熱工過程自動控制技術(shù)協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)

1、熱工過程自動控制技術(shù)2022-3-19Ch3 單元機組模擬量控制系統(tǒng)單元機組模擬量控制系統(tǒng)(MCS) 協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)概述 單元機組負荷控制系統(tǒng) 燃燒控制系統(tǒng) 汽包鍋爐給水全程控制系統(tǒng) 過熱蒸汽溫度控制系統(tǒng) 再熱蒸汽溫度控制系統(tǒng) 熱工過程自動控制技術(shù)2022-3-193-1 協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)概述 一、單元機組負荷控制的特點：P78 二、協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)的定義： 三、協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)的主要功能： 四、單元機組協(xié)調(diào)控制的基本原則：P81 五、協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)的組成： 1.協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)的功能層次： 2.協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)的功能組成：熱工過程自動控制技術(shù)2022-3-19協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)的主要功能 1接受電網(wǎng)中心調(diào)度所的負荷自動調(diào)

2、度指令ADS、運行操作人員的負荷給定指令和電網(wǎng)頻差信號f，及時響應負荷請求，使機組具有一定的電網(wǎng)調(diào)頻、調(diào)峰能力，適應電網(wǎng)負荷變化的需要。 電網(wǎng)日負荷曲線 2協(xié)調(diào)鍋爐、汽輪發(fā)電機的運行，在負荷變化率較大時，能維持兩者之間的能量平衡， 保證主蒸汽壓力穩(wěn)定。 3協(xié)調(diào)機組內(nèi)部各子控制系統(tǒng)(燃料、送風、爐膛壓力、給水、汽溫等控制系統(tǒng))的控制作用，在負荷變化過程中使機組的主要運行參數(shù)在允許的工作范圍內(nèi)，以確保機組有較高的效率和可靠的安全性。 4協(xié)調(diào)外部負荷請求與主、輔設(shè)備實際能力的關(guān)系。 5具有多種可供運行人員選擇的控制系統(tǒng)與運行方式。 6消除各種工況擾動的影響，穩(wěn)定機組運行。 熱工過程自動控制技術(shù)202

3、2-3-19協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)的功能層次 協(xié)調(diào)層 組控層 基礎(chǔ)自動層 執(zhí)行層 熱工過程自動控制技術(shù)2022-3-19協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)的功能組成 單元機組協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)的功能系統(tǒng)范圍，包括負荷控制系統(tǒng)(也稱主控制系統(tǒng))、常規(guī)控制系統(tǒng)(也稱子控制系統(tǒng))和負荷控制對象三大部分 。熱工過程自動控制技術(shù)2022-3-193-2 單元機組負荷控制系統(tǒng)主控系統(tǒng)的結(jié)構(gòu) 一、負荷管理控制中心： 二、機爐主控制器： (一)機爐主控制器的功能：P88 (二)機爐主控制器的設(shè)計指導思想 (三)協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)運行方式的管理 1機組運行方式管理的必要性 2單元機組運行方式的種類及特性：表3-2(P98)(1)手動方式(2)鍋爐跟隨方式

4、BF(3)汽輪機跟隨方式TF (4)機爐協(xié)調(diào)運行方式 三、自動發(fā)電控制(AGC)：P109熱工過程自動控制技術(shù)2022-3-19主控系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)熱工過程自動控制技術(shù)2022-3-19負荷管理控制中心 1實際負荷要求指令ULD的產(chǎn)生 2負荷的增加和減少 3最大/最小負荷限制 4負荷變化速率限制 5遠方/就地控制 6負荷快速返回RB 7負荷快速切回(Fast Cut Back，簡稱FCB) 8負荷增/減閉鎖 9負荷迫升/迫降 10負荷保持/恢復 熱工過程自動控制技術(shù)2022-3-19INFI-90系統(tǒng)的LMCC組態(tài)熱工過程自動控制技術(shù)2022-3-19CCS主控系統(tǒng)的CRT監(jiān)控畫面圖3-9 CCS主

5、控系統(tǒng)的CRT監(jiān)控畫面熱工過程自動控制技術(shù)2022-3-19手動方式 鍋爐主控制器(BM)為手動方式，汽輪機主控制器(TM)也為手動方式。機爐的主控制器指令都由操作員手動改變。鍋爐和汽輪機的子控制系統(tǒng)各自分別維持本身運行參數(shù)的穩(wěn)定，沒有機、爐的協(xié)調(diào)動作。 熱工過程自動控制技術(shù)2022-3-19鍋爐跟隨方式BF 鍋爐跟隨方式是由汽輪機調(diào)節(jié)機組輸出功率；鍋爐調(diào)節(jié)汽壓。當負荷改變時，先由汽輪機側(cè)發(fā)出控制動作，由此而引起汽壓pT改變，再由鍋爐跟隨發(fā)生控制動作，因而稱為鍋爐跟隨方式。 熱工過程自動控制技術(shù)2022-3-19汽輪機跟隨方式TF 該方式由鍋爐調(diào)功、汽輪機調(diào)壓。優(yōu)點為機組運行穩(wěn)定，因汽輪機調(diào)壓

