600mw單元機(jī)組協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)

600MW單元機(jī)組協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)

摘要：本文主要介紹了火電廠中協(xié)調(diào)控制方案的原理，列舉工程中的實(shí)際應(yīng)用

經(jīng)驗(yàn)，反映了協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)在電廠運(yùn)行中的重要性及其在應(yīng)用中的靈活性。

單元機(jī)組協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)是現(xiàn)代大型火電機(jī)組普遍采用的控制策略。經(jīng)過國內(nèi)外

長期的理論發(fā)展以及在應(yīng)用中不斷的改進(jìn)，目前火電廠已經(jīng)衍生出各種各樣的協(xié)調(diào)

控制方案。這些方案的具體實(shí)現(xiàn)原理、功能、甚至實(shí)現(xiàn)的目標(biāo)要求都有不同之處，

往往是依據(jù)現(xiàn)場應(yīng)用的不同效果和運(yùn)行中的具體要求而派生的改進(jìn)或改型。根據(jù)國

外當(dāng)前的主流思想，一般以機(jī)組的能量平衡方式為準(zhǔn)繩，將衍生出來的各種各樣的

協(xié)調(diào)控制方案劃歸為兩大類，即直接能量平衡類和間接能量平衡類。協(xié)調(diào)控制的根

本任務(wù)就在于維持整個(gè)機(jī)組運(yùn)行過程中的能量平衡，包括機(jī)組輸入能量與輸出能量

的平衡；機(jī)爐之間供需能量的平衡；鍋爐內(nèi)部各子系統(tǒng)之間物資能量傳遞的平衡；

甚至包括機(jī)組與電網(wǎng)之間的平衡。由于能量信號(hào)不便直接測量，通常采用一些間接

的參數(shù)來代表這種平衡關(guān)系，最典型的就是把機(jī)前壓力作為鍋爐能量輸出與汽輪機(jī)

能量需求之間平衡度的映象。通過控制這些間接參數(shù)維持整個(gè)機(jī)組能量平衡的系統(tǒng)

即屬于間接能量平衡類?，F(xiàn)代大型鍋爐一一汽輪機(jī)單元機(jī)組屬于多變量控制對象。

機(jī)、爐相互影響，且機(jī)、爐的動(dòng)態(tài)特性差異很大。

廣義的協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)就是把鍋爐一一汽輪機(jī)在過程量調(diào)節(jié)、邏輯控制、聯(lián)鎖保

護(hù)等各方面作為一個(gè)整體進(jìn)行控制，使鍋爐與汽輪機(jī)共同承擔(dān)電網(wǎng)的負(fù)荷控制與機(jī)

前壓力的控制任務(wù)。通常所說的協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)是只針對機(jī)組主要過程量調(diào)節(jié)的狹義

系統(tǒng)，即實(shí)現(xiàn)機(jī)組負(fù)荷調(diào)節(jié)、機(jī)前壓力調(diào)節(jié)以及機(jī)組一次調(diào)頻的主控制系統(tǒng)。

關(guān)鍵詞：協(xié)調(diào)控制，調(diào)頻，調(diào)峰，負(fù)荷，跟隨，響應(yīng)

1引言

隨著火力發(fā)電機(jī)組在電網(wǎng)中所占的比例越來越大，電網(wǎng)因用電結(jié)構(gòu)變化，負(fù)荷峰谷差逐步加

大，因此要求大型機(jī)組具有帶變負(fù)荷運(yùn)行的能力，以便迅速滿足負(fù)荷變化的需要及參加電網(wǎng)調(diào)頻。

常規(guī)的自動(dòng)調(diào)節(jié)系統(tǒng)是汽輪機(jī)和鍋爐分別控制。汽輪機(jī)調(diào)節(jié)機(jī)組負(fù)荷和轉(zhuǎn)速，機(jī)組負(fù)荷的變化必

然會(huì)反映到機(jī)前主蒸汽壓力的變化，即機(jī)前主蒸汽壓力反映了機(jī)爐之間的能量平衡。主蒸汽壓力

的控制由鍋爐燃燒調(diào)節(jié)系統(tǒng)來完成，燃燒調(diào)節(jié)系統(tǒng)一般又劃分為主蒸汽壓力（或燃料）調(diào)節(jié)系統(tǒng)、

送風(fēng)和氧量調(diào)節(jié)系統(tǒng)、爐膛負(fù)壓調(diào)節(jié)系統(tǒng)等子系統(tǒng)。隨著單元機(jī)組容量的不斷增大、電網(wǎng)容量的

增加和電網(wǎng)調(diào)頻、調(diào)峰要求的提高以及機(jī)組自身穩(wěn)定（參數(shù)）運(yùn)行要求的提高，常規(guī)的自動(dòng)調(diào)節(jié)

系統(tǒng)已很難滿足單元機(jī)組既參加電網(wǎng)調(diào)頻、調(diào)峰又穩(wěn)定機(jī)組自身運(yùn)行參數(shù)這兩個(gè)方面的要求，因

此必須將汽輪機(jī)和鍋爐視為一個(gè)統(tǒng)一的控制對象進(jìn)行協(xié)調(diào)控制。機(jī)爐的控制特性有相當(dāng)大的差

別，鍋爐是一個(gè)熱慣性大、反應(yīng)很慢的控制對象，而汽輪機(jī)相對地是一個(gè)慣性小、反應(yīng)很快的控

制對象。協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)就是充分考慮機(jī)爐控制特性的差異以及各自的特點(diǎn)，采取某些措施（如引

入某些前饋信號(hào)、協(xié)調(diào)信號(hào)），讓機(jī)爐同時(shí)按照電網(wǎng)符合的要求變化，接受外部負(fù)荷指令，根據(jù)

主要運(yùn)行參數(shù)的偏差，協(xié)調(diào)地進(jìn)行控制，從而在滿足電網(wǎng)負(fù)荷要求的同時(shí)，保證主要運(yùn)行參數(shù)的

穩(wěn)定。

所謂協(xié)調(diào)控制，是指通過控制回路協(xié)調(diào)汽輪機(jī)和鍋爐的工作狀態(tài)，同時(shí)給鍋爐自動(dòng)控制系統(tǒng)

和汽輪機(jī)自動(dòng)控制系統(tǒng)發(fā)出指令，以達(dá)到快速響應(yīng)負(fù)荷變化的目的，盡量大可能發(fā)揮機(jī)組的調(diào)頻、

調(diào)峰能力，穩(wěn)定運(yùn)行參數(shù)?，F(xiàn)代大型單元機(jī)組，特別是600MW及以上容量的機(jī)組已無一例外地都

設(shè)計(jì)了機(jī)爐協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)。

協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)通常指機(jī)、爐閉環(huán)控制系統(tǒng)的總體，包括兩個(gè)子系統(tǒng)。原電力部熱工自動(dòng)化標(biāo)

委會(huì)推薦采用模擬量控制系統(tǒng)（ModulatingControlsystem---MCS）來代替閉環(huán)控制系統(tǒng)、

協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)、自動(dòng)調(diào)節(jié)系統(tǒng)等名稱，但習(xí)慣上仍沿用協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)。

協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)是熱工自動(dòng)控制系統(tǒng)中最復(fù)雜的控制系統(tǒng)，是熱控專業(yè)的前沿科學(xué)。單元機(jī)組

采用協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)，將動(dòng)態(tài)特性有較大差異的鍋爐、汽機(jī)和發(fā)電機(jī)作為一個(gè)統(tǒng)一整體進(jìn)行

控制，它有機(jī)的、協(xié)調(diào)的控制鍋爐的燃料、送風(fēng)、引風(fēng)和給水以及汽機(jī)調(diào)節(jié)門開度，使各變量間

的影響最小。這樣不但提高了中間再熱機(jī)組的負(fù)荷適應(yīng)能力，而且也提高了機(jī)組主要運(yùn)行參數(shù)的

調(diào)節(jié)品質(zhì)，使機(jī)組出力與電網(wǎng)負(fù)荷要求相適應(yīng)，以滿足電網(wǎng)負(fù)荷自動(dòng)調(diào)度的需要。有關(guān)資料表明

單元機(jī)組協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)的投運(yùn)可使整個(gè)機(jī)組效率提0.5%以上。協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)的應(yīng)用是實(shí)現(xiàn)整個(gè)

電網(wǎng)自動(dòng)化的基礎(chǔ),它不但能使機(jī)組具有較強(qiáng)的負(fù)荷適應(yīng)能力，而且對保證機(jī)組的安全經(jīng)濟(jì)運(yùn)行,

減輕運(yùn)行人員體力和腦力勞動(dòng)強(qiáng)度有著十分重要的意義。

2協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)簡介

2.1協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)的任務(wù)

單元機(jī)組的輸出電功率與負(fù)荷要求是否一致反映了機(jī)組與外部電網(wǎng)之間能量供求的平衡關(guān)

系；主汽壓力反映了機(jī)組內(nèi)部鍋爐和汽輪發(fā)電機(jī)之間能量供求的平衡關(guān)系。協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)就是為

完成這兩種平衡關(guān)系而設(shè)置的。

使機(jī)組對外保證有較快的負(fù)荷響應(yīng)和一定的調(diào)頻能力；對內(nèi)保證主要運(yùn)行參數(shù)(主汽壓力)

穩(wěn)定的系統(tǒng)稱為協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)。協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)(CoordinatedControlSystem---CCS)是將單

元機(jī)組的鍋爐和汽輪機(jī)作為一個(gè)整體來進(jìn)行控制的系統(tǒng)。協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)的具體任務(wù)如下：

(1)協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)能協(xié)調(diào)機(jī)、爐的控制，在一定的負(fù)荷范圍內(nèi)響應(yīng)來自電網(wǎng)調(diào)度的負(fù)荷指

令或機(jī)組運(yùn)行人員就地設(shè)定的負(fù)荷指令，對機(jī)組進(jìn)行負(fù)荷控制，并參與電網(wǎng)調(diào)頻，同時(shí)保證機(jī)組

的穩(wěn)定運(yùn)行，維持運(yùn)行參數(shù)不超出允許的變化范圍。

(2)對某些需要在整個(gè)負(fù)荷變化范圍內(nèi)進(jìn)行控制的過程變量，采用全程控制，以盡可能減

少運(yùn)行人員的勞動(dòng)強(qiáng)度。

(3)在機(jī)組設(shè)備異?；蚴鹿是闆r下，CCS通過保護(hù)、連鎖等邏輯控制回路，確保機(jī)組安全

地繼續(xù)運(yùn)行，或使生產(chǎn)設(shè)備處于安全運(yùn)行狀態(tài)而不致造成損害。

(4)當(dāng)機(jī)組主要輔機(jī)，如送風(fēng)機(jī)、引風(fēng)機(jī)、磨煤機(jī)、給水泵、爐水循環(huán)泵、一次風(fēng)機(jī)等發(fā)

