單元機組協(xié)調控制系統(tǒng)講稿

.z單元機組協(xié)調控制系統(tǒng)概述定義：鍋爐和汽機相互配合承受外部負荷指令，共同適應電網對負荷的需求，并保證機組本身平安運行的控制系統(tǒng)。協(xié)調控制系統(tǒng)〔CCS〕是整個單元機組自動化系統(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)電機監(jiān)視保護系統(tǒng)廠級管理計算機控制室手動設定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)電機控制MARCCRT機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)風量控制系統(tǒng)給水控制系統(tǒng)和汽溫控制系統(tǒng)汽機側的數字功頻電液控制負荷指令處理裝置負荷指令處理裝置機爐主控制器鍋爐調節(jié)系統(tǒng)燃料量調節(jié)系統(tǒng)送風量調節(jié)系統(tǒng)給水調節(jié)系統(tǒng)汽機進汽閥調節(jié)系統(tǒng)電網頻率機組值班員電網調頻負荷變化率限止出力上下限限止機組出力指令汽機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單元機組協(xié)調控制系統(tǒng)方框圖主控系統(tǒng)的組成任務：〔1〕產生負荷控制指令〔2〕選擇機組負荷控制方式組成：負荷〔功率〕指令處理裝置機爐主控制器負荷指令處理裝置負荷指令運算回路輸入信號：機組值班員手動給定的負荷指令ADSΔf輸出信號：機組負荷指令N0負荷指令處理回路實例圖工作過程：運行人員輸入→負荷率限止→上下限限止→機組負荷出力。〔出力變化率限止〕〔出力變化率限止〕MWAMR．LMT∑≯≮ΔH/Lf(*)P±AMCPTR〔計算機方式〕〔熱應力控制〕CPTRMWH/A運行人員要求負荷指令增減aa→跟蹤方式c負荷急減警報ABΔf(頻率偏差)增減出力下限值出力上限值機組負荷指令圖2負荷指令處理回路實例機組最大可能出力運算回路定義：考慮各種輔機的運行狀況而計算出的機組出力。機組最大可能出力運算回路原理圖機組的允許最大負荷運算回路定義：考慮鍋爐燃燒器等不可測故障時，使鍋爐的實際出力達不到機組功率指令N0的要求，而設置的機組負荷運算回路，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的輸出為機組允許最大負荷信號。運算過程示意圖如下：＜＜∑G0%G100%G50%G±Δ-K±ΔI≯＜ΔH給水泵送風機回轉式空氣預熱器燃燒器50%100%67%33%0%G30%G100%G50%-4%-1%123456燃燒率偏差信號允許最大負荷30318912101114凝結水泵鍋爐循環(huán)泵222513100%24231921機組最大可能出力機組最大可能出力圖3機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機組允許最大負荷運算過程示意圖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%，機組允許最大負荷信號停頓下降，機組穩(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恢復到原位置，返航回路恢復原狀態(tài)。協(xié)調控制系統(tǒng)的根本類型以汽機跟隨為根底的協(xié)調控制系統(tǒng)汽機跟隨特點：功率響應慢，汽壓波動小。以汽機跟隨為根底的協(xié)調控制的特點：設法利用鍋爐蓄熱，允許汽壓在一定*圍內波動。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以汽機跟隨為根底的協(xié)調控制系統(tǒng)以鍋爐跟隨為根底的協(xié)調控制系統(tǒng)構成：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)調控制系統(tǒng)西屋機爐協(xié)調控制方案主控系統(tǒng)組成：負荷指令運算回路；機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〕汽機跟隨1方式〔TURBFLW1〕汽機跟隨2方式〔TURBFLW1〕以鍋爐跟隨為根底的協(xié)調控制方式〔COORDBF〕以汽機跟隨為根底的協(xié)調控制方式〔COORDTF〕負荷指令運算回路(LDC(LoadDemandputer))構造原理功能：將各種負荷要求加工成機組實際可以接收的指令。負荷要求:運行人員設定的機組目標負荷； 電網調度中心遙控目標負荷〔ADS〕； 機組異常工況對目標負荷的修正。LDC原理框圖負荷高/低限設定負荷高/低限設定升荷速度限定運行員設定負荷比擬器目標負荷選擇機組能力估計速率選擇負荷指令限制RB負荷要求RundownRunup積分器負荷指令選擇ADSＢ.