6、的動態(tài)響應比鍋爐調(diào)壓快，不論負荷變化過程或燃料擾動，壓力波動都小。 熱工過程自動控制技術(shù)2022-3-19機爐協(xié)調(diào)運行方式負荷或汽壓改變時同時調(diào)鍋爐、汽輪機。 1)以鍋爐跟隨為基礎(chǔ)的協(xié)調(diào)方式COORD.BF ： 2)以汽輪機跟隨為基礎(chǔ)的協(xié)調(diào)方式COORD.TF： 3)直接能量平衡DEB協(xié)調(diào)方式 ： 4)負荷指令間接平衡的協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)方式：熱工過程自動控制技術(shù)2022-3-19COORD.BF 將汽壓偏差引入汽輪機主控制器，讓汽輪機在控制功率的同時，配合鍋爐共同控制主蒸汽壓力，以改變汽壓的控制質(zhì)量。 實質(zhì)：以降低功率響應性能作為代價來換取汽壓控制質(zhì)量的提高。在此意義上，協(xié)調(diào)的結(jié)果是兼顧了電功率和

7、主汽壓兩方面的控制質(zhì)量。 熱工過程自動控制技術(shù)2022-3-19COORD.TF 在汽輪機跟隨方式的基礎(chǔ)上，將功率偏差引入汽輪機主控制器，讓汽輪機在控制汽壓的同時，配合鍋爐共同控制功率，通過利用蓄熱能力提高功率的控制質(zhì)量，并且減少燃燒率擾動對汽輪機調(diào)節(jié)回路的影響。 實質(zhì)：以汽壓動態(tài)偏差為代價換取功率響應的提高。協(xié)調(diào)的結(jié)果是兼顧了電功率和汽壓兩方面的控制質(zhì)量。 熱工過程自動控制技術(shù)2022-3-19直接能量平衡DEB協(xié)調(diào) 鍋爐“熱量釋放” 與機組“能量需求”相平衡: 11bSTdppppdtp熱工過程自動控制技術(shù)2022-3-19負荷指令間接平衡的協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)IEB 應用負荷指令信號P0來間接平

8、衡機、爐之間的能量關(guān)系。 熱工過程自動控制技術(shù)2022-3-19自動發(fā)電控制 當二次調(diào)頻由電廠運行人員就地設(shè)定時，稱為就地手動控制；當由電網(wǎng)調(diào)度中心的能量管理系統(tǒng)來實現(xiàn)遙控自動控制時，則稱為自動發(fā)電控制(AGC)。 熱工過程自動控制技術(shù)2022-3-193-3 燃燒控制系統(tǒng) 一、概述 (一)燃燒控制系統(tǒng)的任務： (1)控制燃料量，維持主蒸汽壓力穩(wěn)定。 (2)控制送風量，保證燃燒過程經(jīng)濟性。 (3)控制引風量，維持鍋爐爐膛壓力穩(wěn)定。 (二)燃燒過程控制對象的動態(tài)特性： 1.燃燒率擾動下的汽壓動態(tài)特性： 2.機組負荷擾動下的汽壓動態(tài)特性： (三)燃燒控制系統(tǒng)的基本組成： 二、燃料量控制系統(tǒng)： 三、

9、送風量控制系統(tǒng)： 四、引風量控制系統(tǒng)：熱工過程自動控制技術(shù)2022-3-19燃料量控制系統(tǒng) (一)燃料量的測量與熱量信號 (二)燃料量(燃煤量)控制系統(tǒng)的基本結(jié)構(gòu) (三)燃煤量控制系統(tǒng)的基本要求 (四)典型的燃料量控制系統(tǒng) (五)磨煤機控制 (六)一次風母管壓力的控制 (七)燃油流量及壓力控制 熱工過程自動控制技術(shù)2022-3-193-4 汽包鍋爐給水全程控制系統(tǒng) 一、概述 (一)給水控制的任務： 使給水量與鍋爐的蒸發(fā)量相適應，并維持汽包水位在規(guī)定的范圍內(nèi)。 (二)給水流量的調(diào)節(jié)方式 ： (三)給水控制對象的動態(tài)特性 ： 汽包鍋爐給水系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖 1.給水流量W擾動下水位的動態(tài)特性： 2.蒸

10、汽流量擾動下水位的動態(tài)特性： 3.燃料量擾動下水位的動態(tài)特性： 二、給水控制系統(tǒng)的基本類型：熱工過程自動控制技術(shù)2022-3-19給水流量的調(diào)節(jié)方式 改變給水調(diào)節(jié)閥門的開度改變給水量 改變給水泵的轉(zhuǎn)速改變給水量熱工過程自動控制技術(shù)2022-3-19變速給水泵的安全工作區(qū)、汽包鍋爐給水系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖 變速給水泵的安全工作區(qū) 汽包鍋爐給水系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖熱工過程自動控制技術(shù)2022-3-19給水控制系統(tǒng)的基本類型 (一)單沖量給水控制系統(tǒng)： (二)三沖量給水控制系統(tǒng)： 1.單級三沖量給水控制系統(tǒng)： 2.串級三沖量給水控制系統(tǒng)： (三)給水全程控制系統(tǒng)： 1.給水全程控制的概念： 給水全程控制系統(tǒng)指的

