第四章單元機組協(xié)調(diào)控制

1、機組協(xié)調(diào)控制機組協(xié)調(diào)控制第一節(jié)第一節(jié) 概述概述 發(fā)電機組控制發(fā)電機組控制 電能質(zhì)量：電壓、頻率、波形和供電的可靠性電能質(zhì)量：電壓、頻率、波形和供電的可靠性 電壓與無功功率電壓與無功功率:當系統(tǒng)提供的無功功率小于無功功率負荷時，電壓下降。 頻率與有功功率頻率與有功功率: 當系統(tǒng)提供的有功功率小于負荷時，系統(tǒng)頻率下降。有功功率和無功功率的調(diào)節(jié)有功功率和無功功率的調(diào)節(jié)有功功率有功功率: 通過調(diào)汽機的進汽量（改變發(fā)電機功率角）調(diào)節(jié)有功功率。無功功率無功功率: 通過調(diào)節(jié)勵磁電流達到無功功率的平衡。一一 、單元機組控制問題、單元機組控制問題 單元機組的輸出電功率（有功功率）（有功功率）與電網(wǎng)負荷要求是否一

2、致反映了機組與外部電網(wǎng)之間能量供求的平衡關系，而主蒸汽壓力反映了單元機組內(nèi)的鍋爐與汽輪機、發(fā)電機之間能量供求的平衡關系。 機組的輸出電功率PE和主蒸汽壓力pT是單元機組控制的兩個主要參數(shù)。 二、二、 單元機組協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)基本組成單元機組協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)基本組成 協(xié)調(diào)控制級基礎控制級機爐主控回路給水空氣燃料鍋爐汽輪機、發(fā)電機鍋爐控制系統(tǒng)汽輪機控制系統(tǒng)主蒸汽壓力給定值po負荷指令處理回路ADS指令值班員指令外部負荷指令電網(wǎng)頻率主蒸汽壓力pT實際負荷指令P0機組輸出電功率PE圖131 單元機組協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)的組成單元機組負荷控制系統(tǒng)子控制系統(tǒng)進汽量鍋爐指令BD汽輪機指令TD三、機組負荷控制系統(tǒng)被控對象動態(tài)

3、特性三、機組負荷控制系統(tǒng)被控對象動態(tài)特性 +BT+GNT(s)GPT(s)GNB(s)GPB(s)PEpT汽輪機控制系統(tǒng)鍋爐控制系統(tǒng)TDBD圖132 負荷被控對象方框圖GNT(s)汽輪機調(diào)門開度T對機組輸出電功率PE的傳遞函數(shù) GPT(s) 汽輪機調(diào)門開度T對主蒸汽壓力pT 的傳遞函數(shù)GNB(s) 燃燒率B對機組輸出電功率PE的傳遞函數(shù) GPB(s) 燃燒率B對主蒸汽壓力pT的傳遞函數(shù)單元機組1. 單元機組的動態(tài)特性單元機組的動態(tài)特性 圖133 單元機組被控對象動態(tài)特性TTBtttpTtPE（a）BtTtBtpTpTtPE（b）機前壓力維持不變條件下，測的利用燃料調(diào)負荷2. 負荷控制系統(tǒng)被控對

4、象動態(tài)特性負荷控制系統(tǒng)被控對象動態(tài)特性 對于鍋爐側(cè)，由于各控制系統(tǒng)的動態(tài)過程相對于鍋爐特性的遲延和慣性可忽略不計，因此可假設它們配合協(xié)調(diào)，能及時跟隨鍋爐指令BD，接近理想隨動系統(tǒng)特性，故有B=BD。 對于汽輪機側(cè)，如果汽輪機控制系統(tǒng)開環(huán)時，則汽輪機指令TD就是調(diào)門開度T，TTD。這樣，負荷控制系統(tǒng)的廣義被控對象的動態(tài)特性與單元機組的動態(tài)特性相同。 第二節(jié)第二節(jié) 負荷指令處理回路負荷指令處理回路 負荷指令處理回路的主要作用是：對外部負荷要求指令進行選擇并根據(jù)機組運行情況進行處理，使之轉(zhuǎn)變?yōu)橐粋€適合于機、爐運行狀態(tài)的實際負荷指令P0。同時根據(jù)機組的運行方式，產(chǎn)生主蒸汽壓力給定值po。 一、正常工況

5、下負荷指令處理一、正常工況下負荷指令處理 在機組的設備及主要參數(shù)都正常的情況下，機組通常接受的三個外部負荷指令為：電網(wǎng)調(diào)度所的負荷分配指令ADS、值班員手動指令（就地負荷指令）和電網(wǎng)調(diào)頻所需負荷指令。 正常工況下，負荷指令一般受到以下限制： 負荷指令變化速率限制負荷指令變化速率限制 運行人員所設定的最大、最小負荷限制運行人員所設定的最大、最小負荷限制 圖136 正常工況下負荷指令處理原則性方案輸出YPs0%速率限制回路中調(diào)指令電網(wǎng)頻率就地指令f變化率限制值f0頻率給定值ADSaf最小負荷Pmin最大負荷Pmaxf(x)AfAAP0實際負荷指令A變化率限制值 MW/min1kN0輸 出 輸入1速

