機組協調控制系統(tǒng)(CCS)

1、 第一節(jié)第一節(jié) 協調控制系統(tǒng)的基本概念協調控制系統(tǒng)的基本概念 第二節(jié)第二節(jié) 協調控制系統(tǒng)的基本方案分析協調控制系統(tǒng)的基本方案分析 第三節(jié)第三節(jié) 單元機組協調控制系統(tǒng)實例分析單元機組協調控制系統(tǒng)實例分析 第四節(jié)第四節(jié) 協調控制系統(tǒng)的整定協調控制系統(tǒng)的整定第一節(jié)協調控制系統(tǒng)的基本概念第一節(jié)協調控制系統(tǒng)的基本概念 一、基本概念、基本概念 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)。 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，它們通過各自的調節(jié)手段，如汽輪機調節(jié)閥開度、鍋爐燃

2、燒率，滿足電網負荷的要求并保持機組主要參數（主蒸汽壓力）的穩(wěn)定，但它們的能力不盡相同，差異較大。若在單元機組控制系統(tǒng)的設計中，充分考慮它們的差異，以及各自的特點，采取某些措施（如引入某些前饋信號、協調信號），讓機爐同時按照電網負荷要求的變化，接收外部負荷的指令，根據主要運行參數的偏差，協調地進行控制，從而在滿足電網負荷要求的同時保持主要運行參數的穩(wěn)定。這樣的控制系統(tǒng)稱為協調控制系統(tǒng)協調控制系統(tǒng)。負荷指令處理回路機爐主控制器回路 ADS指令 頻差信號 值班員指令LDPBP圖11-1 單元機組協調控制系統(tǒng)組成原理示意圖 由上圖，協調控制系統(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。負荷指令

3、處理回路接受中央調度所指令、值班員指令和頻率偏差信號，通過選擇和運算，再根據機組的主輔機實際的運行情況，發(fā)出負荷指令。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這兩個信號的偏差，改變汽機調節(jié)閥的開度和鍋爐的燃燒率。 二、協調控制系統(tǒng)的分類二、協調控制系統(tǒng)的分類 目前，各種不同單元機組協調控制系統(tǒng)的設計，都是從處理快速負荷響應和主要參數運行穩(wěn)定這一矛盾出發(fā)的，一般協調控制系統(tǒng)可按反饋或前饋回路的不同進行分類。（一）、按反饋回路分類按反饋回路分類 按反饋回路分類可以將協調控制系統(tǒng)分為以汽機跟隨（鍋爐基本）為基礎的協調控制系統(tǒng)和以鍋爐跟隨（汽機基本）為基礎的協調控制系統(tǒng)。 1、以汽

4、機跟隨（鍋爐基本）為基礎的協調控制系統(tǒng)： WT2(S)WT1(S)F(X)P0P0+-+PTPEM-T 如上圖11-2所示，汽機跟隨（鍋爐基本）控制系統(tǒng)構成包括汽輪機側的主蒸汽壓力控制系統(tǒng)和鍋爐側的機組功率控制系統(tǒng)。鍋爐調節(jié)器WT2(S)接受功率給定和功率反饋信號，當機組負荷發(fā)生變化時，首先通過鍋爐調節(jié)器WT2(S)控制燃料量（此時給水和送粉也應相應調整）。待機前壓力PT改變后，再按機前壓力與給定值的偏差，通過汽機調節(jié)器WT1(S)改變汽輪機調節(jié)閥的開度，從而改變機組功率。顯然，由于鍋爐側調節(jié)有較大的慣性，且汽輪機側保持主汽壓力穩(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較慢，但采用汽

5、機的調節(jié)閥來控制主汽壓力，使汽壓波動較小。 WT2(S)WT1(S)F(X)P0P0+-PTPEMT+-+- 汽機跟隨（鍋爐基本）為基礎的協調控制系統(tǒng)，可以在汽機調節(jié)器前，加入功率偏差的前饋信號，其原理是利用鍋爐的蓄能，同時允許汽壓在一定范圍內波動。如圖11-2所示，功率偏差信號（P0PE）可以看作是暫時改變的汽機調節(jié)器的給定值，當（P0PE）0時，汽壓給定值降低，汽機調節(jié)器發(fā)出開大調節(jié)閥的指令，增加輸出功率，反之亦然，當F(x)0時，前饋作用不存在。 2、以鍋爐跟隨（汽機基本）為基礎的協調控制系統(tǒng)： 如上圖11-3所示，鍋爐跟隨控制系統(tǒng)其基本構成也包括兩個反饋調節(jié)系統(tǒng)，即汽機側的機組功率控制

