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摘要：介绍了火电厂热工自动化的现状，分析了火电厂热工自动化的新进展， 最后提出了对今后火电厂热工自动化的展望。
关键词： 火电厂；热工自动化；DCS；FCS；智能控制
前言：随着我国社会经济的快速发展，电力事业的进步，火电厂热工自动化水平不断提高，火电厂热工自动化技术在电力系统和经济运行中的作用越来越重要。目前，我国已经加快了技术革新，火电厂热工自动化已经取得了很大的发展。同时，作为一项现代科技，火电厂热工自动化有着广阔的发展前景。在现有基础上，還需要我们不断加强改革和创新，创新设计理念和思路，借鉴国外的先进经验，努力开发国内电厂真正需要的热工自动化技术。
1.火电厂热工自动化
火电厂热工自动化是指在无人直接参与的情况下， 通过自动化仪表和自动控制装置（ 包括计算机和计算机网络） 完成火电厂热力过程参数测量、信息处理、自动控制、自动报警和自动保护。它是保障设备安全、提高机组经济性、减轻劳动强度及改善劳动条件的重要技术措施包括主机、辅助设备、公用系统等的自动化，包含五个方面的基本内容：1）自动检测：指热力过程中温度、压力、流量、液位、成分等热工参数的测量由自动化仪表来实现的系统。自动检测的热工参数是监督火电厂机组是否正常运行的依据； 是随时调整自动控制作用的根据； 是机组进行经济核算、事故分析、自动报警等的数据来源。2） 自动控制。指应用自动控制装置实现火电厂机组中的某些生产过程和设备的自动运行和调节， 确保机组运行的安全性和经济性， 分为自动调节、顺序控制和远方控制。3） 自动报警。指在自动检测的热工参数偏离正常值时， 通过灯光声响等报警信号提示运行人员注意， 以便及时发现和处理异常的生产过程和设备。4） 自动保护。指在热工参数超过限定值时或相关设备运行条件不满足要求时投入相应装置暂停或终止异常的生产过程和设备， 以免事故扩大损伤人员和设备。
2.火电厂热工自动化的现状
现阶段，在全国范围内发电机组的改造过程中，DCS控制系统技术得到了进一步的推广和应用。国外DCS控制系统相比较于我国DCS系统来讲有着较大的优越性，特别是在系统运行的可靠性，维护工作量的需求等方面优势特别明显，但同样，成本造价也较高。国内DCS系统虽然相比较于国外的来讲在成本造价上面优势较大，但自动化水平较低，机组运行需要的维护人员较多，且工作量一般较大。根据我国机组的现实情况，以自动调节系统为例，我国机组的状况可以大致归纳为以下两点：一是机组、配套仪表设备、DCS系统、编制软件都采用进口设备厂商提供的知名设备。国外DCS系统因技术水平较高、发展时间较长，系统一般较为完善，各种检查和控制仪表的运行较为可靠，且各种参数的设置都十分合理。二是国产机组、进口仪表及设备、进口DCS系统，国内编制DCS程序。技术的引进和转移是这类企业十分重视的内容，主要考虑到编程人员的经验和参数整定经验，选择专业资质较高的国内人员进行编写。但是在DCS系统编写的过程中，也会相对的出现粗糙的地方。在以后的调试和运行过程中，可能存在一些不可预见的问题。
3.火电厂热工自动化新进展
3.1 电气控制正纳入DCS
自从火电厂采用分散控制系统DCS 后， 汽轮机和锅炉的控制水平有明显的提高， 但作为单元机组中的重要一个环节， 即发电机变压器组和厂用电系统的控制， 大多数仍保留了传统的控制方式， 控制盘台上装设很多模拟仪表光字牌和开关按钮， 在一个控制室内与汽轮机和锅炉的DCS 控制很不协调， 严重影响了火电厂自动化水平。电器控制纳入DCS 范围主要为发电机系统和主厂房内的厂用电系统， 主要包括发电机变压器线路组、高压启动/ 备用变压器、高压厂用工作变压器、低压厂用工作变压器、低压厂用备用变压器及低压厂用工用变压器等的控制和信号测量。保安电源系统、支流系统和不停电电源系统也要纳入DCS 进行监视。此外， 发电机励磁系统、自动准同期和厂用电快速切换更要优先考虑纳入DCS。电气控制纳入DCS， 国际上已开始广泛采用， 许多大的DCS 公司都有这方面的应用业绩。将部分电器控制纳入DCS， 国内已有成功的经验。
