熱工控制系統(tǒng)課堂單元機組協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)PPT學(xué)習(xí)教案

1、會計學(xué)1 熱工控制系統(tǒng)課堂單元機組協(xié)調(diào)控制系熱工控制系統(tǒng)課堂單元機組協(xié)調(diào)控制系 統(tǒng)統(tǒng) 第一節(jié)協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)的基本概念第一節(jié)協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)的基本概念 一、基本概念一、基本概念 單元機組在處理滿足負荷要求并同時維持機組主要運行參數(shù)單元機組在處理滿足負荷要求并同時維持機組主要運行參數(shù) 穩(wěn)定這兩個問題時，是將機爐作為一個整體來看待的。然而汽機穩(wěn)定這兩個問題時，是將機爐作為一個整體來看待的。然而汽機 、鍋爐實際上又是相對獨立的，它們通過各自的調(diào)節(jié)手段，如汽、鍋爐實際上又是相對獨立的，它們通過各自的調(diào)節(jié)手段，如汽 輪機輪機調(diào)節(jié)閥開度調(diào)節(jié)閥開度、鍋爐燃燒率鍋爐燃燒率，滿足電網(wǎng)負荷的要求并保持機組，滿足電網(wǎng)負荷的

2、要求并保持機組 主要參數(shù)（主蒸汽壓力）的穩(wěn)定，但它們能力不盡相同，差異較主要參數(shù)（主蒸汽壓力）的穩(wěn)定，但它們能力不盡相同，差異較 大。大。 當前隨著大型發(fā)電機組的日益增多，大容量機組的汽機和鍋當前隨著大型發(fā)電機組的日益增多，大容量機組的汽機和鍋 爐都是組成單元制熱力系統(tǒng)。爐都是組成單元制熱力系統(tǒng)。 第1頁/共51頁 若在單元機組控制系統(tǒng)設(shè)計中，充分考慮它們差異，以及各若在單元機組控制系統(tǒng)設(shè)計中，充分考慮它們差異，以及各 自特點，采取某些措施（如引入某些前饋信號、協(xié)調(diào)信號），讓自特點，采取某些措施（如引入某些前饋信號、協(xié)調(diào)信號），讓 機爐同時按照電網(wǎng)負荷要求變化，接收外部負荷指令，根據(jù)主要機爐同

3、時按照電網(wǎng)負荷要求變化，接收外部負荷指令，根據(jù)主要 運行參數(shù)偏差，協(xié)調(diào)地進行控制，從而在滿足電網(wǎng)負荷要求同時運行參數(shù)偏差，協(xié)調(diào)地進行控制，從而在滿足電網(wǎng)負荷要求同時 保持主要運行參數(shù)穩(wěn)定，這樣控制系統(tǒng)稱為保持主要運行參數(shù)穩(wěn)定，這樣控制系統(tǒng)稱為協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)。 負荷指令負荷指令 處理回路處理回路 機爐主控機爐主控 制器回路制器回路 ADS ADS指令指令 頻差信號頻差信號 值班員指令值班員指令 LDLD P PB B P P 圖圖12-1 12-1 單元機組協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)組成原理示意圖單元機組協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)組成原理示意圖 第2頁/共51頁 機爐主控制回路除接受負荷指令信號外，還接受主蒸汽壓

4、力機爐主控制回路除接受負荷指令信號外，還接受主蒸汽壓力 信號根據(jù)這兩個信號的偏差，改變汽機調(diào)節(jié)閥的開度和鍋爐的燃信號根據(jù)這兩個信號的偏差，改變汽機調(diào)節(jié)閥的開度和鍋爐的燃 燒率。燒率。 協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)是由負荷指令處理回路和機爐主控制回路這兩協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)是由負荷指令處理回路和機爐主控制回路這兩 部分組成。部分組成。 負荷指令處理回路接受中央調(diào)度所指令、值班員指令和頻率負荷指令處理回路接受中央調(diào)度所指令、值班員指令和頻率 偏差信號，通過選擇和運算，再根據(jù)機組的主輔機實際的運行情偏差信號，通過選擇和運算，再根據(jù)機組的主輔機實際的運行情 況，發(fā)出負荷指令。況，發(fā)出負荷指令。 第3頁/共51頁 二、協(xié)調(diào)控制

5、系統(tǒng)的分類二、協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)的分類 目前，各種不同單元機組協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)的設(shè)計，都是從處理目前，各種不同單元機組協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)的設(shè)計，都是從處理 快速負荷響應(yīng)和主要參數(shù)運行穩(wěn)定這一矛盾出發(fā)的，一般協(xié)調(diào)控快速負荷響應(yīng)和主要參數(shù)運行穩(wěn)定這一矛盾出發(fā)的，一般協(xié)調(diào)控 制系統(tǒng)可按反饋或前饋回路的不同進行分類。制系統(tǒng)可按反饋或前饋回路的不同進行分類。 （一）按反饋回路分類（一）按反饋回路分類 按反饋回路分類可以將協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)分為以按反饋回路分類可以將協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)分為以汽機跟隨（鍋爐汽機跟隨（鍋爐 基本）基本）為基礎(chǔ)的協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)和以為基礎(chǔ)的協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)和以鍋爐跟隨（汽機基本）鍋爐跟隨（汽機基本）為基礎(chǔ)為基礎(chǔ) 的

6、協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)。的協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)。 1 1、以汽機跟隨（鍋爐基本）為基礎(chǔ)的協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)：、以汽機跟隨（鍋爐基本）為基礎(chǔ)的協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)： 第4頁/共51頁 WT2(S) WT1(S) F(X) P0 p0 + - - + + pT PE M -T T 如上圖所示，汽機跟隨（鍋爐基本）控制系統(tǒng)構(gòu)成包括如上圖所示，汽機跟隨（鍋爐基本）控制系統(tǒng)構(gòu)成包括汽輪汽輪 機側(cè)的主蒸汽壓力控制系統(tǒng)機側(cè)的主蒸汽壓力控制系統(tǒng)和和鍋爐側(cè)機組功率控制系統(tǒng)鍋爐側(cè)機組功率控制系統(tǒng)。 鍋爐調(diào)節(jié)器鍋爐調(diào)節(jié)器W WT2 T2(S) (S)接受功率給定和功率反饋信號，當機組負接受功率給定和功率反饋信號，當機組負 荷發(fā)生變化時，首先通過鍋

7、爐調(diào)節(jié)器荷發(fā)生變化時，首先通過鍋爐調(diào)節(jié)器W WT2 T2(S) (S)控制燃料量（此時給控制燃料量（此時給 水和送粉也應(yīng)相應(yīng)調(diào)整）。水和送粉也應(yīng)相應(yīng)調(diào)整）。 待機前壓力待機前壓力p pT T改變后，再按機前壓力與給定值的偏差，通過改變后，再按機前壓力與給定值的偏差，通過 汽機調(diào)節(jié)器汽機調(diào)節(jié)器W WT1 T1(S) (S)改變汽輪機調(diào)節(jié)閥的開度，從而改變機組功率改變汽輪機調(diào)節(jié)閥的開度，從而改變機組功率 。 第5頁/共51頁 如圖如圖12-212-2所示，功率偏差信號（所示，功率偏差信號（P P 0 0P P E E）可以看作是暫時）可以看作是暫時 改變的汽機調(diào)節(jié)器的給定值，當（改變的汽機調(diào)節(jié)器的

