超超臨界直流機(jī)組協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)課件

1、協(xié)調(diào)控制介紹超超臨界直流爐超超臨界直流爐控制特性介紹1.超超臨界直流鍋爐由于沒有儲(chǔ)能作用的汽包環(huán)節(jié)，汽水容積小，鍋爐蓄能小。 一方面由于蓄能小負(fù)荷調(diào)節(jié)的靈敏性好，可以實(shí)現(xiàn)機(jī)組的快速啟停和負(fù)荷調(diào)節(jié)； 另一方面由于蓄能小，在外界負(fù)荷變動(dòng)時(shí)汽壓反映很敏感。因此機(jī)組變負(fù)荷性能較差，保持汽壓困難。超超臨界直流控制爐特性介紹2.在汽水流程沒有汽包，在直流運(yùn)行狀態(tài)汽水之間沒有一個(gè)明確的分界點(diǎn)，給水從省煤器進(jìn)口就開始被連續(xù)加熱、蒸發(fā)與過熱。這造成燃料量、給水量、汽機(jī)調(diào)門開度發(fā)生變化時(shí)均會(huì)導(dǎo)致機(jī)組負(fù)荷、主汽壓力、主汽溫的變化，各個(gè)參數(shù)之間存在復(fù)雜的耦合關(guān)系 ，可以認(rèn)為直流鍋爐是個(gè)三輸入/三輸出復(fù)雜多變的控制對象

2、。超超臨界直流爐控制特性介紹超超臨界直流爐主參數(shù)耦合關(guān)系特性 超超臨界直流爐控制特性介紹3.一般超超臨界直流爐采用超超臨界參數(shù)的蒸汽，機(jī)組的運(yùn)行方式采用滑參數(shù)運(yùn)行，機(jī)組在大范圍的變負(fù)荷運(yùn)行中，壓力運(yùn)行8.5MPa25MPa.之間。超臨界機(jī)組實(shí)際運(yùn)行在超臨界和亞臨界兩種工況下，由于超臨界和亞臨界間工質(zhì)物性的差異，以及鍋爐燃燒率下鍋爐蒸發(fā)點(diǎn)遷移等因數(shù)的影響，使超超臨界機(jī)組出現(xiàn)出很強(qiáng)的多參數(shù)非線性特性 超超臨界直流爐控制特性介紹超臨界機(jī)組水汽工質(zhì)狀態(tài)及參數(shù)變化 超超臨界直流爐控制特性介紹4.由于循環(huán)工質(zhì)總質(zhì)量下降，循環(huán)速度上升，工藝特性加快，這就要求控制系統(tǒng)的實(shí)時(shí)性更強(qiáng)，控制周期更短，控制的快速性更

3、好，從汽機(jī)鍋爐協(xié)調(diào)控制的角度分析，要求協(xié)調(diào)控制更及時(shí)、準(zhǔn)確。超超臨界直流爐控制特性介紹5. 在直流爐工藝結(jié)構(gòu)中，一般均采用直吹式制粉系統(tǒng)，從給煤、制粉、送粉到燃燒環(huán)節(jié)，具有大的純遲延和大的滯后特性，因此燃燒系統(tǒng)成為機(jī)組的又一個(gè)控制難點(diǎn)幾種控制方式當(dāng)下列條件滿足時(shí)，機(jī)組控制方式為“CC（干態(tài)）”：鍋爐處于干態(tài)運(yùn)行方式水燃比自動(dòng)投入。煤主控自動(dòng)投入。給水控制自動(dòng)投入。無RB信號。汽機(jī)主控自動(dòng)投入。功率信號和主汽壓信號正常幾種控制方式當(dāng)下列條件滿足時(shí)，機(jī)組控制方式為“BF（干態(tài)）”鍋爐處于干態(tài)運(yùn)行方式煤主控自動(dòng)投入。水燃比自動(dòng)投入。給水控制自動(dòng)投入。無RB信號。汽機(jī)主控不在自動(dòng)。功率信號和主汽壓信號

4、正常。幾種控制方式當(dāng)下列條件滿足時(shí)，機(jī)組控制方式為“BI（干態(tài)）”鍋爐處于干態(tài)運(yùn)行方式。不在“BF（干態(tài)）”方式。不在“CC（干態(tài)）”方式。給水控制自動(dòng)投入。汽機(jī)主控可以在自動(dòng)或手動(dòng)幾種控制方式當(dāng)下列條件滿足時(shí)，機(jī)組控制方式為“BH（干態(tài)）”鍋爐處于干態(tài)運(yùn)行方式。給水控制自動(dòng)未投入（所有給水泵自動(dòng)未投入）。汽機(jī)主控可以在自動(dòng)或手動(dòng)負(fù)荷設(shè)定值處理AGC運(yùn)行設(shè)定速率限制f（負(fù)荷指令）運(yùn)行設(shè)定一次調(diào)頻高低限制鍋爐慣性延時(shí)負(fù)荷設(shè)定實(shí)發(fā)功率滑壓設(shè)定f1（x）蓄熱補(bǔ)償延時(shí)主汽壓設(shè)定實(shí)際汽壓死區(qū)p汽機(jī)主控調(diào)節(jié)器RB環(huán)節(jié)鍋爐輸入指令主汽壓調(diào)節(jié)器負(fù)荷設(shè)定與實(shí)發(fā)功率偏差負(fù)荷設(shè)定燃料量設(shè)定f2（x）T/H鍋爐輸入變