3.2 EIC 综合技术
在以前的发电控制过程中，电气控制装置E（ Eleetric） 仪表I（ Instrument） 和计算机控制装置C（ Computer） 都是彼此独立的装置，采取分别安装的方式。在现代科技的支持下，国家开展了EIC 综合技术运用，将这三种装置结合起来，并DCS 进行统一规划和完成，这是DCS 的未来发展方向。
3.3 FCS（现场总线控制系统）正取代DCS
DCS 使得某个局部的故障对整个系统的影响较小， 加之各种软硬件技术不断走向成熟， 整个系统的可靠性得以大大提高， 因而迅速成为自动控制系统的主流， 然而DCS 有明显的不足。DCS无法满足上位机系统对现场仪表的信息要求， 限制了控制过程视野， 阻碍了上位机系统功能的发挥， 因此产生了上位机与现场仪表进行数字通信的要求。即需要建立一个标准的现场仪表与上位机系统的数字通信线路， 这条通信线路就是现场总线， FCS 也就随之产生了。
3.4人工智能和人工神经网络
在未来的自动控制系统中，将逐渐采用人工智能和人工神经网络的研究成果。
1） 模糊控制。模糊控制应用语言变量， 把人们的操作经验总结为若干条件语句， 建立模糊关系， 进行模糊逻辑推理， 从而实现对复杂对象的控制。
2） 神经网络控制。神经网络具有很强的非线性函数逼近和非线性映射能力， 以及对信息处理具有自组织、自学习等特点。所以它为处理锅炉控制中的非线性建模和非线性控制提供了强有力的工具。
3） 预测控制。热工过程往往具有较大的惯性、滞后以及非线性和时变性， 难以建立精确的数学模型。而预测控制对模型精度要求较低， 鲁棒性较好。因此， 预测控制在热工控制中有广阔的应用前景。
4） 专家控制。专家控制系统是应用专家系统的概念和技术，模拟人类控制专家的知识与经验而建造的控制系统， 其实质就是基于被控对象和控制规律的各种知识， 以智能的方式来设计控制规则。
5） 分级递阶智能控制。它模拟人脑的分层结构， 由执行级、协调级和组织级构成。在它的三层结构中， 也常常采用模糊控制、神经网络控制、专家控制等多种智能控制。
4.火电厂热工自动化展望
在较长时间里， DCS 和PLC 仍是火电厂新机组安装和老机组改造的首选， 电气部分将广泛纳入DCS， 实现炉机电DCS 一体化监控。现场设备继续向微型化、数字化、智能化方向发展， 控制室向小型化、自动化、智能化驾驶舱式靠近， 为FCS 最终取代DCS做准备。基于智能控制理论和计算机监控系统的热工仪表测量新理论和先进控制策略将大量涌现， 并在实用化方面取得长足进展。
5.总结
随着人们环保意识的增强，和国家对工业企业发展过程中环境要求的不断提高，在电子计算机及其网络技术不断成熟的今天，不久的将来热工系统必将围绕环保、节能、减排等主题发生较大的创造性改变。这些改变必将向着一体化、智能化、网络化、透明化的方向和格局不断前进，新的测量技术的迅速发展和推广应用，必将使得机组的运行、操作、故障排除等操作变得更加简单方便。而随着国家对电厂投入力度的不断加大，国家科研机构的不断创新，火电厂的热工自动化技术一定会有更好的发展，为火电厂实现经济效益、社会效益、生态效益保驾护航。
参考文献：
[1]杨美一.电厂热工自动化系统的发展，工业设计，2012，1.