8、給定值，當（P P 0 0P P E E） 0 0時，汽機調(diào)節(jié)器時，汽機調(diào)節(jié)器 發(fā)出開大調(diào)節(jié)閥的指令，增加輸出功率，反之亦然，當發(fā)出開大調(diào)節(jié)閥的指令，增加輸出功率，反之亦然，當F(x)F(x)0 0時時 ，前饋作用不存在。，前饋作用不存在。 顯然，由于鍋爐側(cè)調(diào)節(jié)有較大的慣性，且汽輪機側(cè)保持主汽顯然，由于鍋爐側(cè)調(diào)節(jié)有較大的慣性，且汽輪機側(cè)保持主汽 壓力穩(wěn)定時沒有利用機組蓄能，所以在負荷需求變化時機組響應(yīng)壓力穩(wěn)定時沒有利用機組蓄能，所以在負荷需求變化時機組響應(yīng) 較慢，但采用汽機的調(diào)節(jié)閥來控制主汽壓力，使汽壓波動較小。較慢，但采用汽機的調(diào)節(jié)閥來控制主汽壓力，使汽壓波動較小。 汽機跟隨（鍋爐基本）為基

9、礎(chǔ)的協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)，可以在汽機汽機跟隨（鍋爐基本）為基礎(chǔ)的協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)，可以在汽機 調(diào)節(jié)器前，加入功率偏差的前饋信號。調(diào)節(jié)器前，加入功率偏差的前饋信號。 原理：利用鍋爐蓄能，同時允許汽壓在一定范圍內(nèi)波動。原理：利用鍋爐蓄能，同時允許汽壓在一定范圍內(nèi)波動。 第6頁/共51頁 WT2(S) WT1(S) F(X) p0 P0 + - pT PE M T T + - + - 2 2、以鍋爐跟隨（汽機基本）為基礎(chǔ)的協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)：、以鍋爐跟隨（汽機基本）為基礎(chǔ)的協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)： 如上圖如上圖, , 基本構(gòu)成基本構(gòu)成: :兩個反饋調(diào)節(jié)系統(tǒng)，即汽機側(cè)的兩個反饋調(diào)節(jié)系統(tǒng)，即汽機側(cè)的機組功率機組功率 控制系統(tǒng)控制系

10、統(tǒng)和鍋爐側(cè)的和鍋爐側(cè)的主汽壓力控制系統(tǒng)主汽壓力控制系統(tǒng)。 基本工作原理基本工作原理: :汽機調(diào)節(jié)器汽機調(diào)節(jié)器W WT1 T1(S) (S)接受功率給定值與實發(fā)功率接受功率給定值與實發(fā)功率 反饋信號，根據(jù)它們之間的偏差，調(diào)節(jié)汽機調(diào)節(jié)閥開度，從而改反饋信號，根據(jù)它們之間的偏差，調(diào)節(jié)汽機調(diào)節(jié)閥開度，從而改 變進汽量使發(fā)電機輸出功率迅速滿足負荷要求。鍋爐調(diào)節(jié)器變進汽量使發(fā)電機輸出功率迅速滿足負荷要求。鍋爐調(diào)節(jié)器 W WT2 T2(S) (S)接受機前壓力定值與機前壓力反饋信號，根據(jù)它們之間的接受機前壓力定值與機前壓力反饋信號，根據(jù)它們之間的 偏差，調(diào)整燃料量從而保證主汽壓力的穩(wěn)定。偏差，調(diào)整燃料量從而

11、保證主汽壓力的穩(wěn)定。 第7頁/共51頁 由于機組功率對汽機側(cè)調(diào)節(jié)作用的響應(yīng)迅速，當負荷要求變由于機組功率對汽機側(cè)調(diào)節(jié)作用的響應(yīng)迅速，當負荷要求變 化時，本系統(tǒng)通過改變汽機調(diào)節(jié)閥開度，充分利用機組蓄能，就化時，本系統(tǒng)通過改變汽機調(diào)節(jié)閥開度，充分利用機組蓄能，就 可以得到機組功率的快速響應(yīng)?？梢缘玫綑C組功率的快速響應(yīng)。 但以犧牲主汽壓力穩(wěn)定為代價，又因為在鍋爐側(cè)調(diào)節(jié)作用下但以犧牲主汽壓力穩(wěn)定為代價，又因為在鍋爐側(cè)調(diào)節(jié)作用下 ，主汽壓力的響應(yīng)有較大慣性。，主汽壓力的響應(yīng)有較大慣性。 所以，在鍋爐跟隨系統(tǒng)中，快速的功率響應(yīng)和較大的主汽壓所以，在鍋爐跟隨系統(tǒng)中，快速的功率響應(yīng)和較大的主汽壓 力偏差是同時

12、存在的，這就是鍋爐跟隨系統(tǒng)的特點。力偏差是同時存在的，這就是鍋爐跟隨系統(tǒng)的特點。 為了減小主汽壓力的波動，以鍋爐跟隨（汽機基本）為基礎(chǔ)的為了減小主汽壓力的波動，以鍋爐跟隨（汽機基本）為基礎(chǔ)的 協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)可以采用協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)可以采用機前壓力的定值機前壓力的定值與與機前壓力的反饋值之間機前壓力的反饋值之間的的 偏差信號，通過函數(shù)模塊偏差信號，通過函數(shù)模塊F(X)F(X)，作用在汽機調(diào)節(jié)器的輸出端。當汽，作用在汽機調(diào)節(jié)器的輸出端。當汽 壓偏差超過非線性模塊不靈敏區(qū)壓偏差超過非線性模塊不靈敏區(qū) 時，汽機調(diào)節(jié)器發(fā)出調(diào)節(jié)閥開度時，汽機調(diào)節(jié)器發(fā)出調(diào)節(jié)閥開度 指令將受到限制。指令將受到限制。 第8頁/共51

13、頁 （二）、按前饋回路分類（二）、按前饋回路分類 單元機組負荷控制系統(tǒng)的任務(wù)之一是保證汽機鍋爐之間能量供單元機組負荷控制系統(tǒng)的任務(wù)之一是保證汽機鍋爐之間能量供 求關(guān)系的平衡，為了改善控制系統(tǒng)的性能，增設(shè)了前饋回路，使能求關(guān)系的平衡，為了改善控制系統(tǒng)的性能，增設(shè)了前饋回路，使能 量的失衡限制在較小的范圍之內(nèi)，下面介紹兩種基本的前饋回路方量的失衡限制在較小的范圍之內(nèi)，下面介紹兩種基本的前饋回路方 案。案。 1 1、按指令信號間接平衡的協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)：、按指令信號間接平衡的協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)： 圖圖12-412-4是指令信號間接平衡協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)的原理圖，系統(tǒng)的特是指令信號間接平衡協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)的原理圖，系統(tǒng)的

14、特 點是用指令間接平衡機爐之間的能量關(guān)系，屬于以點是用指令間接平衡機爐之間的能量關(guān)系，屬于以汽機跟隨汽機跟隨為基礎(chǔ)為基礎(chǔ) 的協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)。的協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)。 第9頁/共51頁 d dd d PIPI I I 鍋爐主控鍋爐主控 燃燒率指燃燒率指 令令 汽機調(diào)節(jié)閥汽機調(diào)節(jié)閥 開度指令開度指令 p p0 0 P PE E P P0 0 p pT T + + + + + + + + + + + + + + - - - - - - - - + + 圖圖12-4 12-4 按指令信號間接平衡的協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)按指令信號間接平衡的協(xié)調(diào)控制系統(tǒng) 返回返回2626 第10頁/共51頁 汽機調(diào)節(jié)器汽機調(diào)節(jié)器PIPI任務(wù)