6、系統(tǒng)和鍋爐側的主汽壓力控制系統(tǒng)。其基本工作原理是，汽機調節(jié)器WT1(S)接受功率給定值與實發(fā)功率反饋信號，根據它們之間的偏差，調節(jié)汽機調節(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。鍋爐調節(jié)器WT2(S)接受機前壓力定值與機前壓力反饋信號，根據它們之間的偏差，調整燃料量從而保證主汽壓力的穩(wěn)定。由于機組功率對汽機側調節(jié)作用的響應迅速，當負荷要求變化時，本系統(tǒng)通過改變汽機調節(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。但是，這是以犧牲主汽壓力的穩(wěn)定為代價的，又因為在鍋爐側的調節(jié)作用下，主汽壓力的響應有較大慣性。所以，在鍋爐跟隨系統(tǒng)中，快速的功率響應和較大的主汽壓力偏差是同時

7、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）為基礎的協調控制系統(tǒng)可以采用機前壓力的定值與機前壓力的反饋值之間的偏差信號，通過函數模塊F(X)，作用在汽機調節(jié)器的輸出端。當汽壓偏差超過非線性模塊的不靈敏區(qū)時，汽機調節(jié)器發(fā)出的調節(jié)閥開度指令將受到限制。 （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)的任務之一是保證汽機鍋爐之間能量供求關系的平衡，為了改善控制系統(tǒng)的性能，增設了前饋回路，使能量的失衡限制在較小的范圍之內，下面介紹兩種基本的前饋回路方案。1、按指令信號間接平衡的協調控制系統(tǒng)： 圖11-4是指令信號間接平衡協調控制系統(tǒng)的原理圖，系

8、統(tǒng)的特點是用指令間接平衡機爐之間的能量關系，屬于以汽機跟隨為基礎的協調控制系統(tǒng)。 dd PII鍋爐主控燃燒率指令汽機調節(jié)閥開度指令p0PEP0pT+-+圖11-4 按指令信號間接平衡的協調控制系統(tǒng) 汽機調節(jié)器PI的任務是維持機前壓力PT 等于給定值P0，但在負荷變化過程中，要利用功率偏差（P0PE）信號修正汽壓給定值，以便利用鍋爐的蓄熱量。 由圖11-4可見，汽機調節(jié)器入口輸入信號的平衡關系為： （1+S）P0 PEKP（pTp0）0 式中：S微分算子 KP加法器中比例系數 穩(wěn)態(tài)時為：0100EPTPPKpp 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節(jié)回路的前

9、饋信號，它用來修正壓力給定值。當功率給定值P0 增加時，實際壓力給定值低于給定值p0，調節(jié)器將發(fā)出開大調節(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)（燃料和送風系統(tǒng)）。由圖11-4可見，燃燒率指令PM 為：EpTpMPPSPKppKPSP0001011式中：KP1 、KP比例系數S微分算子 顯然，功率定值P0 的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速度的差異，穩(wěn)態(tài)時汽壓偏差（p0pT）信號為零，它在動態(tài)過程中有適當修正燃燒率指令的作用。功率偏差的積分項用來校正燃燒率指令，以保證機組的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

10、兩個回路完成的。 2、能量直接平衡協調控制系統(tǒng)： IPIIddp鍋爐燃燒率指令汽機調節(jié)閥開度指令p0pTp1P0PE+-圖11-5能量直接平衡協調控制系統(tǒng)原理圖 圖11-5是這種控制方案的原則性系統(tǒng)原理框圖，這個系統(tǒng)屬于以鍋爐跟隨為基礎的協調控制系統(tǒng)。這種系統(tǒng)的主要特點是采用能量平衡信號p1 / pT 取代功率給定信號P0，作為控制回路的前饋信號，其中p1 為汽機第一級后壓力，兩者的比值p1 / pT與汽機調節(jié)閥開度成正比，無論什么原因引起的調節(jié)閥開度變化，p1 / pT 都能對調節(jié)閥開度的微小的變化作出靈敏的反應。所以，無論在動態(tài)還是靜態(tài)，p1 / p T 都能反映調節(jié)閥的開度，即汽機輸入能