11、是在鍋爐啟停及正常運行中均能實現(xiàn)自動控制的給水控制系統(tǒng)。 2.測量信號的校正： 3.給水熱力系統(tǒng)及調(diào)節(jié)機構(gòu)： 4.給水全程控制系統(tǒng)分析： 熱工過程自動控制技術(shù)2022-3-19單沖量給水控制系統(tǒng) 1.系統(tǒng)結(jié)構(gòu)： 2.特點： 3.適用對象： 4.存在的問題： 不能快速抑制給水流量的自發(fā)性擾動。 不能有效地防止“虛假水位”引起的誤動作。 熱工過程自動控制技術(shù)2022-3-19單級三沖量給水控制系統(tǒng) (1)給水流量信號W：系統(tǒng)的反饋信號?？朔?nèi)擾，穩(wěn)定給水流量。 (2)蒸汽流量信號D：系統(tǒng)的前饋信號。減小或抵消“虛假水位”的影響。 (3)存在的問題： 引入的D信號不一定恰好消除“虛假水位”的影響。

12、給水流量既影響內(nèi)回路又影響外回路在系統(tǒng)整定時內(nèi)、外回路相互影響。 排污等要消耗一部分工質(zhì)，使系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)時IW不一定等于ID，從而使Ih不一定等于Ih0。熱工過程自動控制技術(shù)2022-3-19串級三沖量給水控制系統(tǒng)有由主、副兩個PI控制器。與單級三沖量系統(tǒng)相比，該系統(tǒng)多采用了一個PI控制器，兩個控制器分工明確、串聯(lián)工作，主控制器PI1為水位控制器，它根據(jù)水位偏差控制給水流量等于給定值；副控制器PI2為給水流量控制器，它根據(jù)給水流量偏差控制給水流量；蒸汽流量信號作為前饋信號用來維持負荷變動時的物質(zhì)平衡，由此構(gòu)成的是一個前饋反饋雙回路控制系統(tǒng)。 熱工過程自動控制技術(shù)2022-3-19給水熱力系統(tǒng)示意圖

13、 本機組配有一臺50%容量的電動調(diào)速給水泵和兩臺各為50%容量的汽動調(diào)速給水泵；l5%的旁路容量。熱工過程自動控制技術(shù)2022-3-19給水全程控制系統(tǒng) 014%負荷階段單沖量調(diào)旁路閥開度 14%25%負荷階段單沖量調(diào)電動泵轉(zhuǎn)速 25%35%負荷階段三沖量調(diào)電動泵轉(zhuǎn)速 35%50%負荷階段三沖量；啟動一臺汽動泵 50%負荷以上階段三沖量；啟動另一臺汽動泵，電動泵逐步退出。熱工過程自動控制技術(shù)2022-3-193-5 過熱蒸汽溫度控制系統(tǒng) 一、過熱汽溫控制的任務：P124 二、過熱汽溫對象的動態(tài)特性： 三、過熱汽溫的控制手段：噴水減溫 四、過熱汽溫控制系統(tǒng)的基本類型： 1.串級汽溫控制系統(tǒng)： 2

14、.導前微分汽溫控制系統(tǒng)： 3.分段汽溫控制系統(tǒng)： (1)分別設(shè)置獨立的定值控制系統(tǒng)： (2)按溫差控制的分段控制系統(tǒng)： 五、過熱汽溫控制系統(tǒng)分析： P129 熱工過程自動控制技術(shù)2022-3-19過熱汽溫對象的動態(tài)特性 1.減溫水流量WB擾動下汽溫的動態(tài)特性： 2.蒸汽負荷D擾動下汽溫的動態(tài)特性： 3.煙氣側(cè)Qy擾動下汽溫的動態(tài)特性：,:BDDQQ對輻煙速對流放熱系數(shù)汽溫輻射傳熱但的需求汽溫又過熱汽溫負荷的增加而升高總的過熱器出口汽溫隨D:熱工過程自動控制技術(shù)2022-3-19串級汽溫控制系統(tǒng)、導前微分汽溫控制系統(tǒng) 串級汽溫控制系統(tǒng) 導前微分汽溫控制系統(tǒng)熱工過程自動控制技術(shù)2022-3-19分別設(shè)置獨立的定值控制系統(tǒng) 該方案中，兩級減溫水控制方案可分別采用串級控制策略。兩級減溫水的控制獨互相立。 熱工過程自動控制技術(shù)2022-3-19按溫差控制的分段控制系統(tǒng) 以級減溫器前后的溫差(32)作為第一段控制系統(tǒng)的被控量信號送入主控制器PI3。 熱工過程自動控制技術(shù)2022-3-193-6 再熱蒸汽溫度控制系統(tǒng) 一、再熱汽溫控制的任務：P133 二、再熱汽溫的影響因素：P13