單元機(jī)組協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)講稿

.z單元機(jī)組協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)概述定義：鍋爐和汽機(jī)相互配合承受外部負(fù)荷指令，共同適應(yīng)電網(wǎng)對負(fù)荷的需求，并保證機(jī)組本身平安運行的控制系統(tǒng)。協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)〔CCS〕是整個單元機(jī)組自動化系統(tǒng)的一個重要組成局部，CCS與FSSS、DEH等的聯(lián)系如下圖：其組成如下。發(fā)電機(jī)監(jiān)視保護(hù)系統(tǒng)廠級管理計算機(jī)控制室手動設(shè)定ADSCCSBYPASSFSSSDEHTISMEHBTG顯示記錄儀表音響燈光報警鍋爐及給水控制操作中心汽輪發(fā)電機(jī)控制MARCCRT機(jī)房汽包水位火焰汽水取樣連續(xù)分析組成：主控制系統(tǒng)鍋爐的燃料控制系統(tǒng)風(fēng)量控制系統(tǒng)給水控制系統(tǒng)和汽溫控制系統(tǒng)汽機(jī)側(cè)的數(shù)字功頻電液控制負(fù)荷指令處理裝置負(fù)荷指令處理裝置機(jī)爐主控制器鍋爐調(diào)節(jié)系統(tǒng)燃料量調(diào)節(jié)系統(tǒng)送風(fēng)量調(diào)節(jié)系統(tǒng)給水調(diào)節(jié)系統(tǒng)汽機(jī)進(jìn)汽閥調(diào)節(jié)系統(tǒng)電網(wǎng)頻率機(jī)組值班員電網(wǎng)調(diào)頻負(fù)荷變化率限止出力上下限限止機(jī)組出力指令汽機(jī)主控信號鍋爐主控信號N0發(fā)電出力NE主汽壓力偏差ΔPNBNT主控系統(tǒng)圖1單元機(jī)組協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)方框圖主控系統(tǒng)的組成任務(wù)：〔1〕產(chǎn)生負(fù)荷控制指令〔2〕選擇機(jī)組負(fù)荷控制方式組成：負(fù)荷〔功率〕指令處理裝置機(jī)爐主控制器負(fù)荷指令處理裝置負(fù)荷指令運算回路輸入信號：機(jī)組值班員手動給定的負(fù)荷指令A(yù)DSΔf輸出信號：機(jī)組負(fù)荷指令N0負(fù)荷指令處理回路實例圖工作過程：運行人員輸入→負(fù)荷率限止→上下限限止→機(jī)組負(fù)荷出力?！渤隽ψ兓氏拗埂场渤隽ψ兓氏拗埂矼WAMR．LMT∑≯≮ΔH/Lf(*)P±AMCPTR〔計算機(jī)方式〕〔熱應(yīng)力控制〕CPTRMWH/A運行人員要求負(fù)荷指令增減aa→跟蹤方式c負(fù)荷急減警報ABΔf(頻率偏差)增減出力下限值出力上限值機(jī)組負(fù)荷指令圖2負(fù)荷指令處理回路實例機(jī)組最大可能出力運算回路定義：考慮各種輔機(jī)的運行狀況而計算出的機(jī)組出力。機(jī)組最大可能出力運算回路原理圖機(jī)組的允許最大負(fù)荷運算回路定義：考慮鍋爐燃燒器等不可測故障時，使鍋爐的實際出力達(dá)不到機(jī)組功率指令N0的要求，而設(shè)置的機(jī)組負(fù)荷運算回路，簡稱返航回路。返航回路的工作過程：正常運行：N允許=N最大，4接通6大于5%的燃燒率，積分器2的輸出為機(jī)組允許最大負(fù)荷信號。