生故障而不能滿足機(jī)組出力要求時(shí)，CCS的負(fù)荷指令處理回路能產(chǎn)生負(fù)荷快速返回(RUNBACK)

信號(hào)，使機(jī)組實(shí)際負(fù)荷指令降至機(jī)組的最大可能出力值，以確保機(jī)組的安全運(yùn)行。

(5)對設(shè)計(jì)有足夠容量的汽輪機(jī)旁路系統(tǒng)的機(jī)組，當(dāng)汽輪機(jī)或電氣故障致使汽輪機(jī)快速甩

負(fù)荷時(shí)，鍋爐有必要維持最低的燃燒率繼續(xù)穩(wěn)定運(yùn)行，使機(jī)組帶廠用電運(yùn)行或停機(jī)不停爐，以便

故障消除后能快速帶上負(fù)荷。為此，CCS具有快速切負(fù)荷功能(FASTCUTBACK——FCB)。當(dāng)

發(fā)生上述情況時(shí)，CCS的負(fù)荷指令處理回路能產(chǎn)生FCB信號(hào)，汽輪機(jī)旁路系統(tǒng)快速打開，鍋爐燃

燒器按一定順序快速切斷，使負(fù)荷指令快速切回到廠用電負(fù)荷值或快速切回到0%負(fù)荷，鍋爐維

持在最小負(fù)荷值運(yùn)行(包括停機(jī)不停爐)，以確保機(jī)組設(shè)備的安全，減小停機(jī)損失。

(6)當(dāng)機(jī)組運(yùn)行參數(shù)，如燃料量、空氣量、給水量等，其實(shí)際值與給定值的偏差超出規(guī)定

的允許值范圍，或執(zhí)行機(jī)構(gòu)位置達(dá)到預(yù)先設(shè)定的最大或最小限制時(shí)，CCS的負(fù)荷指令處理回路能

產(chǎn)生負(fù)荷增/減閉鎖信號(hào)(BLOCKINCREASE/DECREASE——BI/BD),根據(jù)偏差的方向，對機(jī)組實(shí)

際負(fù)荷指令的增加或減少加以閉鎖，以防止物料或能量的不平衡進(jìn)一步擴(kuò)大和引發(fā)事故，直至異

常消除，偏差回到限值內(nèi)才解除閉鎖。

(7)對于機(jī)組設(shè)備工作異常的一類故障，CCS除了采用負(fù)荷增/減閉鎖措施外，還應(yīng)進(jìn)一步

采取機(jī)組負(fù)荷迫升/迫降措施(RUNUP/RUNDOWN--------RU/RD)(,當(dāng)機(jī)組主要輸入量的指令達(dá)

到最大(最小)限值，即相應(yīng)的執(zhí)行機(jī)構(gòu)達(dá)到預(yù)先設(shè)定的最大(最小)限值，且鍋爐輸入量(燃

料量、送風(fēng)量和給水量等)仍小于(或大于)給定值超過允許范圍(如送風(fēng)機(jī)動(dòng)葉開度指令已達(dá)

最大值，而送風(fēng)量仍小于送風(fēng)量給定值)時(shí)，CCS將緩慢地減小(RUNDOWN)或增加(RUNUP)

機(jī)組實(shí)際負(fù)荷指令，以使輸入量的偏差回復(fù)到允許范圍。

(8)協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)對機(jī)組的一些重要過程變量(例如主蒸汽壓力，溫度，流量，爐膛壓力，

煙氣含氧量，汽包水位，一次風(fēng)流量、壓力，二次風(fēng)流量，引風(fēng)量等)的信號(hào)進(jìn)行再線監(jiān)控,.一

旦偏離正常狀態(tài)，就自動(dòng)采取措施，或切換至冗余部分(即備用設(shè)備)，或?qū)⒖刂葡到y(tǒng)切換為手

動(dòng)方式，同時(shí)發(fā)出報(bào)警信號(hào)。

(9)對于重要參數(shù)的測量采用三變送器，在采用三變送器的測量中，取變送器的中值作為

測量值，根據(jù)三中取二的原則對測量信號(hào)的故障進(jìn)行邏輯判斷和監(jiān)控。在雙變送器的測量方案中,

一個(gè)為主變送器，一個(gè)為備用變送器，雙變送器可手動(dòng)切換，兩個(gè)變送器輸出之間有偏差比較器,

當(dāng)偏差超過允許值時(shí)，將發(fā)出報(bào)警信號(hào)，并有邏輯控制電路進(jìn)行判斷和監(jiān)控。

(10)重要回路的執(zhí)行機(jī)構(gòu)監(jiān)控。具有閥位指令與實(shí)際閥位的偏差監(jiān)控、方向閉鎖、超弛開

/關(guān)、后備直接手操、失電、斷氣或斷信號(hào)保護(hù)功能。

(11)為了使機(jī)組能穩(wěn)定運(yùn)行，協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)對所有控制回路的自動(dòng)/手動(dòng)切換均具有無擾

切換的功能，即當(dāng)某控制回路切換到手動(dòng)方式時(shí)，控制器的輸出將跟蹤手操的輸出信號(hào)，該控制

回路恢復(fù)自動(dòng)方式運(yùn)行時(shí)，可達(dá)到無擾動(dòng)切換。

(12)有比較完備的防運(yùn)行人員誤操作連鎖保護(hù)措施。如不滿足許可條件時(shí)，運(yùn)行人員操作

無效；誤操作不能投自動(dòng)或?qū)е聫?qiáng)迫切手動(dòng)；向擴(kuò)大參數(shù)偏差的錯(cuò)誤方向操作無效；重要安全功

能或操作需要運(yùn)行人員確認(rèn)(與再確認(rèn))；狀態(tài)顯示與操作提示；輔機(jī)各種擋板的啟/停操作配

合；局部設(shè)備、子系統(tǒng)未送電或未選擇控制系統(tǒng)運(yùn)行方式時(shí)，不能投自動(dòng)或連鎖切手動(dòng)。

(13)協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)還配備有必須的邏輯控制功能，它們能根據(jù)規(guī)定的邏輯條件；自動(dòng)地判

斷并執(zhí)行系統(tǒng)的切換、操作、跟蹤、保護(hù)、連鎖、閉鎖、監(jiān)控、報(bào)警等等功能，如主燃料跳閘處

理、防爐膛內(nèi)爆控制、風(fēng)/煤交叉連鎖、汽輪機(jī)防進(jìn)水保護(hù)等。

2.2負(fù)荷控制對象的動(dòng)態(tài)特性

在單元機(jī)組中，鍋爐和汽輪機(jī)是兩個(gè)相對獨(dú)立的設(shè)備。從機(jī)組負(fù)荷控制角度來看，單元機(jī)組

是一個(gè)存在相互關(guān)聯(lián)的多變量控制對象,經(jīng)適當(dāng)假設(shè)可以看作是一個(gè)具有兩個(gè)輸入和兩個(gè)輸出的

互相關(guān)聯(lián)的被控對象，其方框圖如圖1所示。

口T

圖1單元機(jī)組負(fù)荷控制對象原理方框圖“

對象的輸入量NB為鍋爐燃料量調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)開度，代表鍋爐燃燒率(及相應(yīng)的給水量)，加

的變化將引起機(jī)前壓力PT的變化，用WPB(S)描述該通道的特性,在汽輪機(jī)調(diào)節(jié)閥開度叮不變時(shí),

WPB(S)具有以下形式：

WPB(S)=Kr/(Ls+I)2(1)

式(1)是一個(gè)簡化了的和二階系統(tǒng),它表明燃料-----壓力通道具有較大的慣性和遲延.

在燃燒率變化后,在汽輪機(jī)調(diào)門開度問不變時(shí),pT的變化也將引起機(jī)組實(shí)發(fā)功率PE的變

化。圖1中，WNB(s)是燃料一切通道的傳遞函數(shù)，它具有如下形式：

2

WNB(S)=KO/(T2S+I)(2)

在機(jī)組燃燒率保持不變,將汽輪機(jī)調(diào)節(jié)閥門開度通常用同步器位移量表示叮改變,它將引

起機(jī)前壓力PT的變化，以及機(jī)組實(shí)發(fā)功率PE的變化,這兩個(gè)通道的傳遞函數(shù)WNN(S)、WPMS)形

式如下：

WP“(S)=—[K3+(Ka/T4s+1)](3)

WNH(S)=[K5/(T5s+1)]—[K6/(T6s+I)2](4)

以上四個(gè)式子是通過實(shí)驗(yàn)方法得到的,通過理論分析和線性化處理也可得出以上關(guān)系。以上用

傳遞函數(shù)表示單元機(jī)組的動(dòng)態(tài)特性,也可用階躍響應(yīng)來表示單元機(jī)組的動(dòng)態(tài)特性如圖2所示。

UBMT

2.2.1燃燒率HB擾動(dòng)下主蒸汽壓力pT和輸出電功率PE的動(dòng)態(tài)特性

當(dāng)汽輪機(jī)調(diào)門開度不變，而發(fā)生階躍擾動(dòng)時(shí)，主蒸汽壓力pT和輸出電功率PE的響應(yīng)曲線

如圖2(a)所示。增加鍋爐的燃燒率，必定使鍋爐蒸發(fā)受熱面的吸熱量增加，汽壓經(jīng)一定延遲

后逐漸升高。由于汽輪機(jī)調(diào)門開度保持不變，進(jìn)入汽輪機(jī)的蒸汽流量增加，從而自發(fā)地限制了汽

壓的升高。當(dāng)蒸汽流量與燃燒率達(dá)到新的平衡時(shí)，汽壓PT就趨于一個(gè)較高的新穩(wěn)態(tài)值，具有自

平衡能力。由于蒸汽流量的增加使汽輪機(jī)輸出功率增加，輸出電功率PE也增加。當(dāng)蒸汽流量不

變時(shí)，輸出電功率趨于一個(gè)較高的新穩(wěn)態(tài)值，具有自平衡能力。

2.2.2調(diào)門開度燈擾動(dòng)下主蒸汽壓力pT和輸出電功率PE的動(dòng)態(tài)特性

當(dāng)鍋爐燃燒率如保持不變，而叮發(fā)生階躍擾動(dòng)時(shí)，主蒸汽壓力pT和電功率PE的響應(yīng)曲線

如圖2(b)所示。

汽輪機(jī)調(diào)門開度增加后，一開始進(jìn)入汽輪機(jī)的蒸汽流量立刻成比例增加，同時(shí)汽壓pT也隨

之立刻階躍下降A(chǔ)pT(ApT階躍下降的大小與蒸汽流量的階躍增量成正比，且與鍋爐的蓄熱量

大小有關(guān)）。由于鍋爐燃燒率保持不變，所以蒸發(fā)量也不變。蒸汽流量的增加是因?yàn)殄仩t汽壓下

降而釋放出一部分蓄熱，這只是暫時(shí)的。最終，蒸汽流量仍恢復(fù)到與燃燒率相應(yīng)的擾動(dòng)前的數(shù)值,

主汽壓力pT也逐漸趨于餐個(gè)較低的新穩(wěn)態(tài)值。因蒸汽流量在過度過程中有暫時(shí)的增加，故輸出

功率PE相應(yīng)也有暫時(shí)的增加。最終輸出功率PE也隨蒸汽流量恢復(fù)到擾動(dòng)前的數(shù)值?？梢钥闯鰴C(jī)