15、是維持機前壓力任務(wù)是維持機前壓力P PT T 等于給定值 等于給定值P P0 0 ，但在 ，但在 負荷變化過程中，要利用功率偏差（負荷變化過程中，要利用功率偏差（P P0 0P PE E）信號修正汽壓給定）信號修正汽壓給定 值，以便利用鍋爐蓄熱量。值，以便利用鍋爐蓄熱量。 由圖由圖12-412-4可見，汽機調(diào)節(jié)器入口輸入信號的平衡關(guān)系為：可見，汽機調(diào)節(jié)器入口輸入信號的平衡關(guān)系為： （1+1+S S）P P0 0 P PE EK KP P（p pT Tp p0 0）0 0 S S微分算子微分算子 K KP P加法器中比例系數(shù)加法器中比例系數(shù) 穩(wěn)態(tài)時為：穩(wěn)態(tài)時為： 0 1 00 E P T PP

16、K pp 式中：式中： 第11頁/共51頁 由此可見，汽機功率控制回路實際上是一個汽壓控制系統(tǒng)，功由此可見，汽機功率控制回路實際上是一個汽壓控制系統(tǒng)，功 率的偏差信號是汽機調(diào)節(jié)回路的前饋信號，它用來修正壓力給定值率的偏差信號是汽機調(diào)節(jié)回路的前饋信號，它用來修正壓力給定值 。當功率給定值。當功率給定值P P0 0 增加時，實際壓力給定值低于給定值增加時，實際壓力給定值低于給定值p p0 0，調(diào)節(jié)器，調(diào)節(jié)器 將發(fā)出開大調(diào)節(jié)閥指令，增大實發(fā)功率。將發(fā)出開大調(diào)節(jié)閥指令，增大實發(fā)功率。 鍋爐燃燒率指令送往鍋爐各子系統(tǒng)（燃料和送風(fēng)系統(tǒng)）。由鍋爐燃燒率指令送往鍋爐各子系統(tǒng)（燃料和送風(fēng)系統(tǒng)）。由 圖圖12-4

17、12-4可見，燃燒率指令可見，燃燒率指令P PM M 為：為： EpTpM PP S PKppKPSP 00010 1 1 式中：式中：K KP1 P1 、 、K KP P比例系數(shù)比例系數(shù)S S微分算子微分算子 功率定值功率定值P P0 0 比例微分是前饋信號，微分在動態(tài)過程中加強燃比例微分是前饋信號，微分在動態(tài)過程中加強燃 燒率指令，以補償機爐之間對負荷響應(yīng)速度差異，穩(wěn)態(tài)時汽壓偏差燒率指令，以補償機爐之間對負荷響應(yīng)速度差異，穩(wěn)態(tài)時汽壓偏差 （p p0 0p pT T）信號為零，它在動態(tài)過程中有適當修正燃燒率指令作用）信號為零，它在動態(tài)過程中有適當修正燃燒率指令作用 。 第12頁/共51頁 汽

18、機調(diào)節(jié)閥汽機調(diào)節(jié)閥 開度指令開度指令 p pT Tp p0 0p1p1P0P0PEPE + + - - I I PIPI I I d d d d p p 鍋爐鍋爐 燃燒率指令燃燒率指令 + + + + + + + + + + - - - - 圖圖12-5 12-5 能量直接平衡協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)原理圖能量直接平衡協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)原理圖 2 2、能量直接平衡協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)：、能量直接平衡協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)： 系統(tǒng)屬于以系統(tǒng)屬于以鍋爐跟隨鍋爐跟隨 為基礎(chǔ)的協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)。為基礎(chǔ)的協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)。 主要特點主要特點: : 能量平衡信號能量平衡信號p p1 1/p/pT T 取代功率給定信號取代功率給定信號P P0 0，作

19、，作 為控制回路前饋信號。為控制回路前饋信號。 功率偏差積分項用來校正燃燒率指令，以保證機組功率偏差功率偏差積分項用來校正燃燒率指令，以保證機組功率偏差 和汽壓偏差在穩(wěn)態(tài)時都為零，其校正過程是通過鍋爐和汽機兩個和汽壓偏差在穩(wěn)態(tài)時都為零，其校正過程是通過鍋爐和汽機兩個 回路完成的?；芈吠瓿傻?。 第13頁/共51頁 所以所以, ,無論在動態(tài)還是靜態(tài)，無論在動態(tài)還是靜態(tài)，p p1/ /p pT 都能反映調(diào)節(jié)閥開度都能反映調(diào)節(jié)閥開度, ,即汽即汽 機輸入能量。機輸入能量。 由圖由圖12-512-5可見，汽機調(diào)節(jié)器輸入信號的平衡關(guān)系為：可見，汽機調(diào)節(jié)器輸入信號的平衡關(guān)系為： 0 1 1 010 Ep P

20、P S KKpPS 可見，汽機控制回路功率給定值可見，汽機控制回路功率給定值P P0反饋信號是反饋信號是p p1，因，因p p1對汽機調(diào)對汽機調(diào) 節(jié)閥開度響應(yīng)比實發(fā)功率靈敏得多。故汽機調(diào)節(jié)閥能迅速而平穩(wěn)地節(jié)閥開度響應(yīng)比實發(fā)功率靈敏得多。故汽機調(diào)節(jié)閥能迅速而平穩(wěn)地 響應(yīng)功率給定值的變化。響應(yīng)功率給定值的變化。 p1為汽機第一級后壓力，兩者比值為汽機第一級后壓力，兩者比值p1/pT與汽機調(diào)節(jié)閥開度成與汽機調(diào)節(jié)閥開度成 正比，無論什么原因引起的調(diào)節(jié)閥開度變化，正比，無論什么原因引起的調(diào)節(jié)閥開度變化，p1/pT 都能對調(diào)節(jié)閥都能對調(diào)節(jié)閥 開度的微小的變化作出靈敏的反應(yīng)。開度的微小的變化作出靈敏的反應(yīng)。

21、 第14頁/共51頁 鍋爐燃燒指令鍋爐燃燒指令P PM M 為： 為： T TT M pp S K p p S p p P 0 11 1 1 燃燒率指令前饋信號是能量平衡信號燃燒率指令前饋信號是能量平衡信號p p1 1/ /p pT T ，式中微分項在動，式中微分項在動 態(tài)過程中加強燃燒指令，以補償機爐之間對負荷要求響應(yīng)速度的差態(tài)過程中加強燃燒指令，以補償機爐之間對負荷要求響應(yīng)速度的差 異。由于要求動態(tài)補償?shù)哪芰坎粌H與負荷變化率成正比，而且與負異。由于要求動態(tài)補償?shù)哪芰坎粌H與負荷變化率成正比，而且與負 荷水平成正比，所以微分項要求乘以荷水平成正比，所以微分項要求乘以p p1 1/ p/ pT

22、T 值，汽壓偏差積分項保值，汽壓偏差積分項保 證了穩(wěn)態(tài)時能消除壓力偏差。證了穩(wěn)態(tài)時能消除壓力偏差。 能量平衡信號與功率給定信號性質(zhì)不同。后者僅表示能量平衡信號與功率給定信號性質(zhì)不同。后者僅表示電網(wǎng)對機電網(wǎng)對機 組負荷組負荷要求，前者反映了要求，前者反映了汽機對鍋爐的能量汽機對鍋爐的能量要求，這就為機爐之間要求，這就為機爐之間 動態(tài)過程中協(xié)調(diào)控制兩個控制回路的工作提供了一個比較直接的能動態(tài)過程中協(xié)調(diào)控制兩個控制回路的工作提供了一個比較直接的能 量平衡信號。與指令信號間接平衡的協(xié)調(diào)系統(tǒng)相比，鍋爐控制回路量平衡信號。與指令信號間接平衡的協(xié)調(diào)系統(tǒng)相比，鍋爐控制回路 的前饋信號無論是動態(tài)還是靜態(tài)的精度都