ＭＭＷＬＤＣＯＵＴ圖7LDC原理圖(二)、機爐主控制器機爐主控制器是以協(xié)調控制原理為根底建立起來的單元機組主控制裝置，它由鍋爐控制回路和汽機控制回路組成，承受LDC送來的實際負荷指令LDC輸出，經處理后發(fā)出要求機爐協(xié)調響應的鍋爐主控指令B．M和汽機主控指令T．M，同時根據機組的運行狀態(tài)，進展工作方式的自動或手動切換。機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〔機前壓力或稱主汽壓力〕設定信號TP．SP、節(jié)流壓力〔機前壓力或稱主汽壓力〕信號TP、電網頻率校正信號HZ、機組總功率信號MW，根據機組不同工況和運行要求，鍋爐主控B、M和汽機主控T．M可具備不同的工作方式〔共有7種工作方式〕，由此構成LDC不同的運行方式。不同工作方式下的機爐主控制器構造由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關系如表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)或數值，其中，LDC輸出一欄中括號內的值ADS為遠方工作方式〔RemotsMode〕時由負荷指令運算回路來的負荷指令；TPSP一欄中括號內的值對應于滑壓方式的情況；BMO為鍋爐主控制器輸出〔BoilermasterOutnut〕；VLVTP為汽機調節(jié)閥門開度VLV與TPSP值的乘積。表1 各種狀態(tài)與工作方式的對應關系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選擇汽機跟蹤TrueTrueTrue選擇汽機調整TrueTrue選擇鍋爐跟蹤TrueTrueTrue選擇鍋爐調整TrueTrueTrueTrue固定和跟蹤True一、各工作方式下的機爐主控制器1．根本方式〔BaseMode〕負荷參數〔DEH來的負荷基準〕÷LDC輸出=MWΚ負荷參數〔DEH來的負荷基準〕÷LDC輸出=MWΚ≮≯TP、SP=TPATT4固定和跟蹤NMREY汽機不在遠控汽機主控輸出A/M站〔TM〕ATT8固定和跟蹤NMREY鍋爐主控跟蹤燃料總燃料鍋爐主控輸出A/M站NY〔BM〕圖8根本方式下的機爐主控制器2·鍋爐跟隨方式〔BF1〕當鍋爐主控自動和汽機主控手動時，機組將進入鍋爐跟隨1方式，此時，節(jié)流壓力〔機前壓力〕TP及其設定值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，汽機主控信號為LDC輸出信號，這樣由鍋爐調節(jié)機前壓力，汽機保證負荷要求。可以畫出鍋爐跟隨1方式下機爐主控制器的原理框圖，如圖9所示?！隆翷DC輸出=MWΚ≮≯TP、SP=TPAT4固定和跟蹤NMREY汽機主控輸出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方式下的機爐主控制器3、汽機跟隨1方式〔TF1〕當鍋爐主控手動和汽機主控自動時，機組處于汽機跟隨1方式，此時，節(jié)流壓力〔機前壓力〕TP及其設定值TP.SP的偏差信號進入汽機節(jié)流壓力控制器，LDC輸出信號作為功率前饋信號，控制器輸出經汽機主控自動/手動站環(huán)節(jié)，得到汽機主控信號T.M，鍋爐主控信號為LDC輸出信號，即由汽機調節(jié)機前壓力，鍋爐滿足負荷要求。可以畫出汽機跟隨1方式下機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汽機節(jié)流壓力控制器圖10TF1方式下的機爐主控制器4、鍋爐跟隨2方式〔BF2〕這種方式與BF1方式類似，機前壓力仍由鍋爐控制器調節(jié)，LDC輸出信號經電網頻率偏差信號校正后作為其功率前饋信號，仍由汽機保證負荷要求，汽機主控信號為LDC輸出信號。可以畫出鍋爐跟隨2方式下機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方式下的機爐主控制器5·汽機跟隨2方式〔TF2〕TF2方式由汽機調節(jié)機前壓力，LDC輸出信號作為其功率前饋信號，由鍋爐滿足負荷要求，LDC輸出信號經電網頻差信號校正后作為鍋爐主控信號可以畫出汽機跟隨2方式下機爐主控制器的原理框圖，如圖12所示。÷÷Κ≮≯AT4固定和跟蹤NMREY汽機主控輸出A/M站〔TM〕AT8固定和跟蹤NMREY鍋爐主控輸出A/M站〔BM〕∫ΣΔΚTP、SP=TPTP汽機節(jié)流壓力控制器LDC輸出Σ頻率校正圖12TF2方式下的機爐主控制器6、以汽機跟隨為根底的協(xié)調控制方式〔CC-TF〕CC－TF方式仍由汽機調節(jié)機前壓力，LDC輸出信號作為其前饋信號，由發(fā)電機來的實發(fā)功率信號MW與其設定值LDC輸出信號比擬后，偏差信號送入功率控制器，控制器輸出與經電網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節(jié)功率變化，滿足負荷要求?？