組增加負(fù)荷時(shí)，初始階段所需的蒸汽量要是由于鍋爐釋放蓄熱量而產(chǎn)生的。然而，隨著汽輪機(jī)容

量的日益增大，鍋爐蓄熱量越來越小，單元機(jī)組負(fù)荷適應(yīng)能力與保持汽壓不變之間的矛盾越來越

突出。

通過以上分析，可以看出負(fù)荷控制對象的動(dòng)態(tài)特性的特點(diǎn)是：當(dāng)汽輪機(jī)調(diào)門開度動(dòng)作時(shí)，被

控量PE和pT的響應(yīng)都很快即熱慣性小；當(dāng)鍋爐燃燒率改變時(shí)，PE和PT的響應(yīng)都很慢即熱慣性

大，一快一慢就是機(jī)爐對象動(dòng)態(tài)特性方面存在的較大差異。

我們把機(jī)、爐子控制系統(tǒng)包括在負(fù)荷控制對象之內(nèi)，就構(gòu)成了廣義負(fù)荷控制對象如圖3所示,

其控制輸入量為鍋爐主控制指令PB和汽輪機(jī)主控制指令PT。鍋爐側(cè)的子控制系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)遲延

慣性很?。ㄏ鄬εc鍋爐特性），可以使NB及時(shí)地跟隨爐主控制指令PB接近快速動(dòng)隨動(dòng)系統(tǒng)特

性。這樣就有用心PB。

汽輪機(jī)側(cè)，如果汽輪機(jī)采用純液壓調(diào)節(jié)系統(tǒng)，則機(jī)主開控制指令PT就是調(diào)門開度（或同步

器位移）指令叮，故有W=PTO這樣廣義被控對象的動(dòng)態(tài)特性不會(huì)改變。如果汽輪機(jī)采用功頻

電液控制系統(tǒng)，則機(jī)主控制指令PT就是汽輪機(jī)功率指令。這樣被控對象的動(dòng)態(tài)特性就有很大變

化。如圖4所示。

由圖4可以看出，汽輪機(jī)采用功頻電液調(diào)節(jié)系統(tǒng)時(shí)，廣義被控對象動(dòng)態(tài)特性的改變是由于

汽輪機(jī)功率調(diào)節(jié)回路的存在，假設(shè)功率調(diào)節(jié)回路能保持汽輪機(jī)功率與功率指令一致，那么，機(jī)主

控制指令PT爐主控制指令PB就分別代表鍋爐的輸出與輸入能量。若保持其中任一指不變而另一

指令階躍擾動(dòng)，則會(huì)因鍋爐輸入與輸出能量始終不平衡，主蒸汽壓力PT隨時(shí)間一直變化，沒有

子平衡能力。如圖5所示。圖5（a）表示PT不變，PB階躍擾動(dòng)下主蒸汽壓力pT和電功率PE

的響應(yīng)特性，pT的動(dòng)態(tài)特性近似為具有慣性的積分環(huán)節(jié)特性，PE近似不變。圖5（b）表示PB

不變，PT階躍擾動(dòng)下主蒸汽壓力pT和電功率PE的響應(yīng)特性，pT的動(dòng)態(tài)特性近似比例加積分環(huán)

節(jié)的特性，PE的動(dòng)態(tài)特性近似為慣性環(huán)節(jié)或比例加慣性環(huán)節(jié)的特性。

鍋爐和汽輪發(fā)電機(jī)的動(dòng)態(tài)特性存在很大差異，即汽輪發(fā)電機(jī)負(fù)荷響應(yīng)快，鍋爐負(fù)荷響應(yīng)慢，

所以單元機(jī)組內(nèi)部兩個(gè)能量供求關(guān)系互相制約,外部負(fù)荷響應(yīng)性能與內(nèi)部運(yùn)行參數(shù)穩(wěn)定性之間存

在固有的矛盾。根據(jù)這一特點(diǎn)，單元機(jī)組在實(shí)施協(xié)調(diào)控制時(shí)，必須很好地協(xié)調(diào)機(jī)爐兩側(cè)動(dòng)作，合

理地保持好兩個(gè)能量供求平衡關(guān)系，以兼顧負(fù)荷響應(yīng)性能和內(nèi)部運(yùn)行參數(shù)穩(wěn)定兩個(gè)方面。

圖3廣義負(fù)荷控制對象方框圖，

PB

圖5汽輪機(jī)裹用息頻曳避控制系統(tǒng)時(shí)的廣義負(fù)荷控制對冢的階躍響應(yīng)曲線.

2.3協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)的主要功能

2.3.1參與電網(wǎng)調(diào)峰、調(diào)頻

特別使隨著電網(wǎng)負(fù)荷晝夜峰谷差的急劇上升，電網(wǎng)對機(jī)組參與調(diào)峰要求日益增高，世界上出

現(xiàn)了各種夜間低負(fù)荷運(yùn)行，兩班制運(yùn)行，周末停運(yùn)…….的中間負(fù)荷機(jī)組。

要求機(jī)組控制具有更快速、更靈活的負(fù)荷響應(yīng)，并且在更大的負(fù)荷變化范圍里，甚至0—10

0%全程，CCS能夠投入自動(dòng)。

調(diào)峰使按電網(wǎng)晝夜的負(fù)荷變化，視該機(jī)組在電網(wǎng)中的地位與經(jīng)濟(jì)效益，有計(jì)劃地，大幅度

地進(jìn)行調(diào)度控制。而調(diào)頻則是瞬時(shí)的，有限制地，按該機(jī)組CCS系統(tǒng)設(shè)定的頻差校正特性（不等

率、死區(qū)、限幅值）校正機(jī)組負(fù)荷。

2.3.2穩(wěn)定機(jī)組運(yùn)行

CCS系統(tǒng)檢測與消除機(jī)組運(yùn)行的各種內(nèi)外擾動(dòng)，協(xié)調(diào)鍋爐與汽機(jī)的能量平衡。協(xié)調(diào)鍋爐內(nèi)

部燃料、送風(fēng)、引風(fēng)、給水…….各子回路的能量平衡與質(zhì)量平衡。機(jī)組的穩(wěn)定運(yùn)行，機(jī)爐的能

量平衡就是以機(jī)前壓力的穩(wěn)定為標(biāo)志。

2.3.3機(jī)組出力與主、輔機(jī)實(shí)際能力的協(xié)調(diào)

機(jī)組運(yùn)行可能出現(xiàn)局部故障，抑或負(fù)荷需求超過了機(jī)組屆時(shí)的實(shí)際能力，就會(huì)產(chǎn)生需要與可

能的失調(diào)。CCS的可靠性設(shè)計(jì)，提供有方向閉鎖(DirectionalBlock)，修正機(jī)組指令，強(qiáng)迫

緩慢下降/回升(Rundown/Runup)，輔機(jī)故障減負(fù)荷(Runback)與暫停功能。使系統(tǒng)在主輔

機(jī)或子回路控制能力受限制的異常工況下自動(dòng)變“按需要控制”為“按可能控制”，照常安全保

持機(jī)組指令與機(jī)組能力的平衡，鍋爐與汽機(jī)的能力平衡以及鍋爐燃料、送風(fēng)、給水……子回路之

間的能力平衡。

此外，與電廠其他控制系統(tǒng)一起，CCS還提供有鍋爐跳閘(MFT)與機(jī)組甩負(fù)荷(FCB)的事

故處理能力。如國外有的機(jī)組，就有主變，油開關(guān)跳閘時(shí)“帶廠用電運(yùn)行”，汽機(jī)跳閘時(shí)“停機(jī)

不停爐”的FCB控制功能。

2.3.4具有多種選擇的運(yùn)行方式

CCS系統(tǒng)設(shè)計(jì)，必須滿足機(jī)組各種工況運(yùn)行的需要；提供可供運(yùn)行人員選擇或聯(lián)鎖自動(dòng)切換

的相應(yīng)控制方式。系統(tǒng)方式的切換，均為無擾動(dòng)過程；并且，切除機(jī)或爐的某一部分自動(dòng)，并不

影響CCS系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行，使CCS具有在各種工況下，正常運(yùn)行啟動(dòng)、低負(fù)荷或局部故障條件，

都投入自動(dòng)的適應(yīng)能力。

2.4協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)的組成

單元機(jī)組協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)是由負(fù)荷控制系統(tǒng)也稱主控系統(tǒng)，常規(guī)控制系統(tǒng)也稱子控制系統(tǒng)和負(fù)

荷控制對象三大部分組成的。如圖6所示。負(fù)荷控制系統(tǒng)又由二部分即負(fù)荷指令處理部分也稱負(fù)

荷管理控制中心和機(jī)爐主控制器組成。

負(fù)荷管理控制中心(LoadManagementControlCenterLMCC)接受的是外部負(fù)荷指令、根

據(jù)機(jī)組和控制系統(tǒng)本身需要所設(shè)的內(nèi)部負(fù)荷指令。內(nèi)部負(fù)荷指令一般有機(jī)組輔機(jī)故障減負(fù)荷Run

back(快速返回)指令，與機(jī)組負(fù)荷有關(guān)的主要運(yùn)行參數(shù)超過上限而引起的減負(fù)荷Rundown(迫

降)指令。主要運(yùn)行參數(shù)低于下限而引起的增負(fù)荷Runup(迫升)指令，負(fù)荷控制系統(tǒng)處于手

動(dòng)狀態(tài)時(shí)，負(fù)荷控制系統(tǒng)本身跟蹤實(shí)發(fā)功率的信號(hào)。外部負(fù)荷指令一般有電網(wǎng)調(diào)度所的負(fù)荷分配