6、率限制回路原理圖（a）（b）T3TT4輸出等于輸入1輸入YT2為了安全和穩(wěn)態(tài)運行，幅度在3負荷死區(qū)0.033HZ(2r/min)一種比例控制二、異常工況下的負荷指令處理二、異常工況下的負荷指令處理 當機組的主機、主要輔機或設備發(fā)生故障，影響當機組的主機、主要輔機或設備發(fā)生故障，影響到機組的帶負荷能力或危及機組的安全運行時，就到機組的帶負荷能力或危及機組的安全運行時，就要對機組的實際負荷指令進行必要的處理，以防止要對機組的實際負荷指令進行必要的處理，以防止局部故障擴大到機組其他處，以保證機組能夠繼續(xù)局部故障擴大到機組其他處，以保證機組能夠繼續(xù)安全、穩(wěn)定地運行。安全、穩(wěn)定地運行。 機組主機、主要輔

7、機或設備的故障原因有兩類機組主機、主要輔機或設備的故障原因有兩類： 第一類為跳閘或切除，如某臺風機跳閘等，這類故第一類為跳閘或切除，如某臺風機跳閘等，這類故障的來源是明確的，可根據(jù)切投狀況加以確定。障的來源是明確的，可根據(jù)切投狀況加以確定。 第二類為工作異常，其故障來源是不明確的，無第二類為工作異常，其故障來源是不明確的，無法直接確定，只能通過測量有關運行參數(shù)的偏差間法直接確定，只能通過測量有關運行參數(shù)的偏差間接確定。接確定。 對機組實際負荷指令的處理方法有四種：負荷對機組實際負荷指令的處理方法有四種：負荷返回（返回（Run Back ，RB）；快速負荷切斷）；快速負荷切斷 (Fast Cut

8、 Back，F(xiàn)CB，快速甩負荷，快速甩負荷)；負荷；負荷閉鎖增閉鎖增/減減(Block Increase/ Block Decrease，BI/BD) 和負荷迫升和負荷迫升/迫降迫降 (Run Up/ Run Down，RU/RD)。 其中，負荷返回其中，負荷返回RB和快速負荷切斷和快速負荷切斷FCB是是處理第一類故障的，負荷閉鎖增減處理第一類故障的，負荷閉鎖增減BI/BD和和負荷迫升迫降負荷迫升迫降RU/RD是處理第二類故障。是處理第二類故障。1負荷返回RB 又稱輔機故障減負荷或甩負荷，其主要作又稱輔機故障減負荷或甩負荷，其主要作用是：根據(jù)主要輔機的切投狀況，計算出用是：根據(jù)主要輔機的切投狀

9、況，計算出機組的最大可能出力值。若實際負荷指令機組的最大可能出力值。若實際負荷指令大于最大可能出力值，則發(fā)生負荷返回，大于最大可能出力值，則發(fā)生負荷返回，將實際負荷指令降至最大可能出力值，同將實際負荷指令降至最大可能出力值，同時規(guī)定機組的負荷返回速率。時規(guī)定機組的負荷返回速率。 因此，負荷返回回路具有兩個主要功能：因此，負荷返回回路具有兩個主要功能：計算機組的最大可能出力值；規(guī)定機組的計算機組的最大可能出力值；規(guī)定機組的負荷返回速率。負荷返回速率。 （1）最大可能出力值的計算最大可能出力值的計算 當鍋爐和汽輪發(fā)電機組運行正常時，機組的最當鍋爐和汽輪發(fā)電機組運行正常時，機組的最大可能出力值與主要

10、輔機的切投狀況直接有關，大可能出力值與主要輔機的切投狀況直接有關，主要輔機跳閘或切除，最大可能出力值就會減小。主要輔機跳閘或切除，最大可能出力值就會減小。因此機組的最大可能出力由投入運行的主要輔機因此機組的最大可能出力由投入運行的主要輔機的臺數(shù)確定。應隨時計算最大可能出力值，并將的臺數(shù)確定。應隨時計算最大可能出力值，并將它作為機組實際負荷指令的上限。它作為機組實際負荷指令的上限。 機組的主要輔機設備有風機（送、引風機）、機組的主要輔機設備有風機（送、引風機）、給水泵（電動、汽動給水泵）、鍋爐循環(huán)水泵，給水泵（電動、汽動給水泵）、鍋爐循環(huán)水泵，空氣預熱器以及汽輪機或電氣側(cè)設備等。因此，空氣預熱器

11、以及汽輪機或電氣側(cè)設備等。因此，負荷返回負荷返回RB的主要類型包括送風機的主要類型包括送風機RB、引風機、引風機RB、一次風機、一次風機RB、給水泵、給水泵RB、磨煤機、磨煤機RB等。等。 0TTf(x)A送風機A運行TTA送風機B運行f(x)引風機A運行引風機B運行TTAf(x)空氣預熱器A運行空氣預熱器B運行TTAf(x)汽泵A轉(zhuǎn)數(shù)2kr/min同時汽泵A出口門開汽泵B轉(zhuǎn)數(shù)2kr/min同時汽泵B出口門開TA電泵運行RB 目標值（MW）TTAf(x)一次風機A運行一次風機B運行RB 返回速率（MW/min）圖137 負荷返回回路RB與其它系統(tǒng)關系與其它系統(tǒng)關系 CCS、FSSS、DEH和和

12、SCS系統(tǒng)系統(tǒng) CCS系統(tǒng)是機組中心，是實現(xiàn)RB功能的關鍵部分。RB的發(fā)生判斷、目標負荷計算、RB結束等由CCS完成，并協(xié)調(diào)機組的各系統(tǒng)動作。 對鍋爐側(cè)來說，CCS首先要發(fā)信號至FSSS完成切粉（投油），同時，鍋爐主控制器適當調(diào)整燃料量，維持適當?shù)腻仩t燃燒率。 對汽輪機側(cè)來說，機組協(xié)調(diào)系統(tǒng)自動切換TF方式，由汽輪機完成調(diào)壓功能，其他的子系統(tǒng)仍然處于自動方式，維持各參數(shù)，保證機組的穩(wěn)定運行。 FSSS系統(tǒng)根據(jù)各廠的系統(tǒng)不同，功能也不盡相同，但均要接受CCS發(fā)出的RB信號，完成切粉降低燃燒率的功能。 對于某些特定狀態(tài)下，要求RB優(yōu)先級高一些，無論機組是否處于協(xié)調(diào)方式均要發(fā)生，所以一些RB邏輯直接在