運算過程示意圖如下：＜＜∑G0%G100%G50%G±Δ-K±ΔI≯＜ΔH給水泵送風(fēng)機(jī)回轉(zhuǎn)式空氣預(yù)熱器燃燒器50%100%67%33%0%G30%G100%G50%-4%-1%123456燃燒率偏差信號允許最大負(fù)荷30318912101114凝結(jié)水泵鍋爐循環(huán)泵222513100%24231921機(jī)組最大可能出力機(jī)組最大可能出力圖3機(jī)組最大可能出力運算回路原理圖時間時間τ燃燒率偏差，%τττττ00000U2U3U4U6τ0τ1τ2τ3τ4圖4機(jī)組允許最大負(fù)荷運算過程示意圖U2、U3、U4、U6分別為積分器2、反向器3、偏置器4和6的輸出信號τ0出現(xiàn)6%燃燒率偏差τ1監(jiān)控器31動作時間，切換器5將燃燒率偏差信號直接送入偏置器4τ2燃燒率偏差信號=1%，機(jī)組允許最大負(fù)荷信號停頓下降，機(jī)組穩(wěn)定τ3、故障排除，燃燒率偏差信號＜1%，積分器輸入為正值，直至允許最大出力等于最大可能出力。τ4監(jiān)控器31將切換器5恢復(fù)到原位置，返航回路恢復(fù)原狀態(tài)。協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)的根本類型以汽機(jī)跟隨為根底的協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)汽機(jī)跟隨特點：功率響應(yīng)慢，汽壓波動小。以汽機(jī)跟隨為根底的協(xié)調(diào)控制的特點：設(shè)法利用鍋爐蓄熱，允許汽壓在一定*圍內(nèi)波動。系統(tǒng)原理圖及方框圖ΔΔpΔNΔWTWBΔ+N0NEp0pT+_+_μBμT_對象WTW對象WTWBΔpΔNN0p0pTNEμTμB+++___(b)系統(tǒng)方框圖圖5以汽機(jī)跟隨為根底的協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)以鍋爐跟隨為根底的協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)構(gòu)成：在原有鍋爐跟隨控制系統(tǒng)根底上增加一個非線性元件而形成。系統(tǒng)原理圖及方框圖μμTΔWTWBΔP0PTN0NE+_+_μBmΔpΔ+_(a)系統(tǒng)原理圖對對象WTWBp0N0pTNEμTμB++___+ΔpmΔp(b)系統(tǒng)方框圖圖6以鍋爐跟隨為根底的協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)西屋機(jī)爐協(xié)調(diào)控制方案主控系統(tǒng)組成：負(fù)荷指令運算回路；機(jī)爐主控制器工作方式：7種根本方式〔BASE〕鍋爐跟隨1方式〔BLRFLW1〕鍋爐跟隨2方式〔BLRFLW2〕汽機(jī)跟隨1方式〔TURBFLW1〕汽機(jī)跟隨2方式〔TURBFLW1〕以鍋爐跟隨為根底的協(xié)調(diào)控制方式〔COORDBF〕以汽機(jī)跟隨為根底的協(xié)調(diào)控制方式〔COORDTF〕負(fù)荷指令運算回路(LDC(LoadDemandputer))構(gòu)造原理功能：將各種負(fù)荷要求加工成機(jī)組實際可以接收的指令。