指令A(yù)DS(AutomaticDispathSystem),機(jī)組運(yùn)行人員手動(dòng)增/減負(fù)荷的指令。

負(fù)荷管理管理控制中心的主要作用是對外部要求的負(fù)荷指令或目標(biāo)負(fù)荷指令TLD(Target

LoadDemand)進(jìn)行選擇，并根據(jù)機(jī)組主輔機(jī)運(yùn)行情況加以處理，使之轉(zhuǎn)變?yōu)闄C(jī)、爐設(shè)備負(fù)荷能力，

安全運(yùn)行所能接受的實(shí)際負(fù)荷指令A(yù)LD(ActualLoadDemand)P0,實(shí)際負(fù)荷指令又稱ULD(UnitL

oadDemand)單元機(jī)組實(shí)際負(fù)荷指令。

對于上述內(nèi)、外部負(fù)荷指令的選擇是由負(fù)荷管理控制中心根據(jù)機(jī)組的運(yùn)行狀態(tài)和電網(wǎng)對機(jī)

組的要求以及機(jī)爐本身運(yùn)行安全性要求的優(yōu)先級(jí)來選定的。除了選擇負(fù)荷指令外，負(fù)荷管理控

制中心對于選擇的內(nèi)、外部負(fù)荷指令還需要進(jìn)行處理，主要是對負(fù)荷指令的變化率和起始變化幅

度進(jìn)行限制，使之與機(jī)組的負(fù)荷能力相適應(yīng)。

機(jī)、爐主控制器接受LMCC發(fā)出的實(shí)際負(fù)荷指令P0,為了使鍋爐和汽輪機(jī)的控制作用更好地

協(xié)調(diào)，在協(xié)調(diào)控制方式情況下，汽輪機(jī)主控制器接受汽輪機(jī)的DEH(DigitalElectroHydraulic

即數(shù)字電液調(diào)節(jié))來的頻率偏差信號(hào)Af,還接受汽輪機(jī)首級(jí)后壓力pl與主汽壓力pT的比值pl/p

T的反饋信號(hào)，即汽輪機(jī)閥位的反饋信號(hào)，以及實(shí)發(fā)功率信號(hào)PE和主汽壓力的偏差A(yù)p。機(jī)、爐

主控制器的主要作用是根據(jù)鍋爐和汽輪機(jī)的運(yùn)行條件和要求，選擇合適的負(fù)荷控制方式，按照實(shí)

際負(fù)荷指令P0與實(shí)發(fā)功率信號(hào)PE的偏差和主汽壓力的偏差A(yù)p以及其他信號(hào)，進(jìn)行控制運(yùn)算，

分別產(chǎn)生對鍋爐子控制系統(tǒng)和汽輪機(jī)子控制系統(tǒng)的協(xié)調(diào)動(dòng)作的指揮信號(hào)，分別稱為鍋爐指令(B

oilerDemand)PB和汽輪機(jī)指令(TurbineDemand)PTo

單元機(jī)組主控制系統(tǒng)是單元機(jī)組協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)的核心。在單元機(jī)組協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)中無論是調(diào)

頻和調(diào)負(fù)荷、機(jī)組的啟動(dòng)和停止、故障情況下的安全運(yùn)行、鍋爐燃燒率的變化、汽輪機(jī)調(diào)節(jié)汽閥

開度的變化都是在主控制系統(tǒng)統(tǒng)一的指揮下達(dá)到協(xié)調(diào)一致的，即機(jī)組的輸入能量和輸出能量在滿

足電網(wǎng)負(fù)荷要求的前提條件下總是保證平衡的。完成主控制系統(tǒng)與子系統(tǒng)之間的協(xié)調(diào)。

一般汽輪機(jī)和鍋爐的控制系統(tǒng)都是比較簡單的單、回路和常規(guī)的控制系統(tǒng)，這些系統(tǒng)能克服

由于內(nèi)、外擾動(dòng)造成的參數(shù)波動(dòng)，使之保持在允許的范圍之內(nèi)。同時(shí)也適應(yīng)負(fù)荷控制系統(tǒng)發(fā)來的

變負(fù)荷指令信號(hào)，使每個(gè)子系統(tǒng)都能在主控制系統(tǒng)的統(tǒng)一指揮下協(xié)調(diào)動(dòng)作，完成子系統(tǒng)與單元機(jī)

組（控制對象）之間的協(xié)調(diào)，使整個(gè)單元機(jī)組安全經(jīng)濟(jì)運(yùn)行。

機(jī)爐的子控制系統(tǒng)是協(xié)調(diào)控制的基礎(chǔ)，它們的控制質(zhì)量將直接影響負(fù)荷控制的質(zhì)量。因此，

只有設(shè)計(jì)好各子控制系統(tǒng)，并保證其具備較高控制質(zhì)量的前提下，才有可能使協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)達(dá)到

要求的控制質(zhì)量。

根據(jù)單元機(jī)組的容量、控制對象動(dòng)態(tài)特性的特點(diǎn)、控制系統(tǒng)功能要求不同等組成的協(xié)調(diào)控制

系統(tǒng)的方案各異，但將這些協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)進(jìn)行分類，一般有按反饋回路和能量平衡兩種分類方法。

按反饋回路分類可將協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)分為汽輪機(jī)跟隨為基礎(chǔ)的協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)和鍋爐跟隨為基礎(chǔ)的

協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)。按能量平衡分類可將協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)分為間接能量平衡的協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)和直接能量

平衡的協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)。

負(fù)荷控制系統(tǒng)子控制系統(tǒng)P

圖6協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)組成框圖P

2.5協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)的運(yùn)行方式

單元機(jī)組協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)的運(yùn)行方式是指協(xié)調(diào)主控的運(yùn)行方式.單元機(jī)組的CCS系統(tǒng)可根據(jù)

機(jī)、爐的運(yùn)行狀態(tài)和承擔(dān)的負(fù)荷控制任務(wù),選擇不同的運(yùn)行方式.單元機(jī)組的運(yùn)行方式較多,可歸

納為以下六種.

1）手動(dòng)運(yùn)行方式

在該方式下,鍋爐和汽輪機(jī)均處于手動(dòng)狀態(tài),此時(shí)負(fù)荷管理控制處于跟蹤狀態(tài),機(jī)前壓力由運(yùn)

行人員手動(dòng)保持,功率指令跟蹤機(jī)組實(shí)發(fā)功率,鍋爐主控器輸出的燃燒率指令跟蹤總?cè)剂狭?鍋爐

的燃燒控制系統(tǒng)投自動(dòng),但它處于運(yùn)行人員手動(dòng)控制狀態(tài)，即運(yùn)行人員進(jìn)行設(shè)定值控制.機(jī)組主控

制系統(tǒng)的修正負(fù)荷指令一直跟蹤機(jī)組的實(shí)際負(fù)荷,為切換到其他運(yùn)行方式時(shí),實(shí)現(xiàn)無擾動(dòng)切換準(zhǔn)

備.這種運(yùn)行方式用于機(jī)組的啟動(dòng)、停止,或當(dāng)機(jī)組發(fā)生FCB狀態(tài)時(shí).

2）爐跟機(jī)、功率可控制運(yùn)行方式

該方式為典型的爐跟機(jī)運(yùn)行方式,汽輪機(jī)負(fù)荷處于手動(dòng)狀態(tài)，由運(yùn)行值班員手動(dòng)控制機(jī)組功

率,鍋爐主控制器為自動(dòng)方式，自動(dòng)維持主蒸汽壓力穩(wěn)定.這種運(yùn)行方式具有負(fù)荷適應(yīng)快的優(yōu)點(diǎn)，

它可用于機(jī)組的正常運(yùn)行,機(jī)組啟動(dòng)時(shí)也可用此運(yùn)行方式.

3）機(jī)跟爐、功率可控制運(yùn)行方式

該方式為典型的機(jī)跟爐運(yùn)行方式,鍋爐負(fù)荷控制處于手動(dòng)狀態(tài)，由運(yùn)行值班員手動(dòng)控制機(jī)組

功率,汽輪機(jī)主控器為自動(dòng)方式，自動(dòng)維持主蒸汽壓力穩(wěn)定.這種運(yùn)行方式適應(yīng)負(fù)荷需求的速度慢,

故當(dāng)機(jī)組帶基本負(fù)荷時(shí),可采用這種運(yùn)行方式.另外,這種運(yùn)行方式對機(jī)組穩(wěn)定運(yùn)行有利,如運(yùn)行

經(jīng)驗(yàn)不足或機(jī)組尚不穩(wěn)定,也可采用這種方式.

4）協(xié)調(diào)控制方式，機(jī)、爐負(fù)荷控制均處于自動(dòng)狀態(tài)

當(dāng)單元機(jī)組運(yùn)行情況良好,機(jī)組帶變動(dòng)負(fù)荷或基本負(fù)荷,可采用該運(yùn)行方式.這時(shí)機(jī)組可參加

電網(wǎng)調(diào)頻,接受中央調(diào)度所自動(dòng)負(fù)荷指令及機(jī)組值班員手動(dòng)負(fù)荷指令.采用該方式時(shí),鍋爐、汽輪

機(jī)的各自動(dòng)控制系統(tǒng)都應(yīng)投入運(yùn)行,整個(gè)機(jī)組處于協(xié)調(diào)控制.

5）機(jī)跟爐、功率不可控制方式（汽輪機(jī)調(diào)壓方式）

當(dāng)汽輪機(jī)運(yùn)行正常,鍋爐異常而使單元機(jī)組的輸出功率受到限制時(shí),采用該方式.在這種控制

方式下,機(jī)組只能維持本身的實(shí)際輸出功率,而不能接受任何外部負(fù)荷指令.此時(shí)自動(dòng)控制的主要

目的只是維持鍋爐連續(xù)運(yùn)行，以便排除鍋爐的部分故障.當(dāng)鍋爐發(fā)生RUNBACK時(shí),鍋爐負(fù)荷受到

限制,迫使機(jī)組減負(fù)荷運(yùn)行，此時(shí)機(jī)組運(yùn)行方式應(yīng).采用汽輪機(jī)調(diào)壓方式.另外,鍋爐燃燒系統(tǒng)發(fā)生

部分故障、鍋爐燃燒率受到限制時(shí),也可采用這種運(yùn)行方式,此時(shí)機(jī)組負(fù)荷決定于實(shí)際燃料量的大

小.

6）爐跟機(jī)、功率不可控制運(yùn)行方式（鍋爐調(diào)壓方式）

當(dāng)鍋爐運(yùn)行正常,而汽輪機(jī)局部異常，使機(jī)組的輸出功率受到限制時(shí),采用該方式.在這種控

制方式下，自動(dòng)控制的主要目的是維持汽輪機(jī)的穩(wěn)定運(yùn)行,機(jī)組的輸出功率為實(shí)際所能輸出的功

率（即汽輪機(jī)所能承擔(dān)的負(fù)荷），不接受任何外部負(fù)荷指令.這種運(yùn)行方式除適用于汽輪機(jī)局部異

常外,還可適用于機(jī)組啟動(dòng).