13、FSSS中設計，如強制循環(huán)鍋爐的爐水循環(huán)泵RB、直吹式制粉系統(tǒng)鍋爐的一次風機RB大多設計在FSSS內(nèi)。此外，根據(jù)每臺鍋爐的最低穩(wěn)燃負荷，不同的鍋爐降低燃燒率的方式不同，對于最低穩(wěn)燃負荷較高的機組，F(xiàn)SSS應設計有投油的功能。 DEH系統(tǒng)在RB過程中也很重要，在RB發(fā)生后，鍋爐維持固定的燃燒率，機組的汽壓參數(shù)由汽輪機通過調(diào)整調(diào)節(jié)汽門，減少負荷完成。 其他系統(tǒng)如SCS系統(tǒng)在給水泵RB時，要通過程序聯(lián)啟電動給水泵和其他的相應操作。只有通過以上各子系統(tǒng)的協(xié)調(diào)動作，才能使機組自動、平穩(wěn)地降低負荷至目標值 。 當發(fā)生負荷返回時，會自動切換機組的運行方式。若鍋爐輔機發(fā)生跳閘而產(chǎn)生負荷返回，則機組將以汽輪機跟

14、隨方式運行，這時因為此時鍋爐擔負機組負荷能力受到限制。同理，若汽輪機輔機發(fā)生跳閘而產(chǎn)生負荷返回，則機組將以鍋爐跟隨方式運行。 （2）負荷返回速率的規(guī)定）負荷返回速率的規(guī)定 當機組的主要輔機跳閘或切除時，最大出力階躍下降，這對于機組來說是一個較大的沖擊，為保證負荷返回過程中機組能安全、穩(wěn)定地繼續(xù)運行，所以必須對最大可能出力值的變化速率進行限制。 2負荷快速切斷負荷快速切斷FCB 負荷快速切斷負荷快速切斷FCB（又稱快速甩負荷）的（又稱快速甩負荷）的作用是當機組突然與電網(wǎng)解列（送電負荷作用是當機組突然與電網(wǎng)解列（送電負荷跳閘），或發(fā)電機、汽輪機跳閘時，快速跳閘），或發(fā)電機、汽輪機跳閘時，快速切斷負

15、荷指令，實現(xiàn)機組快速甩負荷。切斷負荷指令，實現(xiàn)機組快速甩負荷。 主機跳閘的負荷快速切斷通?？紤]兩種情況： 一種是送電負荷跳閘，機組仍維持廠用電運行，一種是送電負荷跳閘，機組仍維持廠用電運行，即不停機不停爐；即不停機不停爐； 另一種是發(fā)電機跳閘、汽輪機跳閘，由旁路系統(tǒng)另一種是發(fā)電機跳閘、汽輪機跳閘，由旁路系統(tǒng)維持鍋爐繼續(xù)運行，即停機不停爐。負荷指令應維持鍋爐繼續(xù)運行，即停機不停爐。負荷指令應快速切到快速切到0（鍋爐仍維持最小負荷運行）。（鍋爐仍維持最小負荷運行）。 負荷快速切斷回路的功能與實現(xiàn)和負荷返回回路相似，只不過減負荷的速率要大得多。 3負荷閉鎖增負荷閉鎖增/減減BI/BD 第二類故障會造

16、成諸如燃料量、風量、給水流量等運行參數(shù)的偏差增大。 負荷閉鎖增減指的是，當機組在運行過程中，如果出現(xiàn)下述任一種情況： （1）任一主要輔機已工作在極限狀態(tài)，比如送風機等工）任一主要輔機已工作在極限狀態(tài)，比如送風機等工作在最大極限狀態(tài)；作在最大極限狀態(tài)； （2）燃料量、風量、給水流量等任一運行參數(shù)與其給定）燃料量、風量、給水流量等任一運行參數(shù)與其給定值的偏差已超出規(guī)定限值。值的偏差已超出規(guī)定限值。 認為設備工作異常，出現(xiàn)故障。該回路就對實際負荷指令加以限制，即不讓機組實際負荷指令朝著超越工作極限或擴大偏差的方向進一步變化，以防止事故的發(fā)生，直至偏差回到規(guī)定限值內(nèi)才解除閉鎖，這就是所謂的負荷指令閉鎖

17、或負荷閉鎖。負荷指令閉鎖分閉鎖增BI（實際負荷指令上升方向被閉鎖）和閉鎖減BD（實際負荷指令下降方向被閉鎖）。 引起機組實際負荷指令閉鎖的原因主要有：（1）閉鎖增BI1） 負荷BI：機組實際負荷指令達到運行人員手動設定的最大負荷限制值，或機組輸出電功率小于機組實際負荷指令，且二者偏差大于允許值；2） 主蒸汽壓力BI：汽輪機負荷達到最大值，或在鍋爐跟隨方式下，機前主蒸汽壓力小于給定值，且二者偏差大于允許值；3） 燃料BI：燃料指令達到高限（給煤機工作在最大極限狀態(tài)），或燃料量小于燃料指令，且二者偏差大于允許值；4） 給水泵BI：給水泵輸出指令達到高限，或給水量小于給水指令，且二者偏差大于允許值；