11、量。 由圖11-5可見，汽機調節(jié)器輸入信號的平衡關系為：011010EpPPSKKpPS由上式可見，汽機控制回路功率給定值P0的反饋信號是p1，因p1對汽機調節(jié)閥開度的響應比實發(fā)功率靈敏得多。故汽機調節(jié)閥能迅速而平穩(wěn)地響應功率給定值的變化。 鍋爐燃燒指令PM為： TTTMppSKppSppP01111 燃燒率指令的前饋信號是能量平衡信號p1 / pT ，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速度的差異。由于要求動態(tài)補償的能量不僅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p1 / pT 值，汽壓偏差積分項保證了穩(wěn)態(tài)時能消除壓力偏差。 能量平衡信號與功率

12、給定信號性質不同。后者僅表示電網對機組的負荷要求，前者反映了汽機對鍋爐的能量要求，這就為機爐之間動態(tài)過程中協調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調系統(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)的精度都比較高，整定也比較方便。 通過上述分析介紹，我們不難看出，采用以鍋爐跟隨為基礎的能量直接平衡協調控制系統(tǒng)，在快速適應負荷要求，以及克服系統(tǒng)內部擾動方面，都有比較大的優(yōu)勢，是目前諸多協調控制方案中較好的一種。 三、協調控制系統(tǒng)的作用三、協調控制系統(tǒng)的作用 協調控制系統(tǒng)由負荷指令處理回路和機爐主控制回路這兩大部分組成，它們各自的作用分別介紹如下： 、負荷

13、指令處理回路的作用負荷指令處理回路的作用 （1）負荷指令處理回路接受的外部指令是電網調度所的負荷分配指令、機組運行人 員改變負荷的指令、電網頻率自動調整的指令。根據機組運行狀態(tài)和電網對機 組的要求，選擇其中一種指令或兩種以上指令。（2）限制負荷指令的變化率和起始變化幅度。（）限制機組最高和最低負荷。（）甩負荷保護。（）根據機組的輔機運行狀態(tài)，選擇不同的運行工況。、機爐主控制回路的作用機爐主控制回路的作用 （）接受經過處理的負荷指令P0，對鍋爐調節(jié)系統(tǒng)和汽機調節(jié)系統(tǒng)發(fā)出協調的指揮 信號鍋爐指令PB和汽機指令PV。（）根據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。 四、協調控制系統(tǒng)的運

14、行方式四、協調控制系統(tǒng)的運行方式 協調控制系統(tǒng)的設計不同，所供選擇的工作方式也有所區(qū)別。但是，一般協調控制系統(tǒng)都具有下列五種工作方式：（）方式I機爐協調控制方式 單元機組運行情況良好，帶變動負荷時采用這種方式。這時機爐參加電網調頻，調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，機爐自動調節(jié)系統(tǒng)都投入運行。 （）方式II汽機根隨鍋爐而汽機輸出功率可調方式 這種調節(jié)方式時，鍋爐、汽機自動系統(tǒng)都投入，但機組不參加電網調頻，調度所也不直接改變機組的負荷。只有機組運行人員可以改變機組的給定功率，機組輸出功率能自動保持等于給定功率。 （）方式III汽機跟隨鍋爐而機組輸出功率不可調節(jié)方式

15、這時汽機運行正常，鍋爐部分設備有故障，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。此時只是汽機調節(jié)閥處于自動控制，鍋爐燃燒率處于手動控制。 （）方式IV鍋爐跟隨汽機輸出功率不可調節(jié)方式 這時鍋爐工作正常，汽機部分設備工作異常，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。汽機主控制器處于手動狀態(tài)。 （）方式V手動控制方式 這時鍋爐和汽機都處于“手動”控制，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P0 跟蹤機組的實際出力，為投入自動作好準備。 第二節(jié)協調控制系統(tǒng)的基本方案分析第二節(jié)協調控制系