[2]朱清；杨景萍.浅谈电厂热工自动化的现状与展望[J].科技促进发展（应用版）.2010（10）.
关键词： 火电厂；热工自动化；DCS；FCS；智能控制
前言：随着我国社会经济的快速发展，电力事业的进步，火电厂热工自动化水平不断提高，火电厂热工自动化技术在电力系统和经济运行中的作用越来越重要。目前，我国已经加快了技术革新，火电厂热工自动化已经取得了很大的发展。同时，作为一项现代科技，火电厂热工自动化有着广阔的发展前景。在现有基础上，還需要我们不断加强改革和创新，创新设计理念和思路，借鉴国外的先进经验，努力开发国内电厂真正需要的热工自动化技术。
1.火电厂热工自动化
火电厂热工自动化是指在无人直接参与的情况下， 通过自动化仪表和自动控制装置（ 包括计算机和计算机网络） 完成火电厂热力过程参数测量、信息处理、自动控制、自动报警和自动保护。它是保障设备安全、提高机组经济性、减轻劳动强度及改善劳动条件的重要技术措施包括主机、辅助设备、公用系统等的自动化，包含五个方面的基本内容：1）自动检测：指热力过程中温度、压力、流量、液位、成分等热工参数的测量由自动化仪表来实现的系统。自动检测的热工参数是监督火电厂机组是否正常运行的依据； 是随时调整自动控制作用的根据； 是机组进行经济核算、事故分析、自动报警等的数据来源。2） 自动控制。指应用自动控制装置实现火电厂机组中的某些生产过程和设备的自动运行和调节， 确保机组运行的安全性和经济性， 分为自动调节、顺序控制和远方控制。3） 自动报警。指在自动检测的热工参数偏离正常值时， 通过灯光声响等报警信号提示运行人员注意， 以便及时发现和处理异常的生产过程和设备。4） 自动保护。指在热工参数超过限定值时或相关设备运行条件不满足要求时投入相应装置暂停或终止异常的生产过程和设备， 以免事故扩大损伤人员和设备。
2.火电厂热工自动化的现状
现阶段，在全国范围内发电机组的改造过程中，DCS控制系统技术得到了进一步的推广和应用。国外DCS控制系统相比较于我国DCS系统来讲有着较大的优越性，特别是在系统运行的可靠性，维护工作量的需求等方面优势特别明显，但同样，成本造价也较高。国内DCS系统虽然相比较于国外的来讲在成本造价上面优势较大，但自动化水平较低，机组运行需要的维护人员较多，且工作量一般较大。根据我国机组的现实情况，以自动调节系统为例，我国机组的状况可以大致归纳为以下两点：一是机组、配套仪表设备、DCS系统、编制软件都采用进口设备厂商提供的知名设备。国外DCS系统因技术水平较高、发展时间较长，系统一般较为完善，各种检查和控制仪表的运行较为可靠，且各种参数的设置都十分合理。二是国产机组、进口仪表及设备、进口DCS系统，国内编制DCS程序。技术的引进和转移是这类企业十分重视的内容，主要考虑到编程人员的经验和参数整定经验，选择专业资质较高的国内人员进行编写。但是在DCS系统编写的过程中，也会相对的出现粗糙的地方。在以后的调试和运行过程中，可能存在一些不可预见的问题。
3.火电厂热工自动化新进展
3.1 电气控制正纳入DCS
自从火电厂采用分散控制系统DCS 后， 汽轮机和锅炉的控制水平有明显的提高， 但作为单元机组中的重要一个环节， 即发电机变压器组和厂用电系统的控制， 大多数仍保留了传统的控制方式， 控制盘台上装设很多模拟仪表光字牌和开关按钮， 在一个控制室内与汽轮机和锅炉的DCS 控制很不协调， 严重影响了火电厂自动化水平。电器控制纳入DCS 范围主要为发电机系统和主厂房内的厂用电系统， 主要包括发电机变压器线路组、高压启动/ 备用变压器、高压厂用工作变压器、低压厂用工作变压器、低压厂用备用变压器及低压厂用工用变压器等的控制和信号测量。保安电源系统、支流系统和不停电电源系统也要纳入DCS 进行监视。此外， 发电机励磁系统、自动准同期和厂用电快速切换更要优先考虑纳入DCS。电气控制纳入DCS， 国际上已开始广泛采用， 许多大的DCS 公司都有这方面的应用业绩。将部分电器控制纳入DCS， 国内已有成功的经验。