負(fù)荷要求:運行人員設(shè)定的機(jī)組目標(biāo)負(fù)荷； 電網(wǎng)調(diào)度中心遙控目標(biāo)負(fù)荷〔ADS〕； 機(jī)組異常工況對目標(biāo)負(fù)荷的修正。LDC原理框圖負(fù)荷高/低限設(shè)定負(fù)荷高/低限設(shè)定升荷速度限定運行員設(shè)定負(fù)荷比擬器目標(biāo)負(fù)荷選擇機(jī)組能力估計速率選擇負(fù)荷指令限制RB負(fù)荷要求RundownRunup積分器負(fù)荷指令選擇ADSＢ.ＭＭＷＬＤＣＯＵＴ圖7LDC原理圖(二)、機(jī)爐主控制器機(jī)爐主控制器是以協(xié)調(diào)控制原理為根底建立起來的單元機(jī)組主控制裝置，它由鍋爐控制回路和汽機(jī)控制回路組成，承受LDC送來的實際負(fù)荷指令LDC輸出，經(jīng)處理后發(fā)出要求機(jī)爐協(xié)調(diào)響應(yīng)的鍋爐主控指令B．M和汽機(jī)主控指令T．M，同時根據(jù)機(jī)組的運行狀態(tài)，進(jìn)展工作方式的自動或手動切換。機(jī)爐主控制器原理框圖如圖11所示。從圖中可以看出，它承受的輸入信號有：LDC輸出指令、節(jié)流壓力〔機(jī)前壓力或稱主汽壓力〕設(shè)定信號TP．SP、節(jié)流壓力〔機(jī)前壓力或稱主汽壓力〕信號TP、電網(wǎng)頻率校正信號HZ、機(jī)組總功率信號MW，根據(jù)機(jī)組不同工況和運行要求，鍋爐主控B、M和汽機(jī)主控T．M可具備不同的工作方式〔共有7種工作方式〕，由此構(gòu)成LDC不同的運行方式。不同工作方式下的機(jī)爐主控制器構(gòu)造由LDC輸出、TP．SP及各個控制邏輯的狀態(tài)確定，它們與工作方式的對應(yīng)關(guān)系如表l。表中給出的均是被選定工作方式在正常工作時的狀態(tài)或數(shù)值，其中，LDC輸出一欄中括號內(nèi)的值A(chǔ)DS為遠(yuǎn)方工作方式〔RemotsMode〕時由負(fù)荷指令運算回路來的負(fù)荷指令；TPSP一欄中括號內(nèi)的值對應(yīng)于滑壓方式的情況；BMO為鍋爐主控制器輸出〔BoilermasterOutnut〕；VLVTP為汽機(jī)調(diào)節(jié)閥門開度VLV與TPSP值的乘積。表1 各種狀態(tài)與工作方式的對應(yīng)關(guān)系BASEBF1TF1BF2TF2CC-BFCC-TFLDC輸出MWVLVTPBMOTarget(ADS)Target(ADS)Target(ADS)Target(ADS)TP.SPTPTarget(LDC)Target(LDC)Target(LDC)TargetTarget(LDC)TargetLDC自動TrueTrueTrueTrue選擇汽機(jī)跟蹤TrueTrueTrue選擇汽機(jī)調(diào)整TrueTrue選擇鍋爐跟蹤TrueTrueTrue選擇鍋爐調(diào)整TrueTrueTrueTrue固定和跟蹤True一、各工作方式下的機(jī)爐主控制器1．根本方式〔BaseMode〕負(fù)荷參數(shù)〔DEH來的負(fù)荷基準(zhǔn)〕÷LDC輸出=MWΚ負(fù)荷參數(shù)〔DEH來的負(fù)荷基準(zhǔn)〕÷LDC輸出=MWΚ≮≯TP、SP=TPATT4固定和跟蹤NMREY汽機(jī)不在遠(yuǎn)控汽機(jī)主控輸出A/M站〔TM〕ATT8固定和跟蹤NMREY鍋爐主控跟蹤燃料總?cè)剂襄仩t主控輸出A/M站NY〔BM〕圖8根本方式下的機(jī)爐主控制器2·鍋爐跟隨方式〔BF1〕當(