18、5） 送風機BI：送風機輸出指令達到高限，或風量小于風量指令，且二者偏差大于允許值；6） 引風機BI：引風機輸出指令達到高限，或爐膛壓力高于給定值，且二者偏差大于允許值；7） 一次風機BI：一次風機輸出指令達到高限，或一次風壓小于給定值，且二者偏差大于允許值。 實際負荷指令為最大負荷限制值BI圖138 負荷閉鎖增 BI邏輯圖輸出電功率小于實際負荷指令一定限值汽機負荷達到最大鍋爐跟隨方式主蒸汽壓力小于給定值一定限值燃料指令達到高限燃料量小于燃料指令一定限值給水泵輸出指令達到高限給水量小于給水指令一定限值送風機輸出指令達到高限送風量小于風量指令一定限值引風機輸出指令達到高限爐膛壓力高于給定值一定限

19、值一次風機輸出指令達到高限一次風壓小于給定值一定限值11111111& 4負荷迫升、迫降負荷迫升、迫降RU/ RD 對于第二類故障，采取負荷閉鎖增/減BI/BD措施是機組安全運行的第一道防線。當采用BI/BD措施后，監(jiān)測的燃料量、空氣量、給水流量等運行參數(shù)中的任一參數(shù)依然偏差增大，這樣需采取進一步措施，使負荷實際負荷指令減小增大，直到偏差回到允許范圍內(nèi)。從而達到縮小故障危害的目的。這就是實際負荷指令的迫升迫降RU/ RD，負荷迫升/迫降是機組安全運行的第二道防線。 通常，下列情況之一發(fā)生，則產(chǎn)生實際負荷指令迫降RD：1）燃料RD：燃料指令達到高限（給煤機工作在最大極限狀態(tài)），同時燃料量

20、小于燃料指令的偏差大于允許值；2）給水RD：給水泵輸出指令達到高限（給水泵工作在最大極限狀態(tài)），同時給水量小于給水指令的偏差大于允許值；3）送風機RD：送風機輸出指令達到高限（送風機工作在最大極限狀態(tài)），同時風量小于風量指令，且二者偏差大于允許值；4）引風機RD：引風機輸出指令達到高限（引風機工作在最大極限狀態(tài)），同時爐膛壓力高于給定值，且二者偏差大于允許值；5）一次風機RD：一次風機輸出指令達到高限（一次風機工作在最大極限狀態(tài)），同時一次風壓小于給定值，且二者偏差大于允許值。 調(diào)頻投入PmaxYADSA手動設定PminBDBIRURB速率RD/RU速率熱應力限制手動速率fP0RB目標值AAT

21、TTRDT速率限制回路TRBTRD或RUATf(x)A0%T圖139 負荷指令處理回路原則性構成功能框圖YNNAA100%0%AY單元機組連鎖（三個層次）單元機組連鎖（三個層次）（1）RB： 由CCS發(fā)出 CCS和FSSS協(xié)調(diào)動作（2）FCB:電氣或CCS發(fā)出（3）機組跳閘全停鍋 爐 主 燃 料 跳鍋 爐 主 燃 料 跳（MFT）汽輪機危急跳閘系統(tǒng)汽輪機危急跳閘系統(tǒng)（ETS）t發(fā)電機保護跳閘發(fā)電機保護跳閘鍋爐鍋爐MFT條件條件汽輪機跳閘條件汽輪機跳閘條件發(fā)電機跳閘條件發(fā)電機跳閘條件主斷路器跳閘主斷路器跳閘電網(wǎng)故障電網(wǎng)故障1機組快速甩負機組快速甩負荷（荷（FCB）不成功不成功成功成功帶廠用電帶廠

22、用電N停機停機鍋爐低負荷鍋爐低負荷發(fā)電機帶廠用電運行發(fā)電機帶廠用電運行鍋爐低負荷運行鍋爐低負荷運行第三節(jié)第三節(jié) 機爐主控回路機爐主控回路 機爐主控回路是由汽輪機主控制器機爐主控回路是由汽輪機主控制器(TM，Turbine Master)和鍋爐主控制器（和鍋爐主控制器（BM，Boiler Master）兩部分組成。）兩部分組成。 機爐主控制器主要作用是：機爐主控制器主要作用是：（1）根據(jù)機組運行的條件和要求，選擇合適的負荷控制方）根據(jù)機組運行的條件和要求，選擇合適的負荷控制方式；式；（2）接受）接受P0、PE、pT和和p0信號，并按照選擇的負荷控制方信號，并按照選擇的負荷控制方式將這些信號送到機

23、、爐主控制器中，經(jīng)過控制運算給出式將這些信號送到機、爐主控制器中，經(jīng)過控制運算給出鍋爐指令鍋爐指令BD和汽機指令和汽機指令TD，從而完成負荷控制任務。，從而完成負荷控制任務。 負荷控制方式：機爐分別控制方式和機爐協(xié)調(diào)控制方式。負荷控制方式：機爐分別控制方式和機爐協(xié)調(diào)控制方式。 一、機爐分別控制方式一、機爐分別控制方式1、鍋爐跟隨方式、鍋爐跟隨方式 由汽輪機側(cè)調(diào)功率，鍋爐側(cè)調(diào)汽壓。 P0改變時，汽輪機主控制器先發(fā)出改變調(diào)門開度的TD，改變汽輪機的進汽量，使機組PE迅速與P0趨于一致。調(diào)門開度改變后pT隨即變化，這時，鍋爐主控制器根據(jù)汽壓偏差發(fā)出BD，改變鍋爐的燃燒率（及相應的給水流量），使pT恢