3.2 EIC 综合技术
在以前的发电控制过程中，电气控制装置E（ Eleetric） 仪表I（ Instrument） 和计算机控制装置C（ Computer） 都是彼此独立的装置，采取分别安装的方式。在现代科技的支持下，国家开展了EIC 综合技术运用，将这三种装置结合起来，并DCS 进行统一规划和完成，这是DCS 的未来发展方向。
3.3 FCS（现场总线控制系统）正取代DCS
DCS 使得某个局部的故障对整个系统的影响较小， 加之各种软硬件技术不断走向成熟， 整个系统的可靠性得以大大提高， 因而迅速成为自动控制系统的主流， 然而DCS 有明显的不足。DCS无法满足上位机系统对现场仪表的信息要求， 限制了控制过程视野， 阻碍了上位机系统功能的发挥， 因此产生了上位机与现场仪表进行数字通信的要求。即需要建立一个标准的现场仪表与上位机系统的数字通信线路， 这条通信线路就是现场总线， FCS 也就随之产生了。
3.4人工智能和人工神经网络
在未来的自动控制系统中，将逐渐采用人工智能和人工神经网络的研究成果。
1） 模糊控制。模糊控制应用语言变量， 把人们的操作经验总结为若干条件语句， 建立模糊关系， 进行模糊逻辑推理， 从而实现对复杂对象的控制。
2） 神经网络控制。神经网络具有很强的非线性函数逼近和非线性映射能力， 以及对信息处理具有自组织、自学习等特点。所以它为处理锅炉控制中的非线性建模和非线性控制提供了强有力的工具。
3） 预测控制。热工过程往往具有较大的惯性、滞后以及非线性和时变性， 难以建立精确的数学模型。而预测控制对模型精度要求较低， 鲁棒性较好。因此， 预测控制在热工控制中有广阔的应用前景。
4） 专家控制。专家控制系统是应用专家系统的概念和技术，模拟人类控制专家的知识与经验而建造的控制系统， 其实质就是基于被控对象和控制规律的各种知识， 以智能的方式来设计控制规则。
5） 分级递阶智能控制。它模拟人脑的分层结构， 由执行级、协调级和组织级构成。在它的三层结构中， 也常常采用模糊控制、神经网络控制、专家控制等多种智能控制。
4.火电厂热工自动化展望
在较长时间里， DCS 和PLC 仍是火电厂新机组安装和老机组改造的首选， 电气部分将广泛纳入DCS， 实现炉机电DCS 一体化监控。现场设备继续向微型化、数字化、智能化方向发展， 控制室向小型化、自动化、智能化驾驶舱式靠近， 为FCS 最终取代DCS做准备。基于智能控制理论和计算机监控系统的热工仪表测量新理论和先进控制策略将大量涌现， 并在实用化方面取得长足进展。
5.总结
随着人们环保意识的增强，和国家对工业企业发展过程中环境要求的不断提高，在电子计算机及其网络技术不断成熟的今天，不久的将来热工系统必将围绕环保、节能、减排等主题发生较大的创造性改变。这些改变必将向着一体化、智能化、网络化、透明化的方向和格局不断前进，新的测量技术的迅速发展和推广应用，必将使得机组的运行、操作、故障排除等操作变得更加简单方便。而随着国家对电厂投入力度的不断加大，国家科研机构的不断创新，火电厂的热工自动化技术一定会有更好的发展，为火电厂实现经济效益、社会效益、生态效益保驾护航。
参考文献：
[1]杨美一.电厂热工自动化系统的发展，工业设计，2012，1.
[2]朱清；杨景萍.浅谈电厂热工自动化的现状与展望[J].科技促进发展（应用版）.2010（10）.