16、統(tǒng)的基本方案分析 根據單元機組的動態(tài)特性及其負荷控制系統(tǒng)的任務，已經設計出了多種不同類型的協調控制系統(tǒng)。目前協調控制系統(tǒng)的性能日趨完善，高性能的協調控制系統(tǒng)有以下主要特點： （）為了迅速滿足電網調頻的要求，盡可能提高機組的負荷適應性，為此，采用前 饋回路，充分利用鍋爐蓄熱量。（）不僅要求反饋回路能協調工作，而且要求提高前饋回路的動、靜態(tài)補償精度， 更好地相應電網負荷要求。（）負荷控制范圍不斷擴大，不僅在正常運行時能實現自動控制，而且在機組異常 時能自動處理事故和系統(tǒng)切換。 一、熱工控制系統(tǒng)設計的基本方法一、熱工控制系統(tǒng)設計的基本方法 從能量平衡的觀點看，輸入能量與輸出能量之間的比例關系應能調節(jié)

17、保持，在變動工況下，由于機組的蓄能變化，比例關系也會有變化，它們之間總的關系為：能量輸入等于能量輸出加能量儲蓄。設計系統(tǒng)時可以把關系密切的兩個相互平衡的量作為調節(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參數。（）按平衡關系調節(jié) 在單元機組中，相互平衡的量比較多，例如送風量與引風量是一對相互平衡的量，給水量與產生的總的蒸汽量是一對相互平衡的量。這種調節(jié)的缺點是平衡關系絕對準確很困難，而且有些量很難測量。（）按平衡指標調節(jié) 單元機組中，蒸汽壓力是汽機負荷與鍋爐負荷是否平衡的指標；爐膛負壓是送風量與引風量是否平衡的指標；煙氣含氧量是給煤量與送風量是否平衡的指標；汽包水位是鍋爐給水量與蒸汽流

18、量是否平衡的指標。這種調節(jié)的缺點是指標測定有遲延和慣性，使控制系統(tǒng)的性能指標受到一定影響。綜合以上兩種方法，可以得到兩種新的設計方法： DPIPDPPI被調量定值調節(jié)指令擾動定值被調量擾動調節(jié)指令圖11-6 校正法調節(jié)系統(tǒng)示意圖 圖11-7 衰減法調節(jié)系統(tǒng)示意圖 （）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作用，加入到控制系統(tǒng)中。圖11-6是校正法調節(jié)系統(tǒng)原理示意圖 。（）衰減法 衰減法是將擾動量以前饋的形式，通過微分作用，加入到控制系統(tǒng)中，圖11-7是衰減法調節(jié)系統(tǒng)原理示意圖。二、協調控制系統(tǒng)的基本方案二、協調控制系統(tǒng)的基本方案 協調控制系統(tǒng)按反饋回路分類，可分為機跟爐系

19、統(tǒng)及爐跟機系統(tǒng)。機跟爐系統(tǒng)的特點是：由爐的燃料供給保證要求的負荷，由機的進汽閥調節(jié)保持汽壓由爐的燃料供給保證要求的負荷，由機的進汽閥調節(jié)保持汽壓。爐跟機系統(tǒng)的特征是：負荷由汽機調節(jié)，而汽壓由鍋爐調節(jié)保持負荷由汽機調節(jié)，而汽壓由鍋爐調節(jié)保持。 純粹的“爐跟機”或“機跟爐”系統(tǒng)都有較大的缺點，原因是爐機負荷之間是否保持平衡只借助于汽壓PT 信號，而PT 具有一定的惰性，所以在單元機組設計中一般都加入前饋補償信號作為機爐彼此協調動作的聯系。從前饋回路設計不同又可分為按指令信號間接平衡系統(tǒng)（DIB）和按能量直接平衡系統(tǒng)（DEB）。 我國目前單元機組協調控制系統(tǒng)都是在引進機組上設計和改進的，下面就目前我

20、國存在的協調控制系統(tǒng)加以分析。 （1）Bailey820協調控制系統(tǒng) 如前面圖11-4所示，燃燒率指令PM為： （按此按鈕返回圖11-4）EpTpMPPSPKppKPSP000011 上式中第一項P0 的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速度的差異，汽壓偏差（p0pT）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。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燃料量的速度。為此，上式中的最后一項乘以功率給定值P0，以便使積分