24、復到給定值p0，最后穩(wěn)態(tài)時，PEP0，pTp0。 當燃燒率擾動（內(nèi)擾）時，汽壓變化而產(chǎn)生偏差，蒸汽流量也變化。汽輪機側(cè)為了保持輸出電功率不變而要動作調(diào)門，其結果將進一步加劇汽壓的變化，使偏差增大，造成較大的汽壓波動。 +BT+GNT(s)GPT(s)GNB(s)GPB(s)PEpT汽輪機控制系統(tǒng)鍋爐控制系統(tǒng)TDBD圖1310 鍋爐跟隨方式方框圖GTM(s)GBM(s)P0+p0pTBDTDp0PIPEP0PI圖139 鍋爐跟隨方式 鍋爐跟隨方式一般用于蓄熱能力相對較大的中，小型汽包鍋爐機組。母管制運行機組常采用這種方式。 大型單元機組蓄熱能力相對較小，尤其是直流鍋爐機組在負荷變化較劇烈的場合，

25、正常情況下一般不采用這種負荷控制方式。 鍋爐跟隨方式在大型單元機組負荷控制中只是作為一種輔助運行方式。一般當鍋爐側(cè)正常，機組輸出電功率因汽輪機側(cè)的原因而受到限制時，如汽輪機側(cè)的主、輔機或控制系統(tǒng)故障，汽輪機控制系統(tǒng)處于手動狀態(tài)，常采用鍋爐跟隨方式來維持主蒸汽壓力穩(wěn)定。 2、汽輪機跟隨方式 +BTGNT(s)GPT(s)GNB(s)GPB(s)PEpT汽輪機控制系統(tǒng)鍋爐控制系統(tǒng)TDBD圖1312 汽輪機跟隨方式方框圖GTM(s)GBM(s)P0+p0pTBDTDp0PIPEP0PI圖1311 汽輪機跟隨方式 鍋爐調(diào)節(jié)機組的輸出電功率、汽輪機調(diào)節(jié)汽壓。 當P0改變時，鍋爐主控制器先發(fā)出改變鍋爐的燃

26、燒率的指令BD。pT改變后，汽輪機主控制器發(fā)出改變調(diào)門開度的指令TD，從而改變進入汽輪機的蒸汽流入量，使機組輸出電功率PE改變，并與實際負荷指令P0趨于一致。最后穩(wěn)態(tài)時，PEP0，pTp0。 當燃燒率擾動時，汽壓變化而產(chǎn)生偏差，蒸汽流量也變化，機組輸出電功率隨之變化。汽輪機主控制器為了保持汽壓而要動作調(diào)門，其結果將進一步加劇蒸汽流量的變化，使機組輸出電功率的變化加劇，偏差增大。造成較大的輸出電功率波動。 機組負荷響應速度慢，不利于帶變動負荷和參加電網(wǎng)調(diào)頻。這種負荷控制方式適用于帶基本負荷的單元機組，在一些特殊場合被使用，如：（1）新機組剛投入運行，機組特性尚未完全掌握的情況下；（2）鍋爐出力小

27、于汽輪機出力，而且想讓機組帶最大可能的負荷運行時；（3）在鍋爐側(cè)發(fā)生主機、輔機及控制系統(tǒng)故障，鍋爐控制系統(tǒng)投入手動運行時；（4）機組啟動過程中采用滑壓升負荷，當汽壓達到額定值后，進行定壓升負荷。 鍋爐跟隨汽機跟隨電功率汽壓電功率汽壓負荷擾動響應快波動大響應慢波動小燃燒率擾動波動小波動大波動大波動小3、其它方式 機爐主控制器全部解除自動控制，轉(zhuǎn)為手動控制，主控指令由操作員手動改變，各自維持各子系統(tǒng)的運行參數(shù)穩(wěn)定，而不參與機組輸出功率和汽壓的自動控制，負荷自動控制系統(tǒng)相當于被切除，這種方式稱為基本控基本控制方式制方式。 二、機爐協(xié)調(diào)控制方式 協(xié)調(diào)控制是將鍋爐和汽輪機作為有機的整體進行系統(tǒng)設計，解決

28、負荷響應快速性和汽壓運行穩(wěn)定問題，由此要考慮機側(cè)和爐側(cè)同時兼有調(diào)功和調(diào)壓的雙重任務。 為提高負荷響應能力，在保證機組安全運行（即汽壓在允許范圍內(nèi)變化）前提下，充分利用機組蓄熱能力，加快機組初期負荷的響應速度。同時，加強對鍋爐側(cè)燃燒率的調(diào)節(jié)，及時恢復蓄能，使蒸發(fā)量保持與機組負荷一致。 協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)的設計思想，就在于蓄能的合理利用和補償，也就是：（1）充分利用鍋爐的蓄能，又要相應限制這種利用；（2）補償蓄能，動態(tài)超調(diào)鍋爐的能量輸入。 為了提高負荷響應能力，在協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)中多采用前饋控制技術。同時為了保證充分利用蓄熱能力，并使汽壓不超過允許范圍，協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)還引入了一些非線性環(huán)節(jié)。 因此協(xié)調(diào)控制是以

29、前饋反饋控制為主的多變量控制系統(tǒng)，其中反饋控制是負荷控制的基礎，通過它來確保機組內(nèi)、外兩個能量供求平衡關系，前饋控制主要是為了補償機組的動態(tài)遲延，加快負荷響應。1、以汽輪機跟隨為基礎的協(xié)調(diào)控制系統(tǒng) 非線性環(huán)節(jié)的限幅值pmax即為主蒸汽壓力pT允許變化的范圍， BDTDf(x)PoPEpopT圖1314 以汽輪機跟隨方式為基礎 的協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)PIPI由于通過汽輪機調(diào)門調(diào)功會對汽壓產(chǎn)生影響，故功率偏差信號經(jīng)函數(shù)發(fā)生器f(x)后對主蒸汽壓力給定值進行修正，以避免功率調(diào)節(jié)過程中由于主蒸汽壓力變化對功率調(diào)節(jié)的回拉作用。 2、以鍋爐跟隨為基礎的協(xié)調(diào)控制系統(tǒng) 從汽壓偏差對汽輪機調(diào)門的限制作用可見，盡管這樣可