23、比較高，整定也比較方便的前饋信號無論是動態(tài)還是靜態(tài)的精度都比較高，整定也比較方便 。 第15頁/共51頁 以以鍋爐跟隨鍋爐跟隨為基礎(chǔ)的能量直接平衡協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)，在為基礎(chǔ)的能量直接平衡協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)，在快速適應(yīng)快速適應(yīng) 負荷負荷要求，以及要求，以及克服系統(tǒng)內(nèi)部擾動克服系統(tǒng)內(nèi)部擾動方面，有較大優(yōu)勢，是協(xié)調(diào)控制方面，有較大優(yōu)勢，是協(xié)調(diào)控制 方案中較好的一種。方案中較好的一種。 三、協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)的作用三、協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)的作用 協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)組成協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)組成: :負荷指令處理回路負荷指令處理回路 + + 機爐主控制回路機爐主控制回路 、負荷指令處理回路、負荷指令處理回路 （1 1）接受的外部指令）接受的外

24、部指令: : 各自作用：各自作用： 電網(wǎng)調(diào)度所負荷分配指令電網(wǎng)調(diào)度所負荷分配指令; ; 電網(wǎng)頻率自動調(diào)整指令電網(wǎng)頻率自動調(diào)整指令; ; 機組運行人員改變負荷的指令機組運行人員改變負荷的指令; ; 根據(jù)機組運行狀態(tài)和電網(wǎng)對機組的要求，選擇其中一種指令根據(jù)機組運行狀態(tài)和電網(wǎng)對機組的要求，選擇其中一種指令 或兩種以上指令。或兩種以上指令。 第16頁/共51頁 、機爐主控制回路的作用、機爐主控制回路的作用 （）根據(jù)機組輸出功率與負荷要求之間的偏差，決定不同的（）根據(jù)機組輸出功率與負荷要求之間的偏差，決定不同的 運行方式。運行方式。 （）接受經(jīng)過處理負荷指令（）接受經(jīng)過處理負荷指令P0，對鍋爐、汽機調(diào)節(jié)

25、系統(tǒng)發(fā)出，對鍋爐、汽機調(diào)節(jié)系統(tǒng)發(fā)出 協(xié)調(diào)指揮信號鍋爐指令協(xié)調(diào)指揮信號鍋爐指令PB和汽機指令和汽機指令PV。 (5) (5) 根據(jù)機組輔機運行狀態(tài)，選擇不同的運行工況。根據(jù)機組輔機運行狀態(tài)，選擇不同的運行工況。 (4) (4) 甩負荷保護甩負荷保護; ; (3) (3) 限制機組最高和最低負荷限制機組最高和最低負荷; ; (2) (2) 限制負荷指令的變化率和起始變化幅度限制負荷指令的變化率和起始變化幅度; ; 第17頁/共51頁 四、協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)的運行方式四、協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)的運行方式 協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)的設(shè)計不同，所供選擇的工作方式也有所區(qū)別。協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)的設(shè)計不同，所供選擇的工作方式也有所區(qū)別。 但

26、是，一般協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)都具有下列五種工作方式：但是，一般協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)都具有下列五種工作方式： （）方式（）方式I I機爐協(xié)調(diào)控制方式機爐協(xié)調(diào)控制方式 適用適用: :機組運行情況良好機組運行情況良好, ,帶變動負荷。機爐參加電網(wǎng)調(diào)頻，調(diào)帶變動負荷。機爐參加電網(wǎng)調(diào)頻，調(diào) 度所可以直接改變機組負荷，機組運行人員也可以改變機組輸出功度所可以直接改變機組負荷，機組運行人員也可以改變機組輸出功 率，機爐自動調(diào)節(jié)系統(tǒng)都投入運行。率，機爐自動調(diào)節(jié)系統(tǒng)都投入運行。 （）方式（）方式IIII汽機跟隨鍋爐而汽機輸出功率可調(diào)方式汽機跟隨鍋爐而汽機輸出功率可調(diào)方式 鍋爐、汽機自動，機組不參加電網(wǎng)調(diào)頻，調(diào)度所也不直接改變鍋

27、爐、汽機自動，機組不參加電網(wǎng)調(diào)頻，調(diào)度所也不直接改變 機組負荷。只有機組運行人員可以改變機組給定功率，機組輸出功機組負荷。只有機組運行人員可以改變機組給定功率，機組輸出功 率能自動保持率能自動保持= =給定功率。給定功率。 （）方式（）方式IIIIII汽機跟隨鍋爐而機組輸出功率不可調(diào)節(jié)方式汽機跟隨鍋爐而機組輸出功率不可調(diào)節(jié)方式 第18頁/共51頁 （）方式（）方式IVIV鍋爐跟隨汽機輸出功率不可調(diào)節(jié)方式鍋爐跟隨汽機輸出功率不可調(diào)節(jié)方式 鍋爐工作正常，汽機部分設(shè)備工作異常，不接受外部負荷指令鍋爐工作正常，汽機部分設(shè)備工作異常，不接受外部負荷指令 ，鍋爐燃燒率處于自動狀態(tài)，維持機前壓力。汽機主控制

28、器處于手，鍋爐燃燒率處于自動狀態(tài)，維持機前壓力。汽機主控制器處于手 動狀態(tài)。動狀態(tài)。 （）方式（）方式V V手動控制方式手動控制方式 鍋爐和汽機都處于鍋爐和汽機都處于“手動手動”，單元機組的運行由運行人員手動，單元機組的運行由運行人員手動 操作，主控制系統(tǒng)中的負荷要求指令操作，主控制系統(tǒng)中的負荷要求指令P P0 0 跟蹤機組的實際出力，為投跟蹤機組的實際出力，為投 入自動作好準備。入自動作好準備。 汽機運行正常，鍋爐部分設(shè)備有故障，機組維持它本身實際輸汽機運行正常，鍋爐部分設(shè)備有故障，機組維持它本身實際輸 出功率，不接受任何外部負荷要求指令。自動調(diào)節(jié)的主要目的是維出功率，不接受任何外部負荷要求

29、指令。自動調(diào)節(jié)的主要目的是維 持鍋爐繼續(xù)運行，以便排除鍋爐的部分故障。此時只是汽機調(diào)節(jié)閥持鍋爐繼續(xù)運行，以便排除鍋爐的部分故障。此時只是汽機調(diào)節(jié)閥 處于自動控制，鍋爐燃燒率處于手動控制。處于自動控制，鍋爐燃燒率處于手動控制。 第19頁/共51頁 第二節(jié)協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)的基本方案分析第二節(jié)協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)的基本方案分析 根據(jù)單元機組的動態(tài)特性及其負荷控制系統(tǒng)的任務(wù)，已經(jīng)設(shè)根據(jù)單元機組的動態(tài)特性及其負荷控制系統(tǒng)的任務(wù)，已經(jīng)設(shè) 計出了多種不同類型的協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)。目前協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)的性能計出了多種不同類型的協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)。目前協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)的性能 日趨完善，高性能的協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)有以下主要特點：日趨完善，高性能的協(xié)調(diào)