5、化率指令燃水比控制輸出一過出口溫度限制分布減少燃水比燃水比調(diào)節(jié)器各級溫度偏差加權(quán)數(shù)校正末過出口溫度校正實(shí)際過熱度分離器溫度分離器壓力理論過熱度運(yùn)行設(shè)定偏差水/煤/風(fēng)交叉限制再熱器保護(hù)限制油折算的煤量給煤主控制器燃料量指令實(shí)際總煤量*BTU至各給煤機(jī)延時(shí)煤/水/風(fēng)交叉限制鍋爐輸入變化率指令給水設(shè)定f3（x）鍋爐輸入指令給水附加偏量f(燃料）減溫水流量限制省煤器汽化偏置給水指令給水流量電泵旁路閥控制器電泵勺管控制器汽泵總操控制器各汽泵MW超超臨界機(jī)組協(xié)調(diào)控制策略原理示意圖速率限制實(shí)際工況修正協(xié)調(diào)控制策略1.負(fù)荷設(shè)定回路及變速率處理 機(jī)組負(fù)荷速率限制有2個(gè)來源(二者取小)，一個(gè)是基于實(shí)發(fā)功率的函數(shù)值

6、;另一個(gè)來自運(yùn)行人員設(shè)定。后者受到主汽壓偏差的修正，當(dāng)壓力偏差超限時(shí)降低負(fù)荷變化率。2.汽壓設(shè)定值處理： 由負(fù)荷設(shè)定 產(chǎn)生滑壓曲線，經(jīng)過實(shí)際工況修正、鍋爐延時(shí)蓄熱補(bǔ)償、速率限制后送人壓力Pl調(diào)節(jié)器。實(shí)際工況修正主要針對高壓加熱器退出的工況，依據(jù)省煤器人口溫度和鍋爐負(fù)荷(燃料需求指令)對壓力設(shè)定值進(jìn)行修正。3.汽輪機(jī)主控PI調(diào)節(jié)器： 汽 輪 機(jī)主控(P1調(diào)節(jié)器):設(shè)定值以負(fù)荷設(shè)定經(jīng)延時(shí)(鍋爐慣性時(shí)間)的信號為主，加上么p超限后的修正值，這使得汽輪機(jī)調(diào)門在響應(yīng)功率指令的同時(shí)兼顧了汽壓變化，加速機(jī)組趨于穩(wěn)定。4.鍋爐輸入指令： 粗調(diào)信號來自（1）負(fù)荷設(shè)定、（2）負(fù)荷設(shè)定與實(shí)發(fā)功率偏差，使煤量大幅、快

7、速響應(yīng)負(fù)荷指令;細(xì)調(diào)信號來自壓力Pl調(diào)節(jié)器的輸出，保證輸人與輸出能量的精確平衡，使工況趨于穩(wěn)定。鍋爐輸入指令和負(fù)荷設(shè)定有直接的關(guān)聯(lián)協(xié)調(diào)控制策略5.燃料-給水解耦控制： 由于鍋爐分離器出口過熱度對煤量、給水量時(shí)間響應(yīng)的不一致性，燃水比調(diào)節(jié)器的修正指令作為燃料需求指令的微分前饋信號，加快了燃料量對過熱度偏差的動(dòng)態(tài)響應(yīng)，減弱了煤/水的藕合干擾。6.燃料指令： 燃料控制回路：鍋爐輸入指令（BID）經(jīng)函數(shù)得出的燃料指令與燃水比輸出指令以及鍋爐輸入變化率指令對燃料量的微分前饋三者相加，經(jīng)風(fēng)量、水量、再熱器保護(hù)的交叉限制后形成燃料量指令，該燃料量指令作為給煤主控制器的SEPT，實(shí)際總煤量*BTU作為給煤主控