30、使汽壓波動不超過允許范圍，但同時也減慢了輸出電功率的響應速度，實質(zhì)上是以降低輸出電功率響應性能作為代價來換取汽壓控制質(zhì)量的提高。 BDpTTDp0PIPEP0PI以鍋爐跟隨為基礎的協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)A3、綜合型協(xié)調(diào)控制系統(tǒng) pTp0PEP0BDTDPIPIAPD4、負荷指令的協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)、負荷指令的協(xié)調(diào)控制系統(tǒng) 由于鍋爐的動態(tài)遲延和慣性是影響單元機組負荷特性的主要制約因素。因此，前饋控制的重點是鍋爐側(cè)。前饋信號來源有兩種： (1) 按負荷指令進行的前饋控制，負荷指令反映電網(wǎng)對機組的負荷要求，將負荷指令作為鍋爐側(cè)的前饋信號，可加速平衡汽輪機與鍋爐之間能量供求關系，進而加快鍋爐側(cè)的負荷響應速度； （2）

31、按蒸汽流量進行前饋控制，蒸汽流量反映汽輪機對鍋爐的負荷要求，將蒸汽流量作為鍋爐側(cè)的前饋信號，也可加快鍋爐側(cè)的負荷響應速度。因此，雖然前饋信號不同，但作用都是使鍋爐的輸入能量與能量要求隨時保持平衡，也就是使機爐之間能量保持平衡。 負荷指令做前饋信號（超超臨界機組）TDTDNBDPIpTTDpoPIPEPo以鍋爐跟隨為基礎的協(xié)調(diào)控制p1po/ pTDBDPIpTpoPIPEPop1po/ pT以汽機跟隨為基礎的協(xié)調(diào)控制1000MW BDPIpTTDpoPIPEPo1000MW機組協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)f(x)f(x)KPTiK5、以能量平衡信號為基礎的協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)、以能量平衡信號為基礎的協(xié)調(diào)控制系統(tǒng) 以能量

32、平衡信號為基礎的協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)是一種以汽輪機能量需求信號為基礎的協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)，其出發(fā)點是在任何工況下保證鍋爐輸入能量與汽輪機需求能量相適應。 汽輪機耗汽量可作為對鍋爐輸入能量的要求信號，以保持鍋爐產(chǎn)能與汽輪機耗能隨時平衡，從而實現(xiàn)機、爐間的基本協(xié)調(diào)。汽輪機對鍋爐的能量要求信號也稱能量平衡信號。 調(diào)節(jié)級壓力p1可以代表進入汽輪機的實際蒸汽流量，因此用p1 作為對鍋爐的能量要求信號。但僅采用p1 作為前饋信號將對主蒸汽壓力pT造成動態(tài)正反饋作用。 如燃燒率增加，使主蒸汽壓力pT 上升，會使調(diào)節(jié)級壓力p1 上升，這樣采用p1 前饋作用會使燃燒率進一步增加。由此可見， p1 并不總是代表汽機的能量要求，

33、因此單引p1 作鍋爐前饋信號，很少采用。 為了克服正反饋，應以汽輪機的能量需求信號而不是實際的消耗能量信號作為對鍋爐的能量要求信號，即應以蒸汽流量的需求（稱為目標蒸汽流量）而不是實際蒸汽流量作為鍋爐的前饋控制信號。為此必須對p1進行修正，以形成目標蒸汽流量信號。目前有兩種修正法：壓力比修正法和壓力差修正。 下面介紹具有壓力比修正的能量平衡信號的構成。 能量平衡信號為p1p0/pT，壓力比p0/pT 為p1 的修正系數(shù)，它能克服動態(tài)過程中p1 正反饋，能量平衡信號準確地代表汽輪機的能量需求。 p1與pT 之比精確地表示汽輪機調(diào)門的有效流通面積或開度。即。T0時， p10； T Tmax 時， p

34、1 p1max。 如果定壓運行時，p0為常數(shù)，則能量平衡信號與調(diào)門開度之間是線性關系，汽輪機能量需求也可由代表調(diào)門開度的壓力比p1 / pT表示。 如果滑壓運行時， p0 不是常數(shù)，則能量平衡信號與調(diào)門開度不是線性關系，代表調(diào)門開度的壓力比p1 / pT 不能正確表示汽輪機能量需求，這時必須采用p1p0/pT 作為汽輪機的能量需求信號。 鍋爐側(cè)擾動對主蒸汽壓力pT和調(diào)節(jié)級壓力p1具有相似的影響，如燃燒率自發(fā)增加時， pT 上升， p1 也上升，而p1 / pT （調(diào)門開度）保持不變，能量平衡信號p1 p0/ pT不變，因而動態(tài)過程中正反饋作用消失。穩(wěn)態(tài)時，通過控制使得 pT p0 ， 故p1