30、控制系統(tǒng)有以下主要特點： （）為了迅速滿足電網(wǎng)調(diào)頻的要求，盡可能提高機組的負（）為了迅速滿足電網(wǎng)調(diào)頻的要求，盡可能提高機組的負 荷適應(yīng)性，采用前饋回路，充分利用鍋爐蓄熱量。荷適應(yīng)性，采用前饋回路，充分利用鍋爐蓄熱量。 （）負荷控制范圍不斷擴大，不僅在正常運行時能實現(xiàn)自（）負荷控制范圍不斷擴大，不僅在正常運行時能實現(xiàn)自 動控制，而且在機組異常時能自動處理事故和系統(tǒng)切換。動控制，而且在機組異常時能自動處理事故和系統(tǒng)切換。 （）不僅要求反饋回路能協(xié)調(diào)工作（）不僅要求反饋回路能協(xié)調(diào)工作,而且要求提高前饋回路而且要求提高前饋回路 動、靜態(tài)補償精度，更好地適應(yīng)電網(wǎng)負荷要求。動、靜態(tài)補償精度，更好地適應(yīng)電網(wǎng)

31、負荷要求。 第20頁/共51頁 （）按平衡關(guān)系調(diào)節(jié)（）按平衡關(guān)系調(diào)節(jié) 在單元機組中，相互平衡的量比較多，例如送風(fēng)量與引風(fēng)量是在單元機組中，相互平衡的量比較多，例如送風(fēng)量與引風(fēng)量是 一對相互平衡的量，給水量與產(chǎn)生的總的蒸汽量是一對相互平衡的一對相互平衡的量，給水量與產(chǎn)生的總的蒸汽量是一對相互平衡的 量。這種調(diào)節(jié)的缺點是平衡關(guān)系絕對準確很困難，而且有些量很難量。這種調(diào)節(jié)的缺點是平衡關(guān)系絕對準確很困難，而且有些量很難 測量。測量。 能量平衡觀點能量平衡觀點: :輸入能量與輸出能量之間比例關(guān)系應(yīng)能調(diào)節(jié)保輸入能量與輸出能量之間比例關(guān)系應(yīng)能調(diào)節(jié)保 持，變動工況下，由于機組蓄能變化，比例關(guān)系也會有變化，它持

32、，變動工況下，由于機組蓄能變化，比例關(guān)系也會有變化，它 們之間總關(guān)系為：們之間總關(guān)系為：能量輸入能量輸入 = = 能量輸出能量輸出 + + 能量儲蓄能量儲蓄。設(shè)計系統(tǒng)。設(shè)計系統(tǒng) 時可以把關(guān)系密切的兩個相互平衡的量作為調(diào)節(jié)器的輸入信號，時可以把關(guān)系密切的兩個相互平衡的量作為調(diào)節(jié)器的輸入信號， 也可以把這兩者是否平衡的指標作為被調(diào)參數(shù)。也可以把這兩者是否平衡的指標作為被調(diào)參數(shù)。 一、熱工控制系統(tǒng)設(shè)計的基本方法一、熱工控制系統(tǒng)設(shè)計的基本方法 第21頁/共51頁 （）按平衡指標調(diào)節(jié)（）按平衡指標調(diào)節(jié) 缺點缺點: : 指標測定有遲延和慣性，使控制系統(tǒng)的性能指標受到指標測定有遲延和慣性，使控制系統(tǒng)的性能指

33、標受到 一定影響。一定影響。 蒸汽壓力蒸汽壓力: 汽機負荷與鍋爐負荷是否平衡的指標；汽機負荷與鍋爐負荷是否平衡的指標； 爐膛負壓爐膛負壓: 送風(fēng)量與引風(fēng)量是否平衡的指標；送風(fēng)量與引風(fēng)量是否平衡的指標； 煙氣含氧量煙氣含氧量: 給煤量與送風(fēng)量是否平衡的指標；給煤量與送風(fēng)量是否平衡的指標； 汽包水位汽包水位: 鍋爐給水量與蒸汽流量是否平衡的指標鍋爐給水量與蒸汽流量是否平衡的指標; 綜合以上兩種方法，可以得到兩種新的設(shè)計方法：綜合以上兩種方法，可以得到兩種新的設(shè)計方法： 第22頁/共51頁 被調(diào)量被調(diào)量被調(diào)量被調(diào)量 D D PIPI PDPD P P PIPI 定值定值 調(diào)節(jié)指令調(diào)節(jié)指令 擾動擾動

34、定值定值 擾動擾動 調(diào)節(jié)指令調(diào)節(jié)指令 圖圖12-6 12-6 校正法調(diào)節(jié)系統(tǒng)示意圖校正法調(diào)節(jié)系統(tǒng)示意圖 圖圖12-7 12-7 衰減法調(diào)節(jié)系統(tǒng)示意圖衰減法調(diào)節(jié)系統(tǒng)示意圖 （）校正法（）校正法 所謂校正法是將擾動量以前饋的形式，通過比例或比例微分所謂校正法是將擾動量以前饋的形式，通過比例或比例微分 作用，加入到控制系統(tǒng)中。圖作用，加入到控制系統(tǒng)中。圖12-612-6是校正法調(diào)節(jié)系統(tǒng)原理示意圖是校正法調(diào)節(jié)系統(tǒng)原理示意圖 。 （）衰減法（）衰減法 衰減法是將擾動量以前饋的形式，通過微分作用，加入到控衰減法是將擾動量以前饋的形式，通過微分作用，加入到控 制系統(tǒng)中，圖制系統(tǒng)中，圖12-712-7是衰減法

35、調(diào)節(jié)系統(tǒng)原理示意圖。是衰減法調(diào)節(jié)系統(tǒng)原理示意圖。 第23頁/共51頁 二、協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)的基本方案二、協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)的基本方案 純粹純粹 “爐跟機爐跟機”或或“機跟爐機跟爐”系統(tǒng)都有較大缺點系統(tǒng)都有較大缺點: : 我國單元機組協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)都是在引進機組上設(shè)計和改進。我國單元機組協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)都是在引進機組上設(shè)計和改進。 協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)按反饋回路分類協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)按反饋回路分類: : 機跟爐系統(tǒng)機跟爐系統(tǒng): : 爐跟機系統(tǒng)爐跟機系統(tǒng): : 爐調(diào)節(jié)負荷，機進汽閥調(diào)節(jié)保持汽壓爐調(diào)節(jié)負荷，機進汽閥調(diào)節(jié)保持汽壓 負荷由汽機調(diào)節(jié)，而汽壓由鍋爐調(diào)節(jié)保持負荷由汽機調(diào)節(jié)，而汽壓由鍋爐調(diào)節(jié)保持 前饋回路設(shè)計不同分前饋回路設(shè)

36、計不同分:按指令信號間接平衡系統(tǒng)（按指令信號間接平衡系統(tǒng)（DIB）和按）和按 能量直接平衡系統(tǒng)（能量直接平衡系統(tǒng)（DEB）。）。 解決辦法解決辦法:加入前饋補償信號作為機爐彼此協(xié)調(diào)動作的聯(lián)系。加入前饋補償信號作為機爐彼此協(xié)調(diào)動作的聯(lián)系。 原因原因:爐機負荷之間是否保持平衡取決于汽壓爐機負荷之間是否保持平衡取決于汽壓PT 信號，信號，PT 有一有一 定惰性定惰性; 第24頁/共51頁 （1 1）BaileyBailey820820協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)協(xié)調(diào)控制系統(tǒng) 如前面如前面圖圖12-412-4所示，燃燒率指令所示，燃燒率指令P PM M為：為： EpTpM PP S PKppKPSP 0000 1 1