梢援嫵鲆云麢C跟隨為根底的協(xié)調控制方式下機爐主控制器的原理圖，如圖13所示。ΣΣΚ≮≯Δ∫∑ΚΔ÷Σ∫ΚTP，SPTP汽機節(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方式下機爐主控制器7、以鍋爐跟隨為根底的協(xié)調控制方式〔CC－BF〕這種方式由鍋爐調節(jié)機前壓力，LDC輸出信號經電網頻率偏差信號校正后作為其功率前饋信號，由汽機調節(jié)功率以滿足負荷要求?？梢援嫵鲆藻仩t跟隨為根底的協(xié)調控制方式下機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方式下機爐主控制器AT44固定和跟蹤MRE汽機主控輸出NYA/M站上述BF2、TF2、CC-TF、CC－BF方式中，方案設計有一次調頻功能，DEH來的汽機轉速信號經一函數環(huán)節(jié)f〔*〕，得到頻率校正信號與實際負荷指令LDC輸出相加，使機組參與電網一次調頻，這樣在電網二次調頻之前就可以減小電網頻率變化的幅度，提高機組的負荷適應能力。假設機組處于遠方〔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，只是此時目標負荷由電網調度ADS設定，負荷變化速率由ADS增加／減少速率決定。二、機護主控制器工作方式的切換根據機組狀態(tài)和負荷要求，機組運行中可能要改變工作方式,即從一種工作方式轉換到另一種工作方式，轉換過程中必須防止不必要的擾動.各種工作方式轉換的關系工作方式的轉換有兩種，一種是運行人員手動切換,另一種是自動切換。1、手動切換設計中還考慮了用于實現滑壓／定壓、遠方／就地的方式轉換請求按鍵；鍋爐主控自動／手動操作站“BOILERMASTERA／MSTATION〞；汽機主控自動／手動操作站“TURBINEMASTERA／MSTATION〞。工作方式轉換的方向．根據手動切換關系，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。轉換請求由BMS〔BOILERMASTERA／MSTATION〕和TMS〔TURBINEMSTATION〕進展。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，轉換請求通過“CC－BF〞健和“CC－TF〞健實現。手動切換可以實現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，轉換請求由TMS和BMS兩個操作站實現。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*些條件下實現的，這種強制轉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換，或者是中級方式和高級方式內的方式轉換。節(jié)流壓力〔機前壓力〕信號傳送故障邏輯有效時的自動切換當節(jié)流壓力〔機前壓力〕信號的測量或傳送出現故障時，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，機組均將被強制切換到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制切換是靠“汽機主控切手動〞邏輯和“鍋爐主控切手動〞邏輯同時有效，從而實現汽機主控手動TMS“M〞和鍋爐主控手動BMS“M〞的。這是因為機前壓力TP是一個極其重要的參數，在所有其它工作方式中，它都被作為被控參數，一旦TP信號的檢測或傳送有了故障，機組將由其它工作方式強行自動切換至根本方式。〔2〕機組總功率〔MW〕信號傳送故障邏輯有效時的自動切換當機組總功率〔MW〕信號的檢測或傳送出現故障時，機組總功率信號傳送故障邏輯有效，此時機組工作方式將由高級方式強行切換到中級方式，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，所以將機組強行切換到中級方式．如果機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〕汽機主控100％邏輯有效的自動切換當汽機主控輸出到達了允許的極限時，汽機主控100％邏輯有效，這時強行將機組切換到BF2方式，見圖17，而不管機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汽機主控100％時的自動切換〔4〕返航邏輯有效時的自動切換當鍋爐輔機有故障時，機組負荷能力只能由鍋爐的負載能力決定，返航邏輯有效，機組將自動切換到TF2方式，而不管機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，機組負荷指令LDC輸出將自動切換到跟蹤返航目標值〔RunBac