35、p0/ pT p1，即能量需求等于實際消耗或目標蒸汽流量等于實際蒸汽流量。 由此可見，能量平衡信號p1 p0/ pT無論動態(tài)還是靜態(tài)都能準確地代表汽輪機的能量需求 。因此，能量平衡信號p1 p0/ pT 被廣泛應用于單元機組的協(xié)調(diào)控制中，形成了各種形式的協(xié)調(diào)控制方案。 p1po /pTpTp1鍋爐指令BDpoK圖1317 以能量平衡信號為前饋信號的協(xié)調(diào)控制方案f(x)PPEKP0汽機指令TD第四節(jié)第四節(jié) 機組協(xié)調(diào)控制實例機組協(xié)調(diào)控制實例 一、系統(tǒng)總體介紹 機組協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)結構同前，其中負荷控制系統(tǒng)由負荷指令處理回路和機爐主控回路兩部分構成，機爐主控制器發(fā)出的控制指令最終形成鍋爐（主控）指令和汽

36、輪機（主控）指令。 機組采用如下四種控制方式： (1) 當鍋爐主控制器和汽輪機主控制器均為手動時，采用基本方式（BASE MODE）。當鍋爐主燃料控制為自動時，鍋爐指令和汽機指令均由手動設定，汽輪機調(diào)門由DEH獨立控制。 (2) 當鍋爐主控制器為自動,汽輪機主控制器為手動時，采用鍋爐跟隨方式（BF MODE）。這時機前主蒸汽壓力（機前壓力）由鍋爐燃燒率自動控制，汽輪機調(diào)門由DEH獨立控制。 (3) 當鍋爐主控制器為手動，汽輪機主控制器為自動時，采用汽輪機跟隨方式（TF MODE）。這時主蒸汽壓力由汽輪機調(diào)門自動控制，機組功率由運行人員手動控制。 (4) 當鍋爐主控制器和汽輪機主控制器均為自動時

37、，采用協(xié)調(diào)控制方式（CC MODE）。采用以鍋爐跟隨為基礎（CBF）的協(xié)調(diào)控制方式，即主蒸汽壓力通過鍋爐燃燒率自動控制，機組功率通過汽輪機調(diào)門自動控制。 在協(xié)調(diào)控制和鍋爐跟蹤方式下，可以采用滑壓控制。滑壓控制時，主蒸汽壓力的給定值是根據(jù)機組負荷來自動設定。在機組定壓控制時，主蒸汽壓力的給定值由運行人員手動設定。 二、負荷指令處理回路 1、負荷指令處理回路 接受的負荷指令為：ADS指令、運行人員負荷指令和汽輪機轉(zhuǎn)速。根據(jù)機組情況，按一定的邏輯條件進行這三種負荷指令的選擇。 &調(diào)頻回路投入NVADSA3000TAf(x)A0負荷指令切手動輸出電功率負荷指令跟蹤Y目標負荷指令負荷指令超高限負

38、荷指令跟蹤負荷指令超低限汽輪機轉(zhuǎn)速圖1318 目標負荷指令的生成TTYNTYNTYN1 當為機組協(xié)調(diào)控制方式；負荷指令變化速率未超速；ADS指令信號正常；機組運行正常未發(fā)生RD、BI或BD時，負荷指令切手動邏輯信號為“0”，控制切換器選擇接受ADS指令。 111鍋爐控制器手動汽輪機控制器手動ADS指令超速率負荷指令跟蹤ADS信號錯誤RDBIBD負荷指令切手動圖1319 相應切換邏輯信號構成AGC禁止 切換器切換至運行人員手動設定：ADS信號錯誤；ADS指令變化超過機組最大響應速率；鍋爐主控制器和汽輪機主控制器一方為手動時（非協(xié)調(diào)控制方式）；AGS禁止；機組發(fā)出RD、BI或BD。 調(diào)頻回路的投入

39、需要同時滿足三個條件：機組在協(xié)調(diào)控制方式下、頻率信號完好、運行人員按下調(diào)頻回路投入按鈕。 調(diào)頻回路投入后，現(xiàn)負荷指令變?yōu)樵摵芍噶罴由想娋W(wǎng)頻率校正指令。當頻率過低時會增加負荷指令；否則減小，從而保證電網(wǎng)頻率的穩(wěn)定。當上述三個條件中的任何一個不滿足時，會切除調(diào)頻回路。 在機組非協(xié)調(diào)控制方式或在協(xié)調(diào)控制方式下ADS指令變化速率超速時，負荷指令跟蹤信號為“1”，該信號使得切換器切換到目標負荷指令跟蹤發(fā)電機實際功率，以便協(xié)調(diào)控制方式再投入時的無擾切換。 最大及最小負荷限制的作用是當機組在協(xié)調(diào)控制方式下，避免ADS指令超過運行人員設定的最大及最小負荷。當負荷指令超過機組允許的最小或最大負荷時，由相應邏輯

40、信號控制相應切換器切換，使得負荷指令保持原輸出值，從而閉鎖了負荷指令的變化。 負荷變化速率目標負荷指令協(xié)調(diào)控制方式NAKA0K輸出電功率RD速率選擇實際負荷指令H/LH/負荷保持負荷偏差NTYYNTNYTA0YYT圖1320 實際負荷指令形成回路速率選擇手動負荷進行手動負荷保持AGC 自動調(diào)頻回路投入&協(xié)調(diào)方式負荷保持RDRBBIBD負荷偏差&S 1R &1111111圖1321 速率選擇邏輯速率選擇負荷偏差實際負荷指令變化趨勢11增加10減小0X保持 除了上面介紹的對實際負荷指令基本處理方法外，還以下幾種處理情況：（1）在協(xié)調(diào)控制方式時，操作員手動按下負荷保持手動按下