dāng)鍋爐主控自動和汽機(jī)主控手動時，機(jī)組將進(jìn)入鍋爐跟隨1方式，此時，節(jié)流壓力〔機(jī)前壓力〕TP及其設(shè)定值TP.SP的偏差將送人鍋爐節(jié)流壓力控制器，控制器輸出在加法器中與其功率前饋信號LDC輸出相加，其輸出經(jīng)鍋爐主控自動／手動站環(huán)節(jié)，得到鍋爐主控信號B·M，汽機(jī)主控信號為LDC輸出信號，這樣由鍋爐調(diào)節(jié)機(jī)前壓力，汽機(jī)保證負(fù)荷要求。可以畫出鍋爐跟隨1方式下機(jī)爐主控制器的原理框圖，如圖9所示。÷÷LDC輸出=MWΚ≮≯TP、SP=TPAT4固定和跟蹤NMREY汽機(jī)主控輸出A/M站〔TM〕AT8固定和跟蹤NMREY鍋爐主控輸出A/M站〔BM〕∫ΣΔΚTP鍋爐節(jié)流壓力控制器圖9BF1方式下的機(jī)爐主控制器3、汽機(jī)跟隨1方式〔TF1〕當(dāng)鍋爐主控手動和汽機(jī)主控自動時，機(jī)組處于汽機(jī)跟隨1方式，此時，節(jié)流壓力〔機(jī)前壓力〕TP及其設(shè)定值TP.SP的偏差信號進(jìn)入汽機(jī)節(jié)流壓力控制器，LDC輸出信號作為功率前饋信號，控制器輸出經(jīng)汽機(jī)主控自動/手動站環(huán)節(jié)，得到汽機(jī)主控信號T.M，鍋爐主控信號為LDC輸出信號，即由汽機(jī)調(diào)節(jié)機(jī)前壓力，鍋爐滿足負(fù)荷要求。可以畫出汽機(jī)跟隨1方式下機(jī)爐主控制器的原理框圖，如圖10所示?！隆娄凇跮DC輸出=MWAT4固定和跟蹤NMREY汽機(jī)主控輸出A/M站〔TM〕AT8固定和跟蹤NMREY鍋爐主控輸出A/M站〔BM〕∫ΣΔΚTP、SP=TPTP汽機(jī)節(jié)流壓力控制器圖10TF1方式下的機(jī)爐主控制器4、鍋爐跟隨2方式〔BF2〕這種方式與BF1方式類似，機(jī)前壓力仍由鍋爐控制器調(diào)節(jié)，LDC輸出信號經(jīng)電網(wǎng)頻率偏差信號校正后作為其功率前饋信號，仍由汽機(jī)保證負(fù)荷要求，汽機(jī)主控信號為LDC輸出信號?？梢援嫵鲥仩t跟隨2方式下機(jī)爐主控制器的原理框圖，如圖11所示?！隆翧T4固定和跟蹤NMREY汽機(jī)主控輸出A/M站〔TM〕AT8固定和跟蹤NMREY鍋爐主控輸出A/M站〔BM〕∫ΣΔΚΚ≮≯TP、SP=TPTP鍋爐節(jié)流壓力控制器LDC輸出Σ頻率校正圖11BF2方式下的機(jī)爐主控制器5·汽機(jī)跟隨2方式〔TF2〕TF2方式由汽機(jī)調(diào)節(jié)機(jī)前壓力，LDC輸出信號作為其功率前饋信號，由鍋爐滿足負(fù)荷要求，LDC輸出信號經(jīng)電網(wǎng)頻差信號校正后作為鍋爐主控信號可以畫出汽機(jī)跟隨2方式下機(jī)爐主控制器的原理框圖，如圖12所示?！隆娄凇跘T4固定和跟蹤NMREY汽機(jī)主控輸出A/M站〔TM〕AT8固定和跟蹤NMREY鍋爐主控輸出A/M站〔BM〕∫ΣΔΚTP、SP=TPTP汽機(jī)節(jié)流壓力控制器LDC輸出Σ頻率校正圖12TF2方式下的機(jī)爐主控制器6、以汽機(jī)跟隨為根底的協(xié)調(diào)控制方式〔CC-TF〕CC－TF方式仍由汽機(jī)調(diào)節(jié)機(jī)前壓力，LDC輸出信號作為其前饋信號，由發(fā)電機(jī)來的實發(fā)功率信號MW與其設(shè)定值LDC輸出信號比擬后，偏差信號送入功率控制器，控制器輸出與經(jīng)電網(wǎng)頻率偏差信號校正后的LDC輸出信號相加，最后得到鍋爐主控信號，即由鍋爐控制回路調(diào)節(jié)功率變化，滿足負(fù)荷要求?？