此外,根據(jù)機(jī)組所承擔(dān)的負(fù)荷任務(wù),還可設(shè)計(jì)其他的運(yùn)行方式.對于確定的單元機(jī)組,一般

運(yùn)行方式多選擇其中的4?5種，即可滿足負(fù)荷控制的要求.

3協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)主控制系統(tǒng)

3.1負(fù)荷管理控制中心

負(fù)荷管理控制中心是協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)的指揮機(jī)構(gòu),它的主要功能是根據(jù)電網(wǎng)調(diào)度中心的要求

負(fù)荷指令或機(jī)組運(yùn)行人員要求改變負(fù)荷的指令以及機(jī)組主輔機(jī)運(yùn)行情況,處理成合適于機(jī)爐運(yùn)行

狀態(tài)的實(shí)際負(fù)荷指令A(yù)LD或ULD（PO）,具體來講,LMCC能完成以下功能：

1）實(shí)際負(fù)荷要求指令（ALD或ULD）的產(chǎn)生

在機(jī)組正常運(yùn)行工況下，電網(wǎng)調(diào)度來的負(fù)荷分配指令（ADS）或機(jī)組運(yùn)行人員設(shè)定的負(fù)荷

指令，通過負(fù)荷變化速率限制器，電網(wǎng)頻率校正（如果機(jī)組參與電網(wǎng)調(diào)頻）最小最大負(fù)荷限制回

路，即產(chǎn)生實(shí)際負(fù)荷要求指令。如果機(jī)組主、輔機(jī)發(fā)生故障或事故而產(chǎn)生快速返回（RB）、快速

切回（FCB）、迫升（RU）、迫降（RD）、主燃料跳閘（MFT）等信號(hào)時(shí)，機(jī)組將自動(dòng)地切換到手

動(dòng)方式運(yùn)行，這時(shí)實(shí)際負(fù)荷要求指令將跟蹤鍋爐實(shí)際負(fù)荷指令MB。

2）負(fù)荷的增加和減少

協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)提供運(yùn)行人員增減負(fù)荷按扭，來指明機(jī)組“目標(biāo)負(fù)荷指令”的增加和減少。

“目標(biāo)負(fù)荷指令”在控制站屏幕上顯示。

3)最大/最小負(fù)荷限制

協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)提供機(jī)組最大/最小負(fù)荷限制值，運(yùn)行人員上可通過設(shè)定器調(diào)整機(jī)組最大/最

小負(fù)荷限制值，限制值的增減直接影響實(shí)際負(fù)荷指令。當(dāng)實(shí)際負(fù)荷指令等于最大或最小限制值,

實(shí)際負(fù)荷指令不論要增加或減少都將受到閉鎖。當(dāng)實(shí)際負(fù)荷指令等于運(yùn)行人員設(shè)置的最大/最小

負(fù)荷限制值時(shí)，設(shè)定器上的限制紅燈點(diǎn)亮。

4)負(fù)荷變化速率限制

協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)提供機(jī)組最大負(fù)荷變化速率，運(yùn)行人員可通過設(shè)定器調(diào)整機(jī)組最大負(fù)荷變化

速率。它是對運(yùn)行人員手動(dòng)或ADS指令改變負(fù)荷的速率進(jìn)行限制。機(jī)組最大負(fù)荷變化速率是根據(jù)

機(jī)組變負(fù)荷的能力而確定的。當(dāng)實(shí)際負(fù)荷指令的變化速率在運(yùn)行人員設(shè)定的最大速率時(shí)，速率設(shè)

定器上的限制紅燈點(diǎn)亮。

5)遠(yuǎn)方/就地控制

機(jī)組運(yùn)行人員可操作按扭來選擇就地(Load)或遠(yuǎn)方(Remote-—ADS)控制。在“就地”

控制時(shí)，運(yùn)行人員可操作“增加”和“減少”按扭來改變“目標(biāo)負(fù)荷指令”。這時(shí)，“目標(biāo)負(fù)荷

指令”將根據(jù)運(yùn)行人員設(shè)定的允許的最大變化速率來改變。在“遠(yuǎn)方”控制時(shí)目標(biāo)負(fù)荷指令將根

據(jù)人員設(shè)定的允許的最大變化速率響應(yīng)ADS指令。

6)負(fù)荷快速返回

當(dāng)機(jī)組主要輔機(jī)(如送風(fēng)機(jī)、引風(fēng)機(jī)、一次風(fēng)機(jī)、磨煤機(jī)、空氣預(yù)熱器、給水泵等)出現(xiàn)

故障時(shí)，機(jī)組就不能滿負(fù)荷運(yùn)行，必需迅速減負(fù)荷。CCS設(shè)計(jì)了快速返回信號(hào)，以保護(hù)機(jī)組的安

全。如果是鍋爐側(cè)主要輔機(jī)發(fā)生故障，則將在汽輪機(jī)跟隨方式下完成負(fù)荷快速返回，即鍋爐需要

迅速減負(fù)荷，而汽輪機(jī)應(yīng)跟著迅速把負(fù)荷降下來。負(fù)荷降低的幅度要看主要輔機(jī)故障的情況而定。

7)負(fù)荷快速切回(FastCutBack--FCB)

機(jī)組在運(yùn)行時(shí)，如果發(fā)生嚴(yán)重故障，例如機(jī)組突然與電網(wǎng)解列（即送電負(fù)荷突然跳閘），

或汽輪機(jī)跳閘，這時(shí)快速返回就已不能適應(yīng)迅速減少負(fù)荷的要求。CCS設(shè)計(jì)了快速切回信號(hào)，以

實(shí)現(xiàn)機(jī)組快速甩負(fù)荷。

FCB的設(shè)計(jì)分兩種情況，一種是甩負(fù)荷至廠用電，當(dāng)機(jī)組甩負(fù)荷突然跳閘，為了使機(jī)組仍

能維持廠用電運(yùn)行，即不停爐不停機(jī)，F(xiàn)CB使機(jī)、爐巨維持在最小負(fù)荷。另一種是發(fā)電機(jī)、汽輪

機(jī)跳閘，這時(shí)FCB使汽輪機(jī)快速甩負(fù)荷或停機(jī)。鍋爐產(chǎn)生的蒸汽通過旁路系統(tǒng)輸出，鍋爐繼續(xù)維

持最小負(fù)荷運(yùn)行，即停機(jī)不停爐。

8）負(fù)荷增/減閉鎖

當(dāng)發(fā)生煤輸送管道或燃燒噴嘴堵塞，擋板卡死，執(zhí)行機(jī)構(gòu)、調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)等設(shè)備工作異常的故

障時(shí)，將會(huì)造成燃料量、空氣量、給水量等運(yùn)行參數(shù)的偏差增大。CCS設(shè)計(jì)了負(fù)荷增/減閉鎖信

號(hào)，對這些運(yùn)行參數(shù)的偏差大小和方向進(jìn)行監(jiān)視，如果出現(xiàn)故障，負(fù)荷增/減閉鎖回路根據(jù)偏差

的方向，將對實(shí)際負(fù)荷指令實(shí)施增或減方向的閉鎖，以防止故障的危害進(jìn)一步擴(kuò)大，直至偏差回

到規(guī)定限值內(nèi)才解除閉鎖。

9）負(fù)荷迫升/迫降

對于負(fù)荷增/減閉鎖所談到的一類故障，除了采用增/減閉鎖措施外，CCS通常還采用迫升/

迫降措施。當(dāng)有關(guān)的運(yùn)行參數(shù)偏差超過了允許值，同時(shí)有關(guān)的控制輸出已達(dá)到極限位置，不再有

調(diào)節(jié)余地。則迫升/迫降回路根據(jù)偏差的方向，將對實(shí)際負(fù)荷指令實(shí)施迫升/迫降，使偏差回到允

許值范圍之內(nèi)，從而達(dá)到縮小故障危害的目的。當(dāng)發(fā)生迫升/迫降后，CCS將使負(fù)荷指令處于保

持狀態(tài)。

10）負(fù)荷保持/恢復(fù)

CCS還設(shè)置了負(fù)荷的保持和恢復(fù)按扭，其作用是在各種控制方式下切換或發(fā)生負(fù)荷指令的迫

升/迫降后，暫時(shí)維持切換前的負(fù)荷指令不變，待切換完畢后再進(jìn)行控制。

3.2機(jī)、爐主控制器

機(jī)、爐主控制器是協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)的控制機(jī)構(gòu),機(jī)、爐主控制器的主要功能是根據(jù)機(jī)組的運(yùn)行

條件和要求，運(yùn)行人員可選擇協(xié)調(diào)、鍋爐跟隨、汽輪機(jī)跟隨等控制方式給出合理的控制方案提供

機(jī)組全面的協(xié)調(diào)控制.

機(jī)爐主控制器的設(shè)計(jì)從其控制結(jié)構(gòu)出發(fā)有兩種指導(dǎo)思想，一種是以反饋控制為基礎(chǔ)的，適

當(dāng)加入一些前饋信號(hào)作為輔助調(diào)節(jié)以改善控制品質(zhì);另一種則是從能量平衡的角度考慮前饋的控

制，力爭做到前饋補(bǔ)償后，鍋爐和汽輪機(jī)就能協(xié)調(diào)一致地達(dá)到所要求的負(fù)荷，反饋?zhàn)饔脙H在此基

礎(chǔ)上起校正作用。這樣機(jī)爐主控制器就有二種分類方法，一種以反饋回路分類，一種以能量平衡

分類。按反饋回路分類有以爐跟機(jī)為基礎(chǔ)的控制方式和以機(jī)跟爐為基礎(chǔ)的控制方式。以能量平衡

分類有能量間接平衡控制方式和能量直接平衡控制方式。

主控制系統(tǒng)類型各異。主要反映在機(jī)爐主控制器上，因此，主控制系統(tǒng)或協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)的

類型是以機(jī)爐主控制器的控制方式而命名。下面對各類機(jī)爐主控制器進(jìn)行原理介紹。

3.2.1以爐跟機(jī)為基礎(chǔ)的協(xié)調(diào)控制

單元機(jī)組以爐跟機(jī)為基礎(chǔ)的協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)示意圖如圖7(a)所示。它是以爐跟機(jī)控制方式

為基礎(chǔ)加入一個(gè)非線性環(huán)節(jié)形成的。

鍋爐跟隨控制方式的特點(diǎn)是機(jī)組能比較快地適應(yīng)電網(wǎng)負(fù)荷的要求。但汽壓波動(dòng)大，為了限制

汽壓變化，增加了非線性元件。如果負(fù)荷要求增長的速率和幅度較大，可能引起汽壓pT的變化

幅值過大。當(dāng)汽壓偏差I(lǐng)pO-pT|2死區(qū)組件的△時(shí)，死區(qū)組件將發(fā)出限制汽輪機(jī)調(diào)節(jié)汽閥繼續(xù)開