41、負荷保持按鈕，速率選擇信號為“0”，實際負荷指令被保持。（2）在協(xié)調(diào)控制方式時，操作員手動按下負荷進行手動按下負荷進行按鈕。此時，根據(jù)指令偏差情況，進行實際負荷指令的增加、減小和保持處理。如負荷保持信號為“1”，則表示實際負荷指令與目標負荷指令不相等，速率選擇信號為“1”，根據(jù)負荷偏差信號控制實際負荷指令增或減。當負荷保持信號為“0”時，表示此時實際負荷指令與目標負荷指令相等，此時，速率選擇信號為“0”，實際負荷指令保持。 （3）在協(xié)調(diào)控制方式時，AGC自動或調(diào)頻回路投入，對實際負荷指令處理上面介紹過。（4）在協(xié)調(diào)控制方式時，當RD信號為“1”時，速率選擇信號為“0”，PID輸出保持，而實際負

42、荷指令被置0，此時機組被強迫減負荷直到RD信號消失為止。 （5）在協(xié)調(diào)控制方式時，當BI信號為“1”時，如果此時負荷偏差信號為“1”，即實際負荷指令小于目標負荷指令，速率選擇信號為“0”，實際負荷指令保持。反之，如果負荷偏差信號為“0”，即實際負荷指令大于目標負荷指令，速率選擇信號為“1”，允許實際負荷指令減小操作。因此，實現(xiàn)了負荷指令閉鎖增功能。 （6）在協(xié)調(diào)控制方式時，當BD信號為“1”時，原理同（5），但速率選擇信號的邏輯切換與（5）相反，由此實現(xiàn)了負荷指令閉鎖減功能。 (7) 當RB信號為“1”時，機組切汽輪機跟隨方式，速率選擇信號為“0”，PID輸出保持，而實際負荷指令跟蹤輸出電功率

43、。 2、RB信號生成 主要監(jiān)測的輔機包括：給水泵、送風機、引風機、一次風機、空預器及爐水循環(huán)泵。在機組負荷大于一定值的情況下，若上述輔機跳閘，則發(fā)出RB請求。 RB信號發(fā)出后，機組控制方式將自動切為汽輪機跟隨方式。汽輪機維持主汽壓力，鍋爐則以預定的RB目標值降低鍋爐總?cè)剂狭浚簿褪怯蒄SSS系統(tǒng)根據(jù)RB目標值，將部分磨煤機切除，保留與機組負荷相適應的磨煤機臺數(shù)。 A引風機運行B引風機運行A送風機運行B送風機運行A一次風機運行B一次風機運行空預器A主電機運行空預器A輔助電機運行空預器B主電機運行空預器B輔助電機運行引風機單側(cè)運行送風機單側(cè)運行一次風機單側(cè)運行空預器單側(cè)運行圖1322 主要輔機運行

44、狀態(tài)邏輯=1=1=111=1汽動給水泵A跳閘汽動給水泵B跳閘電動給水泵運行50% RB&35% RB75% RB=11&圖1323 給水泵RB邏輯制粉系統(tǒng)出力3臺磨煤機運行1臺爐水循環(huán)泵運行引風機單側(cè)運行送風機單側(cè)運行一次風機單側(cè)運行空預器單側(cè)運行50% RB35% RB75% RBAAAAARB 目標值圖1324 RB目標值的生成RB 目標值H/H/H/H/H/H/H/H/H/&T輸出電功率YTYTYTYTYTYTYTYTY3臺磨運行3臺磨運行4臺磨運行3臺磨運行2臺磨運行 發(fā)生RB后，根據(jù)跳閘設備的不同而產(chǎn)生不同的RB目標值。發(fā)生RB情況后，機組將快速減少進入爐膛的

45、燃料量，這時機組實際負荷指令跟蹤輸出電功率，其處理方法如下：(1) 機組負荷大于330MW，當空預器、引風機、送風機或一次風機設備中有任一臺跳閘停運，則發(fā)生RB。FSSS切除磨煤機，保留3臺磨煤機運行，協(xié)調(diào)控制方式切至汽輪機跟隨方式，機組減負荷至300MW；(2) 機組負荷大于330MW，爐水泵兩臺中的一臺停止運行，且5秒鐘內(nèi)備用泵未聯(lián)鎖啟動，則發(fā)生RB。FSSS切除磨煤機，保留3臺磨煤機運行，協(xié)調(diào)控制方式切至汽輪機跟隨方式，機組減負荷至300MW； (3) 機組負荷大于360MW，兩臺汽動給水泵中的一臺停止運行，發(fā)生給水泵RB。FSSS切除磨煤機，保留3臺磨煤機運行，協(xié)調(diào)控制方式切至汽輪機跟

46、隨方式，機組減負荷至300MW；（4）任一汽動給水泵跳閘，電泵聯(lián)啟成功，發(fā)75RB信號， 保留4臺磨煤機運行；任一臺汽動給水泵跳閘，電泵聯(lián)啟不成功，發(fā)50RB信號；保留3臺磨煤機運行，兩臺汽動給水泵均跳閘，電泵聯(lián)啟成功，發(fā)35RB信號；保留2臺磨煤機運行；（5）任三臺磨運行，機組負荷大于360MW，發(fā)RB信號，負荷減至300MW。 3、RD信號生成 RD信號是通過監(jiān)測總風量、爐膛壓力和給水量這三個量與它們的給定值之間偏差；以及相應設備的對應狀態(tài)來生成RD信號，RD信號是由送風機RD、引風機RD和給水泵RD構成。 爐膛壓力給定值總風量給定值送風機A指令最大送風機A自動RD11送風機B指令最大送風機B自動11&送風機DR引風機A指令最大引風機A自動11引風機B指令最大送風機B自動11&引風機DR給水流量給定值汽動給水泵A指令最大汽動給水泵A自動11汽動給水泵B指令最大汽動給水泵B自動11&電動給水泵指令最大電動給水泵自動