梢援嫵鲆云麢C(jī)跟隨為根底的協(xié)調(diào)控制方式下機(jī)爐主控制器的原理圖，如圖13所示。ΣΣΚ≮≯Δ∫∑ΚΔ÷Σ∫ΚTP，SPTP汽機(jī)節(jié)流壓力控制器鍋爐MW控制器MWLDC輸出頻率校正AT44固定和跟蹤MRE汽機(jī)主控輸出NYA/M站A固定和跟蹤MRET8NY鍋爐主控輸出A/M站圖13：CC-TF方式下機(jī)爐主控制器7、以鍋爐跟隨為根底的協(xié)調(diào)控制方式〔CC－BF〕這種方式由鍋爐調(diào)節(jié)機(jī)前壓力，LDC輸出信號經(jīng)電網(wǎng)頻率偏差信號校正后作為其功率前饋信號，由汽機(jī)調(diào)節(jié)功率以滿足負(fù)荷要求?？梢援嫵鲆藻仩t跟隨為根底的協(xié)調(diào)控制方式下機(jī)爐主控制器的原理框圖，見圖14。ΣΣΚ≮≯Δ∫∑ΚΔ÷Σ∫ΚLDC輸出頻率校正TP，SP汽機(jī)MW控制器鍋爐節(jié)流壓力控制器MWTPA固定和跟蹤MRET8NY鍋爐主控輸出A/M站圖14：CC-BF方式下機(jī)爐主控制器AT44固定和跟蹤MRE汽機(jī)主控輸出NYA/M站上述BF2、TF2、CC-TF、CC－BF方式中，方案設(shè)計有一次調(diào)頻功能，DEH來的汽機(jī)轉(zhuǎn)速信號經(jīng)一函數(shù)環(huán)節(jié)f〔*〕，得到頻率校正信號與實際負(fù)荷指令LDC輸出相加，使機(jī)組參與電網(wǎng)一次調(diào)頻，這樣在電網(wǎng)二次調(diào)頻之前就可以減小電網(wǎng)頻率變化的幅度，提高機(jī)組的負(fù)荷適應(yīng)能力。假設(shè)機(jī)組處于遠(yuǎn)方〔Remote〕ADS方式，這種控制方式和就地方式〔BF1、TF1、BF2、TF2、CC-TF、CC－BF方式中任一種〕一樣操作，只是此時目標(biāo)負(fù)荷由電網(wǎng)調(diào)度ADS設(shè)定，負(fù)荷變化速率由ADS增加／減少速率決定。二、機(jī)護(hù)主控制器工作方式的切換根據(jù)機(jī)組狀態(tài)和負(fù)荷要求，機(jī)組運行中可能要改變工作方式,即從一種工作方式轉(zhuǎn)換到另一種工作方式，轉(zhuǎn)換過程中必須防止不必要的擾動.各種工作方式轉(zhuǎn)換的關(guān)系工作方式的轉(zhuǎn)換有兩種，一種是運行人員手動切換,另一種是自動切換。1、手動切換設(shè)計中還考慮了用于實現(xiàn)滑壓／定壓、遠(yuǎn)方／就地的方式轉(zhuǎn)換請求按鍵；鍋爐主控自動／手動操作站“BOILERMASTERA／MSTATION〞；汽機(jī)主控自動／手動操作站“TURBINEMASTERA／MSTATION〞。工作方式轉(zhuǎn)換的方向．根據(jù)手動切換關(guān)系，可以把7種工作方分為3個級，即低級方式，包括BASE方式、BF1方式和TF1方式；中級方式包括BF2方式和TF2方式；高級方式包括CC－BF方式和CC－TF方式．在低級方式中，BASE方式是最根本的工作方式。BF1方式和TF1不能直接互相切換，只能切回到BASE方式。轉(zhuǎn)換請求由BMS〔BOILERMASTERA／MSTATION〕和TMS〔TURBINEMSTATION〕進(jìn)展。在中級方式中，BF2和TF2方式方式不可以互相切換。