8、制器的PV，給煤主控制器的輸出至各給煤機(jī)控制煤量 7.給水指令： 鍋爐輸入指令（BID）經(jīng)函數(shù)得出的給水指令與鍋爐輸入變化率指令對給水量的微分前饋及給水附加偏置相加，經(jīng)燃料量和減溫水總量的交叉限制后再與省煤器汽化偏置相加得到一給水指令，給指令分別送至電泵和汽泵的控制回路中 8.熱值校正回路(BTU): 根據(jù)汽機(jī)第一級壓力推算出需要的標(biāo)煤，然后減去實(shí)際給煤量與BTU的乘積，其差值作為PID計(jì)算的過程量,PID輸出的結(jié)果就是煤種校正系數(shù)BTU,并設(shè)置BTU高低限為1.2和0. 8。實(shí)際上就是將實(shí)際煤種修正為鍋爐設(shè)計(jì)煤種。 該協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)的特點(diǎn)1.給水量的控制上： AGC-負(fù)荷設(shè)定-鍋爐輸入指令-給

9、水指令。也就是說多少負(fù)荷就對應(yīng)多少給水是一定的。2.燃料量的控制上： AGC-負(fù)荷設(shè)定-鍋爐輸入指令加燃水比控制輸出-燃料量指令。也就是說多少負(fù)荷就對應(yīng)多少煤量是不一定的，它根據(jù)中間點(diǎn)溫度情況是變化的，也就是說中間點(diǎn)溫度是通過煤量來調(diào)節(jié)的。 通過上面的分析：負(fù)荷一定時(shí)，給水量就一定，給水量一定，汽壓就相對穩(wěn)定，汽壓穩(wěn)定汽機(jī)調(diào)門開度就基本不變，對汽溫的交叉擾動(dòng)就少。而通過煤量的改變就可以改變中間點(diǎn)溫度，就可以調(diào)節(jié)主汽溫，就可以人為控制減溫水量。這樣當(dāng)負(fù)荷穩(wěn)定時(shí)各參數(shù)時(shí)穩(wěn)定可以實(shí)現(xiàn)對負(fù)荷等各項(xiàng)參數(shù)的精確控制，該協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)的特點(diǎn)3在燃水控制回路上 采用中間點(diǎn)過熱度作為燃水比的控制的對象，就出現(xiàn)下列

10、問題：當(dāng)較大幅度加負(fù)荷時(shí)，煤量和水量增加并超調(diào)，負(fù)荷和汽壓增加，分離器壓力也增加，相對應(yīng)的分離器出口蒸汽的飽和溫度也上升，但由于直吹式制粉系統(tǒng)的慣性較大，給水的延時(shí)環(huán)節(jié)不夠，中間點(diǎn)溫度在加負(fù)荷初期增加有限，這樣就會(huì)產(chǎn)生加負(fù)荷時(shí)中間點(diǎn)溫度增加但過熱度下降的局面，而燃水比控制器在中間點(diǎn)過熱度下降就增加煤量以維持過熱度，這反而進(jìn)一步增加煤量的超調(diào)，煤量的進(jìn)一步超調(diào)導(dǎo)致主汽溫的進(jìn)一步超調(diào)，使變負(fù)荷時(shí)主汽溫波動(dòng)范圍大。減負(fù)荷是個(gè)相反的過程，主汽溫的波動(dòng)范圍也大。 該協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)的特點(diǎn)針對上面的問題：我們可以用另一種中間點(diǎn)溫度的控制對象：分離器的出口焓（h=u+p.v).當(dāng)較大幅度加負(fù)荷時(shí)，煤量和水量增加

11、并超調(diào)，負(fù)荷和汽壓增加，分離器壓力也增加，相對應(yīng)的分離器出口蒸汽的飽和溫度也上升，分離器出口焓就增加，而燃水比控制器輸出就維持合適的煤水比，不會(huì)引起煤量的進(jìn)一步超調(diào)導(dǎo)致主汽溫的進(jìn)一步超調(diào)，使變負(fù)荷時(shí)主汽溫波動(dòng)范圍小。減負(fù)荷是個(gè)相反的過程，主汽溫的波動(dòng)范圍也小。 關(guān)于分步減少燃水比在燃水比控制回路中存在一個(gè)分步減小燃水比回路，該回路的目的是當(dāng)水冷壁金屬溫度高或分離器出口過熱度高時(shí)燃水比輸出以當(dāng)前燃水比輸出減去2t（10秒的脈沖）作為燃水比控制器的輸出,如果3min后溫度仍然高，則再次按照上述方式減煤，但在分步減少燃水比動(dòng)作時(shí)原來的燃水比控制回路就失去作用。并且由于分布減少燃水比回路的積分飽和作用，燃水比輸出會(huì)一直減煤，直到低限。投產(chǎn)至今已多次發(fā)生分布減少燃水比動(dòng)作的問題（分離器出口過熱度高）影響到正常的燃水比調(diào)節(jié)。對此建議進(jìn)行修改，在水