21、速度隨負荷變化。 汽機閥門開度指令P為：STSppKPPSPiTPE111100在穩(wěn)態(tài)時上式化為： 0100EPTPPKpp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部分，只有在功率偏差為零時才有pTp0，改變比例系數KP 可調整功率偏差信號對壓力給定值修正作用的大小。 從上面分析可以看出，Bailey820協調控制系統(tǒng)中鍋爐主控器調整機組功率，汽機主控器維持機組壓力，因此它是汽機根隨（機跟爐）協調控制系統(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系，是按指令信號間接平衡協調系統(tǒng)（DIB系統(tǒng)）。 （2）美國Foxboro公

22、司的DEB協調控制系統(tǒng) 從上式可以看出，當P0 增加時，調節(jié)器將開大汽機調節(jié)閥，增大實發(fā)功率。上式中調節(jié)器入口信號的平衡關系為： 0100ppKPPSTPE 美國Foxboro公司的DEB協調控制系統(tǒng)如圖11-8所示：PPIPIDPIPEP0p0p1pT-+-MB 圖11-8 美國Foxboro公司協調控制系統(tǒng) 由上圖可以看出，鍋爐主控器接收汽壓pT及汽壓定值p0信號，它們的差值送到PID調節(jié)器的入口端，圖11-8中的偏差比例乘法器輸入信號為pT 、p0 及汽機第一級壓力信號p1，輸出信號I為： pKpppIT10 此信號作為前饋信號，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

23、串級控制系統(tǒng)， 主調節(jié)器接收功率偏差信號（P0PE），副調節(jié)器接收主調節(jié)器的輸出信號及前饋信號來調節(jié)機組功率。 此系統(tǒng)鍋爐主控器控制機組壓力，汽機調節(jié)閥保證功率，因此是鍋爐跟隨協調控制系統(tǒng)。從前饋回路來看，它以汽機第一級壓力信號p1 為前饋信號，所以是能量直接平衡協調控制系統(tǒng)（DEB系統(tǒng)） 。（）美國leeds和Northrap公司的DEB協調控制系統(tǒng)：IIDPDPIpTp1p0PEBP0圖11-9 美國Leeds和Northrap公司協調控制系統(tǒng) 如上圖所示，鍋爐主控器接受p1 / pT 作為前饋信號，同時還接受壓力定值信號p0，鍋爐燃燒率指令PM為： TTTMppSKppSppP01111

24、當機組負荷增加時，p1 / pT 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，汽壓等于給定值。 汽機主控器如圖所示，它實際是一個串級控制系統(tǒng)。主調接收的信號是功率偏差信號，副調接收主調輸出及p1信號。 在本系統(tǒng)中，引入汽輪機第一級后壓力p1 信號，用p1 / pT 作為機爐協調控制之間的聯系，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，功率是由汽機調節(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p1 / pT 作為前饋信號，因此它是能量直接平衡協調控制系統(tǒng)（DEB系統(tǒng)）。 第三節(jié)單元機組協調控制系統(tǒng)實例分

25、析第三節(jié)單元機組協調控制系統(tǒng)實例分析 單元機組的協調控制系統(tǒng)是由負荷指令處理回路和機爐主控回路組成，一個完整的協調控制系統(tǒng)，應能根據機組的實際運行條件，在不同的工況下運行，同時為了機組的安全，還應具有閉鎖升、閉鎖降、迫升、迫降等保護功能。下面我們以某電廠的200MW機組協調控制系統(tǒng)為例，詳細分析協調控制系統(tǒng)的組成及工作過程。 一、負荷指令處理一、負荷指令處理 負荷指令處理回路接收中心調度所的負荷指令信號P，機組值班員改變負荷的信號以及機組發(fā)生故障時發(fā)來的對負荷指令的限制信號LD。其原理如圖11-9。A / MTRACKVPLD圖11-9 負荷指令處理回路 中心調度負荷指令又稱ADS信號，在它正