大或回關(guān)的信號(hào)，以保證汽壓pT在允許的范圍內(nèi)變化.當(dāng)汽壓偏差不太大時(shí),不去限制調(diào)節(jié)閥門

開度期的變化，以使PE盡快響應(yīng)POo以上分析可以看此機(jī)組在共同保持汽壓的過程中采用了

爐跟機(jī)協(xié)調(diào)的控制動(dòng)作,故稱為爐跟機(jī)為基礎(chǔ)協(xié)調(diào)控制。

從汽壓偏差對汽輪機(jī)調(diào)節(jié)閥門開度叮可以看出盡管可以減少汽壓的較大波動(dòng)，但同時(shí)也

減慢了輸出功率PE響應(yīng)負(fù)荷要求指令P0的速度,實(shí)質(zhì)上是以降低功率響應(yīng)性能為代價(jià)來提高汽

壓控制的品質(zhì)。因此協(xié)調(diào)的結(jié)果是功率和汽壓兩方面性能指標(biāo)的折衷。

圖7(b)為又一種爐跟機(jī)為基礎(chǔ)的協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)的示意圖。它是以爐跟機(jī)控制方式為基礎(chǔ)

將功率偏差信號(hào)PO-PE并行地送入汽輪機(jī)控制器和鍋爐控制器,加入非線性環(huán)節(jié)和前饋信號(hào)P0

的比例微分作用形成的。設(shè)“負(fù)荷要求”P0增大,功率偏差信號(hào)PO-PE并行地送入汽輪機(jī)控制器

和鍋爐控制器,汽輪機(jī)控制器迅速開大汽輪機(jī)調(diào)節(jié)汽閥,機(jī)前壓力pT降低,鍋爐放出蓄熱,蒸汽流

量增大，以暫時(shí)適應(yīng)負(fù)荷要求增大的需要。由于鍋爐對負(fù)荷變化的響應(yīng)較汽輪機(jī)慢,采用負(fù)荷要求

P0通過比例微分作用作為送往鍋爐的前饋信號(hào)，以補(bǔ)償鍋爐的慣性和遲延。如果負(fù)荷要求增長的

速率和幅度較大,可能引起汽壓pT的變化幅值過大。當(dāng)汽壓偏差|pO-pTIN死區(qū)組件的△時(shí)，

死區(qū)組件將發(fā)出限制汽輪機(jī)調(diào)節(jié)汽閥繼續(xù)開大或回關(guān)的信號(hào)，以保證汽壓pT在允許范圍內(nèi)變化。

汽壓偏差信號(hào)PO-PT同時(shí)送入鍋爐控制器,加強(qiáng)對鍋爐的調(diào)節(jié)作用，以補(bǔ)充由于汽壓變化引起鍋

爐蓄熱量變化附加的燃料量。調(diào)節(jié)結(jié)束時(shí)，達(dá)到PO=PE,pT=pO的平衡狀態(tài)。圖7(b)所示系統(tǒng)

的特點(diǎn)是嫩黃補(bǔ)償鍋爐的慣和遲延，加強(qiáng)對鍋爐的控制作用。目前，以爐跟機(jī)為基礎(chǔ)的協(xié)調(diào)控制

系統(tǒng)得到廣泛應(yīng)用。

(a)

圖7以爐跟機(jī)為基礎(chǔ)的協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)示意圖《

3.2.2以汽輪機(jī)跟隨為基礎(chǔ)的協(xié)調(diào)控制

單元機(jī)組以機(jī)跟爐為基礎(chǔ)的協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)示意圖如圖8(a)所示，它是在機(jī)跟爐控制方式

為基礎(chǔ)加入一個(gè)非線性環(huán)節(jié)形成的。

汽輪機(jī)跟隨控制方式的特點(diǎn)是適應(yīng)電網(wǎng)負(fù)荷需求能力較差而波動(dòng)小，不能充分利用鍋爐的

蓄熱量。為了提高適應(yīng)電網(wǎng)負(fù)荷的能力，通過非線性元件將功率信號(hào)引入汽輪機(jī)控制回路。當(dāng)負(fù)

荷要求P0增大是，功率偏差信號(hào)PO-PE送入鍋爐控制器。增大燃燒率。與此同時(shí)，通過非線性

元件暫時(shí)降低主汽壓力給定值，汽輪機(jī)控制器就發(fā)出開大汽輪機(jī)調(diào)節(jié)汽閥的指令，使輸出功率P

E迅速增加。反之，當(dāng)減小負(fù)荷即PO-PEVO時(shí)，增大汽壓給定值，汽輪機(jī)控制器發(fā)出關(guān)小調(diào)節(jié)

汽閥的指令，迅速減小輸出功率PE。非線性元件是一個(gè)雙向限幅的比例器，它可以輸出一個(gè)與

△P成比例的信號(hào)，暫時(shí)地改變pT的定值pO,從而使鍋爐的蓄熱得到利用，用以提高負(fù)荷適應(yīng)性。

當(dāng)PO-PE超過這個(gè)區(qū)域時(shí),非線性環(huán)節(jié)的輸出不再變化(水平段飽和區(qū))，即汽壓給定不再變化.看

來這種PT定值的改變只限定在一定的范圍內(nèi)，以免汽壓偏離給定值超過允許范圍。增加一個(gè)限幅

非線性元件的作用是限起始控制過程中,

功率變化ap對調(diào)節(jié)閥門開度囪的影響以保證不會(huì)波動(dòng)太大。從以上分析可以看出，在響應(yīng)

負(fù)荷要求指令時(shí),機(jī)爐采用了共同的協(xié)調(diào)控制動(dòng)作,故稱為機(jī)跟爐為基礎(chǔ)協(xié)調(diào)控制。

由于負(fù)荷要求指令改變時(shí),汽輪機(jī)側(cè)配合鍋爐側(cè)燃燒率期的改變同時(shí)改變調(diào)節(jié)閥門開度MT,

暫時(shí)利用了鍋爐的蓄熱能力,所以功率響應(yīng)速度加快。但同時(shí)汽壓波動(dòng)也因此加大,實(shí)質(zhì)上是以降

低汽壓控制的品質(zhì)為代價(jià)來提高功率響應(yīng)的速度。因此協(xié)調(diào)的結(jié)果是功率和汽壓兩方面性能指標(biāo)

的折衷。為了補(bǔ)償鍋爐負(fù)荷響應(yīng)的慣性和汽輪機(jī)調(diào)節(jié)汽閥開度變化對鍋爐控制系統(tǒng)的影響,可采

用圖8(b)所示以機(jī)跟爐為基礎(chǔ)的協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)。它是以機(jī)跟爐控制方式為基礎(chǔ)加入非線性環(huán)節(jié)

和前饋P0的比例微分作用、機(jī)前壓力pT的微分作用形成的。采用P0經(jīng)比例微分(PD)作用后作

為前饋信號(hào),這樣能提前和加強(qiáng)調(diào)節(jié)鍋爐的燃燒率，改善鍋爐負(fù)荷響應(yīng)特性的慣性。

由于當(dāng)負(fù)荷要求P0不變時(shí),如果某種擾動(dòng)使汽輪機(jī)調(diào)節(jié)閥門開度變化,機(jī)組實(shí)發(fā)功率PE隨之

變化。這個(gè)擾動(dòng)將使鍋爐控制系統(tǒng)動(dòng)作，不利于機(jī)組穩(wěn)定運(yùn)行。為了減少汽輪機(jī)調(diào)節(jié)閥門開度對

鍋爐控制系統(tǒng)的干擾,在鍋爐控制器入口加入pT的微分信號(hào)，用以補(bǔ)償PE變化的影響。只要微分

器參數(shù)KD、TD選擇得合適，當(dāng)汽輪機(jī)后調(diào)節(jié)汽閥動(dòng)作時(shí)，可使鍋爐控制器入口APE+p'T^O(p'T

為pT的微分信號(hào))，即不受調(diào)節(jié)汽閥動(dòng)作的干擾。

(a)，

圖8以秋|厥1為基礎(chǔ)的協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)示意圖“

3.2.3按指令間接平衡的協(xié)調(diào)控制(DIB)

按指令間接平衡的協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)示意圖9(a)所示。從圖9(a)中可以看出此系統(tǒng)是以鍋爐跟

隨的控制工作的。鍋爐側(cè)是以(1+d/dt)PO作為前饋信號(hào)，以(pO-pT)作為反饋信號(hào)。鍋爐側(cè)的反

饋回路中，由鍋爐控制器前的乘法器引入P0信號(hào)，其目的是使其放大倍數(shù)信號(hào)與P0成正比改變,

以補(bǔ)償不同負(fù)荷下對象動(dòng)態(tài)特性放大倍數(shù)的非線性特性.鍋爐側(cè)前饋的引入目的是促使燃燒量隨

負(fù)荷變化及早動(dòng)作,補(bǔ)償鍋爐的惰性。

鍋爐燃燒率指令PB為

PB=PO(1+s)+(PO-pT)KP+[KI(P0—pT)PO]/s(5)

式中KP--------鍋爐控制器的比例增益；

KI---------鍋爐控制器的積分增益。

穩(wěn)態(tài)時(shí),主汽壓力PT等于給定值P0,鍋爐的燃燒率指令等于負(fù)荷指令P0即：PB=P0

可見鍋爐控制中把負(fù)荷指令信號(hào)P0(1+d/dt)作為前饋信號(hào),其中微分作用在動(dòng)態(tài)過程中加

強(qiáng)燃燒率指令，以補(bǔ)償機(jī)爐之間對負(fù)荷響應(yīng)速度的差異，式(5)中汽壓偏差信號(hào)和汽壓偏差信號(hào)的

積分有二個(gè)作用,其一，反映了使汽壓恢復(fù)到給定值對鍋爐蓄熱量變化所需要的燃料量；其二，

保證穩(wěn)態(tài)時(shí)汽壓等于汽壓的給定值。

圖9(a)所示系統(tǒng)中汽輪機(jī)控制器入口信號(hào)的平衡關(guān)系如下

P0一PE一PE(pO—pT)=0(6)

