生产的各种传感器，变送器，不断地被开发出来，控制系统、控制装置也是日新月异。到80年代初期，由于大规模集成电路以及电子计算机技术的发展，以及通讯理论和技术的发展，国外在对局域网的大量研究的基础上，推出了用于过程控制的网络型分散控制系统，即我们通常说的DCS。国内在80年代中期也引进DCS用于火力发电厂单元机组控制系统中。现在DCS系统已在我国大型火

2、电厂中普遍应用。另外，控制理论发展也很快，在经典的控制理论和现代控制理论的基础上，新的控制理论和控制策略不断涌现，并且在生产实践中得到应用。如专家系统，模糊控制，神经元网络控制技术等等。以现代控制理论为基础的自适应最优控制，具有状态变量观测器的状态变量控制以及预估算法控制等都得了广泛的应用。2现状2．1热工测量技术方面   （1）温度测量。火电厂热工测量控制系统中的温度测量传感器（SENSER），采用热电偶热电阻，少数地方采用其他热敏元件如金属膜（双金属膜）水银温包等作为温度测量的一次元件。变送器及二次仪表中，DDZ－2型的温度变送器配小条形

3、指示仪表和长图型记录仪表在125MW以下机组中仍在使用，二次仪表也有数显仪表或数字化的无纸记录仪表，300MW以上的机组一般是热电偶热电阻信号直接进入电子室，由DCS系统中专门的信号调整模件转换成适用于控制系统的信号。热电偶的冷端补偿，依据控制系统的不同而采用各种不同的方法现用通常采用的方法有：冷端补偿器，恒温箱，用热电阻测量接线盒中的温度然后在软件中进行修正，补偿导线直接进入电子室由DCS系统的信号调整模件进行补偿处理。   （2）压力（真空）测量。传感器为应变原理的膜片，弹簧管，变送器为位移检测原理或电阻电容检测原理，（4～20mA），二

4、次仪表以数显为多。   （3）流量测量。以采用标准节流件依据差压原理测量为主，少数地方采用齿轮流量计或涡轮流量计，如燃油流量的测量。大机组中的主蒸汽流量测量许多地方不用节流件，利用汽机调节级的压力通用公式计算得出。用节流件测量主汽流量时一般都有压力温度补偿。二次仪表数字化智能化，DCS中实现密度补偿更为方便。   （4）液位（料位）测量。液位测量以差压原理经压力补偿测量为主流，电接点，工业电视并用。云膜或轻液双色水位计仍在使用。有用浮子及电磁原理的液位开关。料位测量以称重式或电容式传感器配4～20mA变送器测量，也有用浮子式或超声波原理。　　

5、其他热工测量如氧化锆烟气含氧量测量，电导率测量，二相流的测量，火焰检测等，除电导率测量比较简单外，这些测量多数还处于研究开发阶段，或者说还不十分定型和成熟。2．2自动控制及其系统   汽包水位自动调节系统一般采用典型的三冲量系统或串级系统，在大型单元机组中一般设计有全程调节，因此有单冲量，三冲量之间的切换逻辑，一般依据负荷来切换。采用启动电泵和汽泵的系统还有电泵与小汽机之间的切换，也依据负荷来切换。大型机组的水位控制一般直接控制电泵或小汽机的转速，给水调门全开以节约能源。   燃烧调节系统中的送风系统通常采用风煤比加氧量校正，炉膛负压系统与送

6、风系统之间采用动态联系，通常设计有加负荷时先加风再加煤减负荷时先减煤后减风逻辑以及过燃烧逻辑。主汽压力调节系统通常为串级调节系统。   主汽温度调节系统一般以减温水调节为主，辅以尾部烟道档板调节或喷燃器角度调节系统。由于汽温调节对象是一个多容环节，它的纯迟延时间和时间常数都比较大，在热工自动调节系统中属于可控性最差的一个调节系统，因此专家们也特别关注对这一类系统的研究，许多新的控制策略或控制理论是对这一类系统研究的成果，如史密特时间预估算法控制，模糊控制，具有观察器的状态变量控制等。现在，在大型单元机组中的汽温调节系统一般采用比较新的控制策略

7、，通常应用的有：预估算法控制，自适应控制，补偿法控制以及具有观察器的状态变量控制等。   机炉负荷协调控制在大型单元机组中都有设计。通常设计有这样一些运行方式：基本方式，锅炉跟随方式，汽机跟随方式和协调方式。基本方式是因为锅炉和汽机的自动调节系统或多或少存在一些问题，锅炉及汽机主控都在手动方式。锅炉跟随方式是因为汽机主控在手动方式，汽机跟随是在锅炉主控因故在手动方式，协调方式就是锅炉主控和汽机主控都在自动方式。在协调控制方式下，机组的负荷指令同时加给锅炉主控和汽机主控，锅炉和汽机它们相互协调地来改变机组的负荷，同时又保持机组的运行参数。大型单

8、元机组一般还设计有RUNBACK和FCB运行工况或运行方式。　　另外，由于机组的自动化水平的不断提高，对机组的运行参数的测量也提出了更高的要求，控制用的参数测量与监