在高級方式中，CC－BF方式和CC－TF方式也可以互相切換，轉(zhuǎn)換請求通過“CC－BF〞健和“CC－TF〞健實現(xiàn)。手動切換可以實現(xiàn)由低級方式到中級方式和由中級方式到高級方式的切換。在由低級方式到中級方式的切換中，只允許由BF1方式到BF2方式和由TF1方式到TF2方式的切換，不能穿插，轉(zhuǎn)換請求由TMS和BMS兩個操作站實現(xiàn)。在由中級方式到高級方式的切換中，允許BF2方式到CC－BF方式和TF2方式到CC－TF方式的切換，也允許BF2方式到CC－TF方式和TF2方式到CC－BF方式的切換，即穿插切換。2、自動切換工作方式的自動切換是在滿足*些條件下實現(xiàn)的，這種強(qiáng)制轉(zhuǎn)換可以是高級方式到中級方式、中級方式到低級方式、高級方式到低級方式的轉(zhuǎn)換，或者是中級方式和高級方式內(nèi)的方式轉(zhuǎn)換。節(jié)流壓力〔機(jī)前壓力〕信號傳送故障邏輯有效時的自動切換當(dāng)節(jié)流壓力〔機(jī)前壓力〕信號的測量或傳送出現(xiàn)故障時，節(jié)流壓力信號傳送故障邏輯有效，不管原先工作于何種方式，機(jī)組均將被強(qiáng)制切換到BASE方式，如圖15所示。BFBF1方式TF2方式TF1方式BF2方式CC-BF方式CC-TF方式BASE方式圖15節(jié)流壓力信號傳送故障時的自動切換這個強(qiáng)制切換是靠“汽機(jī)主控切手動〞邏輯和“鍋爐主控切手動〞邏輯同時有效，從而實現(xiàn)汽機(jī)主控手動TMS“M〞和鍋爐主控手動BMS“M〞的。這是因為機(jī)前壓力TP是一個極其重要的參數(shù)，在所有其它工作方式中，它都被作為被控參數(shù)，一旦TP信號的檢測或傳送有了故障，機(jī)組將由其它工作方式強(qiáng)行自動切換至根本方式?！?〕機(jī)組總功率〔MW〕信號傳送故障邏輯有效時的自動切換當(dāng)機(jī)組總功率〔MW〕信號的檢測或傳送出現(xiàn)故障時，機(jī)組總功率信號傳送故障邏輯有效，此時機(jī)組工作方式將由高級方式強(qiáng)行切換到中級方式，見圖16。這是因為實發(fā)功率信號只有在高級方式CC－BF方式和CC－TF方式中用作被控參數(shù)，所以將機(jī)組強(qiáng)行切換到中級方式．如果機(jī)組原先的工作方式為CC－BF方式，將自動切換到BF2方式，如果機(jī)組原來工作在CC－TF方式，將自動切換到TF2方式。CC-CC-BF方式BF2方式TF2方式CC-TF方式圖16MW信號傳送故障時的自動切換〔3〕汽機(jī)主控100％邏輯有效的自動切換當(dāng)汽機(jī)主控輸出到達(dá)了允許的極限時，汽機(jī)主控100％邏輯有效，這時強(qiáng)行將機(jī)組切換到BF2方式，見圖17，而不管機(jī)組原來工作在何種方式〔除低級方式外〕。TTF2方式BF2方式CC-BF方式CC-TF方式BF2方式圖17汽機(jī)主控100％時的自動切換〔4〕返航邏輯有效時的自動切換當(dāng)鍋爐輔機(jī)有故障時，機(jī)組負(fù)荷能力只能由鍋爐的負(fù)載能力決定，返航邏輯有效，機(jī)組將自動切換到TF2方式，而不管機(jī)組原來工作在何種方式〔除低級方式外〕，見圖18。TTF2方式BF2方式CC-BF方式CC-TF方式TF2方式圖18返航邏輯時的自動切換在上述情況下，機(jī)組負(fù)荷指令LDC輸出將自動切換到跟蹤返航目標(biāo)值〔RunBac