可見,汽輪機(jī)控制回路實(shí)際是一個(gè)功率控制系統(tǒng),只有在偏差為零時(shí)才有PE=PO.在動(dòng)態(tài)過程

中采用兩種方法防止調(diào)速汽門動(dòng)態(tài)開得過大。第一種方法是引入壓力偏差信號(hào)，作為負(fù)荷變化的

限制信號(hào)，限制汽輪機(jī)調(diào)速汽門動(dòng)作的范圍不能超過雙向限幅器的設(shè)定值，即當(dāng)汽壓超過規(guī)定值

時(shí)(IMPa)限制汽面調(diào)速汽門進(jìn)一步開大。第二種方法是引入(pO—pT)的反饋信號(hào)，其目的是

根據(jù)汽壓偏差變化的情況確定調(diào)速汽門的開度,限制調(diào)速汽門動(dòng)態(tài)開得過大。

圖9(b)為按指令間接平衡協(xié)調(diào)控制的另一種方案,從圖9(b)中可以看出此系統(tǒng)是以汽輪機(jī)

跟隨的控制方式工作的。鍋爐側(cè)是以P0(l+d/dt)作為前饋信號(hào),形成對鍋爐側(cè)的前饋控制作用。

其中比例作用使得燃燒率與負(fù)荷指令始終保持一致,微分作用用于補(bǔ)償鍋爐的動(dòng)態(tài)遲延和慣性，

加速鍋爐的負(fù)荷響應(yīng)。

鍋爐側(cè)以功率偏差作為反饋信號(hào),形成對鍋爐側(cè)的積分(D反饋控制(積分增益同P0成正比,

以適應(yīng)不同負(fù)荷下的對象特性的改變,實(shí)現(xiàn)變參數(shù)控制)用來校正燃燒率指令，以保持機(jī)組的功率

偏差在穩(wěn)定時(shí)為零。鍋爐燃燒率根據(jù)汽壓偏差而修正,例如，當(dāng)pT<pO時(shí)應(yīng)使燃燒率適當(dāng)增加以補(bǔ)

足由于汽壓偏差而使鍋爐蓄熱能的減少。鍋爐燃燒率指令為

PB=(1+s)P0+(pO-pT)+(1/s)KIPO—(PO-PE)(7)

在穩(wěn)態(tài)時(shí)鍋爐控制器保證PE=P0,若汽壓偏差為零，則PB=POo

汽輪機(jī)側(cè)以汽壓偏差作為反饋信號(hào),形成汽輪機(jī)側(cè)的PI反饋控制.功率偏差是前饋信號(hào),用

來修正壓力給定值。當(dāng)功率給定值P0改變時(shí)，引起壓力給定值的改變,控制器發(fā)出汽輪機(jī)調(diào)節(jié)閥

門的改變指令。這樣能充分利用鍋爐蓄熱能力提高機(jī)組負(fù)荷響應(yīng)特性.

汽輪機(jī)側(cè)的PI控制器可保證穩(wěn)態(tài)時(shí)其輸入端信號(hào)的代數(shù)和近似為零,即有

—K(PO-PE)+(pO-pT)"0(8)

或PO-pT^K(PO-PE)

可得pT^pO-KAP(9)

當(dāng)PO增加時(shí)，AP=PO-PE立即增加,相當(dāng)于暫時(shí)減小壓力給定值pO-K4P。這時(shí)PI控制

器立即增加調(diào)節(jié)閥門的開度,增大實(shí)發(fā)功率。另外，使汽壓PT跟隨定值而變,從而也就利用了機(jī)組

蓄熱能力在一定范圍內(nèi)，K值反映了在一定功率偏差下可利用的蓄熱量的大小。在穩(wěn)態(tài)時(shí)汽

輪機(jī)側(cè)控制器保證pT=pO

從圖9(b)可以看出，負(fù)荷要求指令P0(功率給定值)作為前饋信號(hào)分別送到機(jī)、爐控制回路,

使機(jī)爐同時(shí)改變負(fù)荷，以保證快速響應(yīng)外界負(fù)荷要求。當(dāng)燃料內(nèi)擾使機(jī)前壓力及實(shí)發(fā)功率都增加

時(shí)，由于中間再熱機(jī)組功率滯后較大,機(jī)前壓力響應(yīng)比實(shí)發(fā)功率靈敏。因此在汽輪機(jī)調(diào)節(jié)閥門開大

克服燃料內(nèi)擾的同時(shí),又產(chǎn)生對汽輪機(jī)的擾動(dòng)。所以這種負(fù)荷控制系統(tǒng)消除鍋爐內(nèi)擾能力較差。

當(dāng)汽輪機(jī)調(diào)節(jié)閥產(chǎn)生擾動(dòng)時(shí),機(jī)前壓力與實(shí)發(fā)功率變化方向相反,控制回路能較快地消除擾動(dòng)。

圖9間接平衡的協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)示意圖，

4600MW單元機(jī)組協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)

4.1概述

作為實(shí)現(xiàn)機(jī)組安全經(jīng)濟(jì)運(yùn)行目標(biāo)的有效手段，自動(dòng)控制系統(tǒng)在機(jī)組安全運(yùn)行所起的作用日益

重要，其功能也日益復(fù)雜，擔(dān)負(fù)著機(jī)組主、輔機(jī)的參數(shù)控制、回路調(diào)節(jié)、聯(lián)鎖保護(hù)、順序控制、參

數(shù)顯示、異常報(bào)警、性能計(jì)算、趨勢記錄和報(bào)表輸出的功能，已從輔助運(yùn)行人員監(jiān)控機(jī)組運(yùn)行發(fā)

展到實(shí)現(xiàn)不同程度的設(shè)備啟停功能、程控和聯(lián)鎖保護(hù)的綜合體系,成

為大型火電機(jī)組運(yùn)行必不可少的組成部分。經(jīng)過幾十年的發(fā)展，目前超臨界發(fā)電技術(shù)已經(jīng)相當(dāng)成

熟,其控制系統(tǒng)從總體上來說與常規(guī)亞臨界發(fā)電機(jī)組相比并沒有本質(zhì)的區(qū)別。但就超臨界機(jī)組本

身來說，其直流爐的運(yùn)行方式、大范圍的變壓控制，使超臨界機(jī)組具有特殊的控制特點(diǎn)和難點(diǎn)。

某600MW單元機(jī)組協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)如圖10、11所示。從結(jié)構(gòu)與工作原理上看。該系統(tǒng)是

以鍋爐跟隨為的協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)。

該協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)是由負(fù)荷管理控制中心(LoadManagementControlCenter----LMCC)

和機(jī)爐主控制器及機(jī)爐子控制系統(tǒng)組成。該機(jī)組有二種運(yùn)行方式，即定壓運(yùn)行和滑壓運(yùn)行方式。

定壓運(yùn)行時(shí)有4種控制方式即協(xié)調(diào)控制方式、鍋爐跟隨控制方式、汽輪機(jī)跟隨控制方式、基本控

制方式；在滑壓運(yùn)行時(shí)有2種控制方式即鍋爐跟隨控制方式和協(xié)調(diào)控制方式。協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)的控

制方式選擇可由運(yùn)行人員操作按扭進(jìn)行手動(dòng)切換，也可以由邏輯控制電路自動(dòng)進(jìn)行切換。

4.1.1協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)的組成

1.負(fù)荷管理控制中心(LMCC)

負(fù)荷管理控制中心包括如下幾個(gè)部分：

(1)機(jī)組負(fù)荷指令的方式及處理。根據(jù)機(jī)爐狀態(tài)，選擇機(jī)組可能接受的外部負(fù)荷指令(ADS

及運(yùn)行人員設(shè)定負(fù)荷指令。調(diào)頻指令等)，將機(jī)組的外部負(fù)荷指令處理成能夠接受的機(jī)組負(fù)

荷指令POo

(2)機(jī)組最大負(fù)荷/最小負(fù)荷限制。運(yùn)行人員可根據(jù)運(yùn)行情況設(shè)置機(jī)組的最大/最小負(fù)荷限制

值。

(3)負(fù)荷要求指令的增/減閉鎖。根據(jù)機(jī)組運(yùn)行時(shí)產(chǎn)生的某些故障，對實(shí)際負(fù)荷指令實(shí)施增

或減的方向的閉鎖，以防止故障的危害進(jìn)一步擴(kuò)大。

2.機(jī)爐主控制器

機(jī)爐主控制器的主要任務(wù)是產(chǎn)生各種控制策略和控制方式的切換。控制策略是前饋控制、

反饋控制、非線性元件以及多變量控制理論的應(yīng)用。

機(jī)爐主控制器主要有以下兩個(gè)部分組成：

(1)機(jī)爐正常運(yùn)行情下的負(fù)荷指令PB、PT的形成。

(2)機(jī)爐的實(shí)際負(fù)荷指令P'B、P'T的形成。

4.1.2協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)的控制方式

在單元機(jī)組的協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)中為保證機(jī)組的安全運(yùn)行，應(yīng)設(shè)計(jì)多種控制方式，尤其是

汽輪機(jī)側(cè)或鍋爐側(cè)出現(xiàn)故障時(shí)，應(yīng)能自動(dòng)地?zé)o擾動(dòng)切換成其他控制方式。不同的機(jī)組，控制方式

有所不同，本機(jī)組有以下幾種運(yùn)行方式和控制方式。

1.定壓運(yùn)行方式

單元機(jī)組定壓運(yùn)行時(shí)有4種機(jī)爐負(fù)荷控制方式。

(1)基本控制方式。當(dāng)機(jī)組由于某些故障(如主燃料跳閘一MFT)不能正常運(yùn)行時(shí)，常

采用此種控制方式。

(2)鍋爐跟隨控制方式。當(dāng)爐側(cè)主機(jī)和輔機(jī)運(yùn)行正常，而汽輪機(jī)側(cè)主機(jī)或輔機(jī)有某些不正

常情況而使機(jī)組不能達(dá)到額定負(fù)荷運(yùn)行時(shí)，常采用此種控制方式。

(3)汽輪機(jī)跟隨控制方式。當(dāng)機(jī)組汽輪機(jī)側(cè)主機(jī)和輔機(jī)運(yùn)行正常，而鍋爐側(cè)主機(jī)或輔機(jī)有

某些不正常情況而使機(jī)組不能達(dá)到額定負(fù)荷運(yùn)行時(shí)，常采用此種控制方式。

(4)協(xié)調(diào)控制方式。當(dāng)單元機(jī)組鍋爐側(cè)和汽輪機(jī)側(cè)主機(jī)和輔機(jī)均處于正常運(yùn)行狀態(tài)時(shí)，且

機(jī)、爐主控制器均投入自動(dòng)的情況下，機(jī)組可采用協(xié)調(diào)控制方式。

2.滑壓運(yùn)行方式

單元機(jī)組滑壓運(yùn)行時(shí)有兩種機(jī)爐負(fù)荷控制方式：(1)鍋爐跟隨控制方式。(2)協(xié)調(diào)控制方

式。

4.2負(fù)荷管理控制中心

單元機(jī)組的負(fù)荷控制受到兩個(gè)方面的制約，一方面是電網(wǎng)的需求，另一方面是機(jī)組本身的能

力。反映電網(wǎng)需求的有運(yùn)行人員的手動(dòng)給定負(fù)荷信號(hào)（一般按電網(wǎng)規(guī)定的負(fù)荷曲線操作），頻差