26、常時，A / M處于自動狀態(tài)，中心調度可以直接改變機組負荷。ADS信號失效時，A /M處于手動狀態(tài)，由值班員直接改變負荷。機組發(fā)生閉鎖升、閉鎖降、迫升、迫降時，A / M處于跟蹤狀態(tài)，跟蹤實際負荷值LD，當值班人員按下保持按鍵時，A / M處于既不能增也不能減的手動保持狀態(tài)。 V 是速率限制模塊，它能把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3%5%。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 機組最大允許負荷的計算通常是根據機組的輔機運行情況來進行的，單元機組的主要輔機一般是給水泵、送風機、引風機、給粉機運行臺數等，其原理如圖11-10所示： F1(X)F3(X)

27、F2(X)VVVVF4(X)給粉機運行臺數送風機運行臺數引風機運行臺數給水泵運行臺數 負荷指令圖11-10 機組最大允許負荷計算回路 在上圖中，負荷指令和各輔機的投運臺數經函數模塊F1(X) F4(X)處理后經過限速模塊一起送到小值選擇器中，小值選擇器選擇它們之中的最小值經限幅組件輸出負荷給定值送到機爐主控制器。 三、實際出力計算及處理回路三、實際出力計算及處理回路 機組實際出力是按照燃料量、風量和給水量的實際值與其給定值之間的偏差進行計算的，其原理如圖11-11所示： 123TTRACK燃料量給水量總風量給定值給定值給定值+-LD圖11-11 實際出力計算及處理回路 給定值 1、2 、3 三

28、個加法模塊能進行代數運算，可求出實際燃料量、風量、給水量與它們給定值之間的偏差。積分器的作用是產生迫升迫降信號，定值整定為0%。當低值作用時，積分器輸入是正值，正向積分，為迫升工況。當高值作用時，積分器輸入是負值，反向積分，為迫降工況。在不發(fā)生迫升、迫降時，積分器輸出跟蹤負荷指令LD信號以保證切換時無擾。四、鍋爐主控制器四、鍋爐主控制器F(X) 鍋爐主控制器原理如圖11-12所示，鍋爐主控調節(jié)器接收主汽壓力偏差信號和前饋信號，發(fā)出鍋爐主控指令去控制燃料和送風兩個子系統(tǒng)。F2(X)F1(X)TRACKTPID機前壓力pTp1VLDpTS去送風系統(tǒng)去燃料系統(tǒng)總燃料量總風量調速級壓力1、前饋信號的形

29、成： 選擇合理的前饋信號可以使品質大為改善，此系統(tǒng)前饋信號采用 信號，P1為調速級壓力，PT為機前壓力，PTS為機前壓力定值，K為補償系數。F(X)是動態(tài)補償模塊，采用比例微分規(guī)律動作，F1(X)是函數模塊。 PK PPTTS112、壓力定值的形成： 考慮機組滑壓運行和定壓運行兩種工況，壓力定值也不相同， F2(X)整定為滑壓運行升壓曲線，滑壓時自動。定壓時手動，跟蹤設定的壓力定值。為了防止改變太快加了速率限制模塊，定壓運行時壓力定值也可以就地直接設置。 3、燃料風量指令處理： 鍋爐主控制器輸出的信號（燃料量指令信號）分別送到大選模塊與小選模塊。燃料量指令信號和總風量信號經小選模塊運算，選出較

30、小的輸出作為燃料系統(tǒng)的指令信號。燃料量指令信號和總燃料量信號經大選模塊運算，選出較大的輸出作為送風系統(tǒng)的指令信號。其目的是實現鍋爐低過?？諝馊剂峡刂疲岣呷紵慕洕?。在增負荷時先增風量后增燃料量，在降負荷時，先減燃料后減風量，可以避免鍋爐冒黑煙，造成燃料的浪費。 五、汽機主控制器五、汽機主控制器 汽機主控制器原理如圖11-13所示，它由三個調節(jié)器組成：一個是汽機節(jié)流壓力調節(jié)器，另外兩個調節(jié)器是電功率調節(jié)器和蒸汽流量調節(jié)器。（1）汽機節(jié)流壓力調節(jié)器接受汽機調節(jié)閥前節(jié)流壓力偏差，在機跟爐工況時，T1的 ba接通，控制汽機調節(jié)閥，自動保持主蒸汽壓力為定值。 PITRACKPIPITRACKTRAC