37、 上式中第一項上式中第一項P P0 0比例微分是前饋信號，微分作用在動態(tài)過程中比例微分是前饋信號，微分作用在動態(tài)過程中 加強燃燒率指令以補償機爐之間對負荷相應(yīng)速度的差異，汽壓偏差加強燃燒率指令以補償機爐之間對負荷相應(yīng)速度的差異，汽壓偏差 （p p0 0p pT T）在動態(tài)過程中有適當修正燃燒率指令的作用，上式中最）在動態(tài)過程中有適當修正燃燒率指令的作用，上式中最 后一項用來校正燃燒率指令，以保證機組功率偏差在穩(wěn)態(tài)時為零。后一項用來校正燃燒率指令，以保證機組功率偏差在穩(wěn)態(tài)時為零。 因為蓄熱量與負荷成比例，故改變同樣的負荷，鍋爐在高負荷時的因為蓄熱量與負荷成比例，故改變同樣的負荷，鍋爐在高負荷時的

38、 蓄熱量變化要比低負荷時大，這就希望在高負荷時有較大的改變?nèi)夹顭崃孔兓鹊拓摵蓵r大，這就希望在高負荷時有較大的改變?nèi)?料量的速度。為此，上式中的最后一項乘以功率給定值料量的速度。為此，上式中的最后一項乘以功率給定值P P0 0，以便使，以便使 積分速度隨負荷變化。積分速度隨負荷變化。 第25頁/共51頁 STS ppKPPSP i TPE 1 1 1 1 00 汽機閥門開度指令汽機閥門開度指令P P 為為： 從上式可以看出，當從上式可以看出，當P P0 0 增加時，調(diào)節(jié)器將開大汽機調(diào)節(jié)閥，增加時，調(diào)節(jié)器將開大汽機調(diào)節(jié)閥， 增大實發(fā)功率。上式中調(diào)節(jié)器入口信號的平衡關(guān)系為：增大實發(fā)功率。上式中調(diào)

39、節(jié)器入口信號的平衡關(guān)系為： 01 00 ppKPPS TPE 在穩(wěn)態(tài)時上式化為：在穩(wěn)態(tài)時上式化為： 0 1 00 E P T PP K pp 第26頁/共51頁 可見，汽機功率控制回路是一個汽壓控制系統(tǒng)，其壓力的實可見，汽機功率控制回路是一個汽壓控制系統(tǒng)，其壓力的實 際給定值是上式中方括號內(nèi)部分，只有在功率偏差為零時才有際給定值是上式中方括號內(nèi)部分，只有在功率偏差為零時才有p pT T p p0 0，改變比例系數(shù)，改變比例系數(shù)K KP P 可調(diào)整功率偏差信號對壓力給定值修正作可調(diào)整功率偏差信號對壓力給定值修正作 用的大小。用的大小。 從上面分析可以看出，從上面分析可以看出，BaileyBail

40、ey820820協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)中鍋爐主協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)中鍋爐主 控器調(diào)整機組功率，汽機主控器維持機組壓力，因此它是汽機跟控器調(diào)整機組功率，汽機主控器維持機組壓力，因此它是汽機跟 隨（機跟爐）協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)。從前饋角度來看，它以功率指令信隨（機跟爐）協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)。從前饋角度來看，它以功率指令信 號為前饋量，因此它間接反映了機爐之間的能量平衡關(guān)系，是按號為前饋量，因此它間接反映了機爐之間的能量平衡關(guān)系，是按 指令信號間接平衡協(xié)調(diào)系統(tǒng)（指令信號間接平衡協(xié)調(diào)系統(tǒng)（DIBDIB系統(tǒng)）。系統(tǒng)）。 （2 2）美國）美國FoxboroFoxboro公司的公司的DEBDEB協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)協(xié)調(diào)控制系統(tǒng) 美國美國Foxbor

41、oFoxboro公司的公司的DEBDEB協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)如圖協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)如圖12-812-8所示：所示： 第27頁/共51頁 P PI PID PI PEP0p0p1pT - + +- M B 圖圖12-8 12-8 美國美國FoxboroFoxboro公司協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)公司協(xié)調(diào)控制系統(tǒng) 第28頁/共51頁 由上圖可以看出，鍋爐主控器接收汽壓由上圖可以看出，鍋爐主控器接收汽壓p pT T 及汽壓定值 及汽壓定值p p0 0 信號 信號 ，它們的差值送到，它們的差值送到PIDPID調(diào)節(jié)器的入口端，圖調(diào)節(jié)器的入口端，圖12-812-8中的偏差比例乘法中的偏差比例乘法 器輸入信號為器輸入信號為p pT T

42、 、 、p p0 0 及汽機第一級壓力信號及汽機第一級壓力信號p p1 1，輸出信號，輸出信號I I為：為： pKp p p I T 1 0 前饋信號，作用到鍋爐主控器回路來改變鍋爐的燃燒率指令前饋信號，作用到鍋爐主控器回路來改變鍋爐的燃燒率指令 。 汽機主控器是串級控制系統(tǒng)汽機主控器是串級控制系統(tǒng), ,主調(diào)節(jié)器接收功率偏差信號（主調(diào)節(jié)器接收功率偏差信號（P P0 0 P PE E）, ,副調(diào)節(jié)器接收主調(diào)節(jié)器輸出信號及前饋信號調(diào)節(jié)機組功率副調(diào)節(jié)器接收主調(diào)節(jié)器輸出信號及前饋信號調(diào)節(jié)機組功率 。 此系統(tǒng)鍋爐主控器控制機組壓力，汽機調(diào)節(jié)閥保證功率，因此系統(tǒng)鍋爐主控器控制機組壓力，汽機調(diào)節(jié)閥保證功率，

43、因 此是鍋爐跟隨協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)。從前饋回路來看，它以汽機第一級此是鍋爐跟隨協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)。從前饋回路來看，它以汽機第一級 壓力信號壓力信號p p1 1 為前饋信號，所以是能量直接平衡協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)（為前饋信號，所以是能量直接平衡協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)（ DEBDEB系統(tǒng)）系統(tǒng)） 。 第29頁/共51頁 （）美國（）美國LeedsLeeds和和NorthrapNorthrap公司的公司的DEBDEB協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)：協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)： p0 PE I I D P D PI pT p1 B P0 圖圖12-9 12-9 美國美國LeedsLeeds和和NorthrapNorthrap公司協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)公司協(xié)調(diào)控制系統(tǒng) 第3

44、0頁/共51頁 如上圖所示，鍋爐主控器接受如上圖所示，鍋爐主控器接受p p1 1/ /p pT T 作為前饋信號，同時還作為前饋信號，同時還 接受壓力定值信號接受壓力定值信號p p0 0，鍋爐燃燒率指令，鍋爐燃燒率指令P PM M 為： 為： T TT M pp S K p p S p p P 0 11 1 1 當機組負荷增加時，當機組負荷增加時，p p1 1/ /p pT T 增加，由上式可以看出，鍋爐燃增加，由上式可以看出，鍋爐燃 燒率指令增大，汽壓偏差的積分作用是保證在穩(wěn)態(tài)時，汽壓等于燒率指令增大，汽壓偏差的積分作用是保證在穩(wěn)態(tài)時，汽壓等于 給定值。給定值。 汽機主控器如圖所示，它實際是