信號(hào)以及來自中調(diào)的負(fù)荷要求。反映機(jī)組本身負(fù)荷能力的有機(jī)組運(yùn)行參數(shù)和輔機(jī)狀態(tài)。負(fù)荷管理

控制中心用來綜合這兩方面的信息，產(chǎn)生一個(gè)機(jī)組能接受的實(shí)際負(fù)荷指令P0,完成機(jī)組與電網(wǎng)

之間的協(xié)調(diào)。

負(fù)荷管理控制中心功能框圖如圖10所示，從圖10可以看出，主要包括負(fù)荷指令的方式及處

理部分，負(fù)荷要求指令的增/減閉瑣部分，機(jī)組最大負(fù)荷/最小負(fù)荷限制部分。

4.2.1機(jī)組負(fù)荷指令的方式及處理

1）電網(wǎng)調(diào)度負(fù)荷指令、機(jī)組運(yùn)行人員手動(dòng)負(fù)荷指令、負(fù)荷要求指令跟蹤鍋爐實(shí)際負(fù)荷指令

的切換。

切換器T1有三個(gè)狀態(tài)，即A、B、C,當(dāng)選擇T1的A端時(shí)，機(jī)組負(fù)荷將由ADS直接控制，即

由ADS直接控制機(jī)組的負(fù)荷變化。當(dāng)選擇T1的B端時(shí)，由運(yùn)行人員用手動(dòng)改變負(fù)荷。負(fù)荷是由

負(fù)荷設(shè)定器確定的，負(fù)荷設(shè)定器是一個(gè)三態(tài)信號(hào)發(fā)生器，它有三種狀態(tài)：當(dāng)將設(shè)定器切換在狀態(tài)

1時(shí)，則輸出信號(hào)以一定的速率增加（也即要求負(fù)荷以一定的速率增加）；當(dāng)設(shè)定器切換在狀態(tài)

3時(shí)，則輸出信號(hào)以一定的速率減?。ㄒ布匆筘?fù)荷以一定的速率減小）；當(dāng)切換至狀態(tài)2時(shí)，

則輸出信號(hào)大小保持不變，即固定在某一負(fù)荷。由于運(yùn)行人員對機(jī)組的運(yùn)行情況比較了解，所以

采用這種設(shè)定器增、減負(fù)荷時(shí)的速率能姣好地確定。當(dāng)切換器T1切到C時(shí)，這時(shí)負(fù)荷要求指令

跟蹤鍋爐實(shí)際負(fù)荷指令，此時(shí)不管運(yùn)行人員還是電網(wǎng)調(diào)度負(fù)荷指令A(yù)DS都無法改變機(jī)組負(fù)荷。

選擇切換器T1為A的條件是滿足下述所有條件時(shí)運(yùn)行人員按下“ADS負(fù)荷設(shè)定”方式按鈕:

（1）汽輪機(jī)不在“保持”狀態(tài)；

（2）沒出現(xiàn)迫升、迫降、快速返回、快速切回指令；

（3）當(dāng)機(jī)組以鍋爐跟隨或汽輪機(jī)跟隨回協(xié)調(diào)方式運(yùn)行;

（4）有“允許ADS”信號(hào)，則切換T1選通A,機(jī)組負(fù)荷可由ADS遙控改變切換器T1為

B的條件是滿足下述所有條件：

＞汽輪機(jī)不在“保持"狀態(tài)；

＞沒出現(xiàn)迫升、迫降、快速返回、快速切回指令；

＞以下任一條件滿足；

1）ADS故障或出現(xiàn)“ADS關(guān)閉"；2）機(jī)組以基本方式運(yùn)行；

3）汽輪機(jī)或燃料主控非自動(dòng)控制時(shí)；4）出現(xiàn)快速返回或快速切回；

5）運(yùn)行人員按下“運(yùn)行人員手動(dòng)指令”按鈕；

6）非鍋爐跟隨、汽輪機(jī)跟隨、協(xié)調(diào)控制方式；

7）迫升或迫降或快速返回或快速切回。

選擇切換器T1為C的條件是：（

（1）當(dāng)機(jī)組出現(xiàn)快速切回、快速返回、迫升、迫降等信號(hào)；

（2）汽輪機(jī)在“保持”狀態(tài)。以上任一條件滿足切換器下將自動(dòng)切換到C端,

使得機(jī)組負(fù)荷要求指令跟蹤鍋爐實(shí)際負(fù)荷指令。

綜上所述，在機(jī)組運(yùn)行過程中若出現(xiàn)快速返回、快速切回或迫升、迫降等信號(hào)，或汽輪機(jī)處

于“保持”狀態(tài)，則機(jī)組負(fù)荷要求指令被保持（即T1置C）。此時(shí)，運(yùn)行人員和ADS指令都無

法改變機(jī)組負(fù)荷。如果上述信號(hào)不出現(xiàn)，則按下“運(yùn)行人員手動(dòng)指令”按鈕，運(yùn)行人員即可改變

機(jī)組負(fù)荷（T1置B）。在這種情況下，同時(shí)滿足“允許ADS”和“機(jī)組在鍋爐跟隨、汽輪機(jī)跟隨

或協(xié)調(diào)方式”條件，則當(dāng)運(yùn)行人員按下“ADS負(fù)荷設(shè)定”按鈕時(shí)，TI置A即ADS遙控改變負(fù)荷。

2）變負(fù)荷速率的限制及調(diào)頻

機(jī)組的最大變負(fù)荷速率是要受到機(jī)組運(yùn)行狀況的限制，即不允許變負(fù)荷的速率過大。這里采

用速率限制器來實(shí)現(xiàn)速率限制，速率限制器的最大速率限制值是由運(yùn)行人員根據(jù)機(jī)組的狀況手動(dòng)

設(shè)定的。當(dāng)切換器TI送出的變負(fù)荷信號(hào)的變化速率小于允許的最大變化速率時(shí)，速率限制器的

輸出信號(hào)變化速率與輸入信號(hào)的變化速率相同；當(dāng)輸入信號(hào)變化速率大于魚允許的最大變化速率

時(shí)，輸出信號(hào)將以允許的最大變化速率變化。

機(jī)組是否參與電網(wǎng)調(diào)頻是由切換器T2實(shí)現(xiàn)的。當(dāng)機(jī)組滿足條件①機(jī)組在協(xié)調(diào)方式運(yùn)行；②

汽輪機(jī)及燃料控制均為自動(dòng)；③沒有發(fā)生快速返回、快速切斷；④功率信號(hào)可靠；運(yùn)行人員按下

“能夠頻率校正”按鈕，切換器T2自動(dòng)切換到A端，使機(jī)組可以參與電網(wǎng)調(diào)頻。當(dāng)機(jī)組滿足下

列條件之一：①機(jī)組在非鍋爐跟隨、汽輪機(jī)跟隨、協(xié)調(diào)方式；②機(jī)組在基本方式；③汽輪機(jī)不在

自動(dòng)；④燃料控制非自動(dòng)；⑤功率測量信號(hào)不可靠；⑥運(yùn)行人員按下“不能頻率校正”。這時(shí)切

換器T2自動(dòng)切換到B端，使機(jī)組不能參與電網(wǎng)調(diào)頻。

4.2.2機(jī)組最大負(fù)荷/最小負(fù)荷限制

協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)提供機(jī)組最大/最小負(fù)荷限制值，運(yùn)行人員可通過設(shè)定器調(diào)整機(jī)組最大/最小負(fù)

荷限制值，限制值的增減直接影響機(jī)組實(shí)際負(fù)荷指令。當(dāng)實(shí)際負(fù)荷指令等于最大或最小限制值,

實(shí)際負(fù)荷指令不論要增加或減少都將受到閉鎖。當(dāng)實(shí)際負(fù)荷指令等于由運(yùn)行人員設(shè)置的最大/最

小負(fù)荷限制值時(shí)，設(shè)定器上的限制紅燈點(diǎn)亮。最大/最小負(fù)荷限制值將分別通過小值選擇器和大

值選擇器，起到限制機(jī)組最大負(fù)荷及最小負(fù)荷的作用。

4.2.3負(fù)荷要求指令的增/減閉鎖

在機(jī)組運(yùn)行中產(chǎn)生某種故障時(shí)，使機(jī)組實(shí)際負(fù)荷的增減受到限制。例如輸煤管道或噴燃器堵

塞，風(fēng)機(jī)擋板卡住、執(zhí)行機(jī)構(gòu)和調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)故障等，這類設(shè)備工作異常，常會(huì)造成燃料量、空氣量、

給水量運(yùn)行參數(shù)的偏差增加。如果對這些運(yùn)行參數(shù)的偏差大小和方向進(jìn)行監(jiān)視，就可判斷設(shè)備工

作是否異常，是否出現(xiàn)故障。這樣就可以根據(jù)運(yùn)行參數(shù)的偏差大小和方向?qū)?shí)際負(fù)荷指令實(shí)施增

或減方向的閉鎖，以防止故障的危害進(jìn)一步擴(kuò)大。

增閉鎖是由轉(zhuǎn)換器T9和小值選擇器實(shí)現(xiàn)，減閉鎖是由轉(zhuǎn)換器T8和大值選擇器實(shí)現(xiàn)。當(dāng)只有

轉(zhuǎn)換器T8切換在A端時(shí)，負(fù)荷指令不能減只能升。當(dāng)只有切換器T9切換在A端時(shí)，負(fù)荷要求指

令不能增只能減，增減負(fù)荷的幅度決定與最大最小負(fù)荷限制設(shè)定器的取值。當(dāng)T8、T9都置為A

端時(shí)負(fù)荷指令處于保持狀態(tài)。

切換器T8或T9切換到A端是自動(dòng)進(jìn)行的，切換器T9自動(dòng)切換到A端的條件是

如下任一條件滿足。

(1)當(dāng)主汽壓力小于給定值的差值大于IMP；

(2)當(dāng)空氣流量小于送風(fēng)指令時(shí)；

(3)送風(fēng)機(jī)動(dòng)葉在最大開度；

(4)煤量主控制器輸出在最大(燃料量在最大值)；

(5)燃料量小于燃料量指令；

(6)鍋爐給水泵最大(給水量在最大值)；

(7)給水量；小于給水量指令；

(8)引風(fēng)機(jī)入口導(dǎo)葉在最大開度(表示引風(fēng)機(jī)出