31、KTRACKA /M2A /M3PTPSTWT1 T2LDfwwwP1cbaacb電功率調節(jié)器蒸汽流量調節(jié)器去汽機同步器圖11-13 汽機主控制器原理圖 （2）電功率調節(jié)器和蒸汽流量調節(jié)器在功率可變協調控制工況中，構成串級控制， 主信號是實發(fā)功率W，副信號是蒸汽流量。此系統(tǒng)中蒸汽流量用P1代替，功率 定值中加入了頻差信號 f，為了提高調節(jié)速度，加入了LD 的前饋信號。在不 是電功率控制的其它四種工況下，這兩個調節(jié)器都處于跟蹤狀態(tài)，蒸汽流量 調節(jié)器的加法器輸出跟蹤實發(fā)功率W，電功率調節(jié)器輸出跟蹤P1值。 六、協調控制系統(tǒng)機爐主控器的運行工況六、協調控制系統(tǒng)機爐主控器的運行工況 1、機爐協調，功率

32、控制工況 此工況下機爐主控制器都在自動狀態(tài)，汽機主控接受負荷指令，串級控制。T2中的ab通，T1的ac通，去控制汽機調節(jié)閥（同步器）。鍋爐自動調節(jié)燃料量和送引風量，保持機前壓力為定值。 2、機爐協調，非功率控制工況 此工況也稱帶基本負荷協調控制，機前壓力保持與工況1相同，仍由鍋爐主控保持，負荷指令LD不通過功率調節(jié)器和蒸汽流量調節(jié)器，直接通過A / M3去控制汽機調節(jié)閥（同步器），此時T2的ac接通，T1的ac也接通。 3、汽機基本工況 也稱爐跟機工況，此時汽機主控器中的A / M3呈手動操作，人為改變負荷指令，滿足外界負荷要求，鍋爐主控呈自動狀態(tài)，自動保持機前節(jié)流壓力定值。此時汽機主控中的三

33、個調節(jié)器和A /M2都處于跟蹤狀態(tài)，跟蹤機組實發(fā)功率。 4、鍋爐基本工況 也稱機跟爐工況，此時鍋爐主控為手動，改變燃料量滿足外界負荷要求，汽機調節(jié)閥前節(jié)流壓力由汽機主控器中的節(jié)流壓力調節(jié)器保持，此時T2中的ab接通，A /M3處于自動狀態(tài)。 5、汽機鍋爐分別手動操作 此工況下鍋爐主控中的手動顯示操作器去控制燃燒保持節(jié)流壓力，汽機主控中通過A /M3手動操作去改變汽機調節(jié)閥，滿足外界負荷要求。 第四節(jié)第四節(jié) 協調控制系統(tǒng)的整定協調控制系統(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 單元機組是由發(fā)電機、汽輪機和鍋爐共同適應電網負荷要求的，它們共同保持機組的穩(wěn)定運行。單元機組

34、是一個互相關聯的負載被控對象，其原理方框圖如圖11-14所示： WPM(S)WP(S)WT(S)KKPPEpTTMD+圖11-14 單元機組原理方框圖 圖中WPM為燃料量機前壓力通道傳遞函數： WTSePMS1WKTSePMS1（11-1）（11-2）式11-1為汽機負荷保持不變時的傳遞函數，式11-2是汽機負荷變化時的傳遞函數。 汽機調節(jié)閥開度機前壓力通道傳遞函數為： TSKKSWP121 TSKSWP11（11-3）（11-4） 式11-3是汽機負荷隨汽壓變化時的傳遞函數，最后負荷保持穩(wěn)定。式11-4是汽機負荷與調節(jié)閥開度同時變化時的傳遞函數。 WT (S )為蒸汽量實發(fā)功率通道的傳遞函數，由汽機原理可知，對于中間再熱機組，傳遞函數為： STSTSTKSWaSSpT1111式中：汽機高壓缸功率在總功率中的比例，一般 1/3 1/4； TS 中間再熱器的時間常數，無中間再熱器時TS 0； Ta 汽機時間常數。 圖11-14中，K 為調節(jié)閥開度與汽機進汽量的比例系數： SSDKTKP為機前壓力與汽機進汽量的比例系數： SPSDKTP為了分析問題的方便，可以把圖11-14簡化為圖11-15的等效方框圖： Wp(S)WNM(S)WpM(S