45、一個串級控制系統(tǒng)。主調(diào)接汽機主控器如圖所示，它實際是一個串級控制系統(tǒng)。主調(diào)接 收的信號是功率偏差信號，副調(diào)接收主調(diào)輸出及收的信號是功率偏差信號，副調(diào)接收主調(diào)輸出及p p1 1信號。信號。 第31頁/共51頁 在本系統(tǒng)中，引入汽輪機第一級后壓力在本系統(tǒng)中，引入汽輪機第一級后壓力p p1 1信號，用信號，用p p1 1/ /p pT T 作為作為 機爐協(xié)調(diào)控制之間的聯(lián)系，對鍋爐來說是前饋信號，對汽機來說機爐協(xié)調(diào)控制之間的聯(lián)系，對鍋爐來說是前饋信號，對汽機來說 是反饋信號。按反饋回路分，汽壓由鍋爐的燃燒率維持，功率是是反饋信號。按反饋回路分，汽壓由鍋爐的燃燒率維持，功率是 由汽機調(diào)節(jié)閥來保證，因此它

46、是爐跟機系統(tǒng)。按前饋信號分，本由汽機調(diào)節(jié)閥來保證，因此它是爐跟機系統(tǒng)。按前饋信號分，本 系統(tǒng)以直接能量信號系統(tǒng)以直接能量信號p p1 1/ /p pT T 作為前饋信號，因此它是能量直接平衡作為前饋信號，因此它是能量直接平衡 協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)（協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)（DEBDEB系統(tǒng)）。系統(tǒng)）。 第32頁/共51頁 第三節(jié)單元機組協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)實例分析第三節(jié)單元機組協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)實例分析 此外根據(jù)實際情況及保證機組安全，還有閉鎖升、閉鎖降、迫此外根據(jù)實際情況及保證機組安全，還有閉鎖升、閉鎖降、迫 升、迫降等保護功能。以某電廠升、迫降等保護功能。以某電廠200MW200MW機組協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)為例，詳機組協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)

47、為例，詳 細分析其的組成及工作過程。細分析其的組成及工作過程。 一、負荷指令處理一、負荷指令處理 其原理如圖其原理如圖12-912-9。 A / M TRACK V P LD 圖圖12-9 12-9 負荷指令處理回路負荷指令處理回路 協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)= =負荷指令處理回路負荷指令處理回路+ +機爐主控回路機爐主控回路 負荷指令處理回路負荷指令處理回路: : 中心調(diào)度所的負荷指令信號中心調(diào)度所的負荷指令信號P P ; ; 機組值班員改變負荷的信號機組值班員改變負荷的信號 ; ; 故障時對負荷指令的限制信號故障時對負荷指令的限制信號LD LD ; ; 第33頁/共51頁 機組發(fā)生閉鎖升、閉

48、鎖降、迫升、迫降時，機組發(fā)生閉鎖升、閉鎖降、迫升、迫降時，A/MA/M處跟蹤處跟蹤LD LD 狀狀 態(tài)，值班員按下保持按鍵時，態(tài)，值班員按下保持按鍵時，A/M A/M 處于既不能增也不能減的手動處于既不能增也不能減的手動 保持狀態(tài)。保持狀態(tài)。 V V速率限制模塊，階躍變化的負荷指令信號變成一個斜坡速率限制模塊，階躍變化的負荷指令信號變成一個斜坡 信號，斜坡速率整定在信號，斜坡速率整定在3%3%5%5%。 中心調(diào)度負荷指令又稱中心調(diào)度負荷指令又稱-ADSADS信號信號 正常，正常，A/MA/M處自動狀態(tài)，中心調(diào)度可以直接改變機組負荷處自動狀態(tài)，中心調(diào)度可以直接改變機組負荷; ; 異常，異常，A/

49、MA/M處手動狀態(tài)，由值班員直接改變負荷。處手動狀態(tài)，由值班員直接改變負荷。 二、機組最大允許負荷運算回路二、機組最大允許負荷運算回路 單元機組主要輔機單元機組主要輔機: :給水泵、送、引風(fēng)機、給粉機運行臺數(shù)等給水泵、送、引風(fēng)機、給粉機運行臺數(shù)等 。 機組最大允許負荷計算機組最大允許負荷計算-據(jù)機組輔機實際運行情況來進行。據(jù)機組輔機實際運行情況來進行。 其原理如圖其原理如圖12-1012-10所示：所示： 第34頁/共51頁 F F1 1(X)(X) F F3 3(X)(X) F F2 2(X)(X) VV VV VV VV F F4 4(X)(X) 給粉機運行臺數(shù)給粉機運行臺數(shù) 送風(fēng)機運行臺

50、數(shù)送風(fēng)機運行臺數(shù) 引風(fēng)機運行臺數(shù)引風(fēng)機運行臺數(shù) 給水泵運行臺數(shù)給水泵運行臺數(shù) 負荷指令負荷指令 圖圖12-10 12-10 機組最大允許負荷計算回路機組最大允許負荷計算回路 負荷指令負荷指令 + + 各輔機投運臺數(shù)各輔機投運臺數(shù)經(jīng)函數(shù)模塊經(jīng)函數(shù)模塊F1(X) F1(X) F4(X)F4(X)處理處理 后經(jīng)過后經(jīng)過限速限速模塊模塊-小值選擇器小值選擇器-最小值最小值-限幅器輸出負荷限幅器輸出負荷 給定值給定值-機爐主控制器。機爐主控制器。 第35頁/共51頁 三、實際出力計算及處理回路三、實際出力計算及處理回路 機組實際出力：機組實際出力：M M、V V、W W實際值與其給定值之間的偏差進行計實

51、際值與其給定值之間的偏差進行計 算，其原理如圖算，其原理如圖12-1112-11所示：所示： 圖圖12-11 12-11 實際出力計算及處理回路實際出力計算及處理回路 112233 T T TRACKTRACK 燃料量燃料量給水量給水量總風(fēng)量總風(fēng)量 給定值給定值給定值給定值給定值給定值 + + + + + +- - - - - - LDLD 給定值給定值 第36頁/共51頁 在不發(fā)生迫升、迫降時積分器輸出跟蹤負荷指令在不發(fā)生迫升、迫降時積分器輸出跟蹤負荷指令LDLD信號以保信號以保 證切換時無擾。證切換時無擾。 1 1、 2 2 、 3 3 三個加法模塊進行代數(shù)運算，求出實際燃料量三個加法模塊

52、進行代數(shù)運算，求出實際燃料量 、風(fēng)量、給水量與它們給定值之間的偏差。、風(fēng)量、給水量與它們給定值之間的偏差。 積分器的作用是產(chǎn)生迫升迫降信號，定值整定為積分器的作用是產(chǎn)生迫升迫降信號，定值整定為0%0%。 四、鍋爐主控制器四、鍋爐主控制器 發(fā)出指令：鍋爐主控指令去控制燃料和送風(fēng)兩個子系統(tǒng)。發(fā)出指令：鍋爐主控指令去控制燃料和送風(fēng)兩個子系統(tǒng)。 原理如下頁圖原理如下頁圖12-1212-12 接收指令：接收指令：主汽壓力偏差信號主汽壓力偏差信號 + + 前饋信號前饋信號 當?shù)椭底饔脮r，積分器輸入是正值，正向積分，為迫升工況。當?shù)椭底饔脮r，積分器輸入是正值，正向積分，為迫升工況。 當高值作用時，積分器輸入

53、是負值，反向積分，為迫降工況。當高值作用時，積分器輸入是負值，反向積分，為迫降工況。 第37頁/共51頁 F(X)F(X) F F2 2(X)(X) F F1 1(X)(X) TRACKTRACK T T PIDPID 機前壓力機前壓力 p pT Tp p1 1 VV LDLD p pTSTS 去送風(fēng)系統(tǒng)去送風(fēng)系統(tǒng)去燃料系統(tǒng)去燃料系統(tǒng) 總?cè)剂狭靠側(cè)剂狭靠傦L(fēng)量總風(fēng)量 調(diào)速級壓力調(diào)速級壓力 1 1、前饋信號的形成：、前饋信號的形成： P P1 1調(diào)速級壓力，調(diào)速級壓力，P PT T機前壓力，機前壓力，P PTS TS機前壓力定值， 機前壓力定值，K K為補償系數(shù)為補償系數(shù) 。F(X)F(X)是動態(tài)

54、補償模塊，采用比例微分規(guī)律動作，是動態(tài)補償模塊，采用比例微分規(guī)律動作，F(xiàn) F1 1(X)(X)是函數(shù)模是函數(shù)模 塊。塊。 作用：改善控制系統(tǒng)品質(zhì)；作用：改善控制系統(tǒng)品質(zhì)； PK PP TTS1 1 前饋信號：前饋信號： 第38頁/共51頁 2 2、壓力定值的形成：、壓力定值的形成： 3 3、燃料、風(fēng)量指令處理：、燃料、風(fēng)量指令處理： 滑壓、定壓運行兩種工況，壓力定值也不相同：滑壓、定壓運行兩種工況，壓力定值也不相同： 滑壓自動，滑壓自動，F(xiàn)2(X)整定為滑壓運行升壓曲線；整定為滑壓運行升壓曲線； 其目其目:實現(xiàn)鍋爐低過?？諝馊剂峡刂?。增負荷先增風(fēng)后增燃料實現(xiàn)鍋爐低過?？諝馊剂峡刂啤Ｔ鲐摵上仍鲲L(fēng)

55、后增燃料 ；降負荷，先減燃料后減風(fēng)，提高燃燒的經(jīng)濟性。；降負荷，先減燃料后減風(fēng)，提高燃燒的經(jīng)濟性。 燃料量指令燃料量指令+總?cè)剂狭啃盘柨側(cè)剂狭啃盘柎筮x模塊大選模塊較大作送風(fēng)系統(tǒng)指令較大作送風(fēng)系統(tǒng)指令 。 燃料指令燃料指令+總風(fēng)量信號總風(fēng)量信號小選模塊小選模塊較小作燃料系統(tǒng)指令信較小作燃料系統(tǒng)指令信 號。號。 鍋爐主控制器輸出（燃料量）信號鍋爐主控制器輸出（燃料量）信號分別大、小選模塊。分別大、小選模塊。 防止改變太快，加速率限制模塊。防止改變太快，加速率限制模塊。 定壓手動，跟蹤設(shè)定的壓力定值，也可以就地直接設(shè)置；定壓手動，跟蹤設(shè)定的壓力定值，也可以就地直接設(shè)置； 第39頁/共51頁 五、汽機

56、主控制器五、汽機主控制器 組成：汽機節(jié)流壓力調(diào)節(jié)器、電功率調(diào)節(jié)器、蒸汽流量調(diào)節(jié)器組成：汽機節(jié)流壓力調(diào)節(jié)器、電功率調(diào)節(jié)器、蒸汽流量調(diào)節(jié)器 。 （1 1）汽機節(jié)流壓力調(diào)節(jié)器：汽機調(diào)節(jié)閥前節(jié)流壓力偏差）汽機節(jié)流壓力調(diào)節(jié)器：汽機調(diào)節(jié)閥前節(jié)流壓力偏差, ,機跟機跟 爐時爐時, ,T T1 1 ba ba接通，控制汽機調(diào)節(jié)閥接通，控制汽機調(diào)節(jié)閥, ,自動保持主蒸汽壓力為定值。自動保持主蒸汽壓力為定值。 P PSTST PIPI TRACKTRACK PIPI PIPI TRACKTRACK TRACKTRACK TRACKTRACK A /M2A /M2 A /M3A /M3 P PT T W W T1T

57、1 T2 T2 LDLD f f w w w w w w P P1 1 c c b b a a a a c c b b 電功率調(diào)節(jié)器電功率調(diào)節(jié)器 蒸汽流量調(diào)節(jié)器蒸汽流量調(diào)節(jié)器 去汽機同步器去汽機同步器 圖圖12-13 12-13 汽機主控制器原理圖汽機主控制器原理圖 汽機節(jié)流壓力調(diào)節(jié)器汽機節(jié)流壓力調(diào)節(jié)器 第40頁/共51頁 功率可變協(xié)調(diào)控制工況中，串級控制，主信號實發(fā)功率功率可變協(xié)調(diào)控制工況中，串級控制，主信號實發(fā)功率W W，副，副 信號蒸汽流量信號蒸汽流量, ,用用P P1 1代替，功率定值中加入頻差信號代替，功率定值中加入頻差信號 f f，提高調(diào)節(jié)，提高調(diào)節(jié) 速度，加入速度，加入LD LD

58、 前饋信號。其它工況下，這兩個調(diào)節(jié)器都處于跟蹤前饋信號。其它工況下，這兩個調(diào)節(jié)器都處于跟蹤 狀態(tài)，蒸汽流量調(diào)節(jié)器的加法器輸出跟蹤實發(fā)功率狀態(tài)，蒸汽流量調(diào)節(jié)器的加法器輸出跟蹤實發(fā)功率W W，電功率調(diào)節(jié)，電功率調(diào)節(jié) 器輸出跟蹤器輸出跟蹤P P1 1值。值。 （2 2）電功率、蒸汽流量調(diào)節(jié)器）電功率、蒸汽流量調(diào)節(jié)器 第41頁/共51頁 第四節(jié)第四節(jié) 協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)的整定協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)的整定 一、單元機組自動控制的對象特性一、單元機組自動控制的對象特性 單元機組：發(fā)電機、汽輪機、鍋爐共同適應(yīng)電網(wǎng)負荷要求，單元機組：發(fā)電機、汽輪機、鍋爐共同適應(yīng)電網(wǎng)負荷要求， 共同保持機組的穩(wěn)定運行，是一個互相關(guān)聯(lián)的負載被控

59、對象。共同保持機組的穩(wěn)定運行，是一個互相關(guān)聯(lián)的負載被控對象。 W WPMPM(S)(S) W WP P(S)(S) W WT T(S)(S) K K K KP P P PE E p pT T T T M M D D + + + + + + + + 圖圖12-14 12-14 單元機組原理方框圖單元機組原理方框圖 圖中圖中W WPM PM 為燃料量機前壓力通道傳遞函數(shù)： 為燃料量機前壓力通道傳遞函數(shù)： W TS e PM S 1 （12-1） 負荷不變負荷不變: : 第42頁/共51頁 汽機調(diào)節(jié)閥開度機前壓力通道傳遞函數(shù)為：汽機調(diào)節(jié)閥開度機前壓力通道傳遞函數(shù)為： TS K KSWP 1 2 1

60、（12-3） TS KSW P 1 1 （12-4） 式式12-312-3是汽機負荷隨汽壓變化時傳函，最后負荷保持穩(wěn)定。是汽機負荷隨汽壓變化時傳函，最后負荷保持穩(wěn)定。 W WT T ( (S S ) )為蒸汽量實發(fā)功率傳遞，由汽機原理知中間再熱為蒸汽量實發(fā)功率傳遞，由汽機原理知中間再熱 機組傳函為：機組傳函為： STST ST KSW aS S pT 1 1 1 1 W K TS e PM S 1 （12-2）負荷變化負荷變化: : 式式12-4是汽機負荷與調(diào)節(jié)閥開度同時變化時的傳遞函數(shù)。是汽機負荷與調(diào)節(jié)閥開度同時變化時的傳遞函數(shù)。 第43頁/共51頁 圖圖12-1412-14中，中，K K