協(xié)調(diào)控制.pptx

1、,第五章 單元機(jī)組協(xié)調(diào)控制系統(tǒng),第五章,單元機(jī)組協(xié)調(diào)控制系統(tǒng),5.1 5.2 5.3 5.4,概述 負(fù)荷指令處理回路 機(jī)、爐主控制器 600MW機(jī)組協(xié)調(diào)控制實(shí)例,1,第五章 單元機(jī)組協(xié)調(diào)控制系統(tǒng),概,述,5.1,一、單元機(jī)組控制 大型機(jī)組都是采用單元制熱力系統(tǒng)，單元機(jī)組是由鍋爐、 汽輪機(jī)和發(fā)電機(jī)聯(lián)合起來共同適應(yīng)電網(wǎng)的負(fù)荷要求。 單元機(jī)組在滿足外部電網(wǎng)負(fù)荷要求,同時(shí)還要求機(jī)組能 夠安全經(jīng)濟(jì)運(yùn)行。 單元機(jī)組的控制是將機(jī)爐作為一個(gè)整體來看待的。然 而汽機(jī)、鍋爐實(shí)際上又是相對(duì)獨(dú)立的，它們通過各自的調(diào) 節(jié)手段，如汽輪機(jī)調(diào)節(jié)閥開度、鍋爐燃燒率，滿足電網(wǎng)負(fù) 荷的要求并保持機(jī)組主要參數(shù)（主蒸汽壓力）的穩(wěn)定，但

2、 它們能力不盡相同，差異較大。需構(gòu)建協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)。 2,第五章 單元機(jī)組協(xié)調(diào)控制系統(tǒng) 二、單元機(jī)組協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)基本構(gòu)成 ADS,P 0,P T,N0,NE,BD,TD,單元機(jī)組,3,單元機(jī)組協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)組成,第五章 單元機(jī)組協(xié)調(diào)控制系統(tǒng),4,第五章 單元機(jī)組協(xié)調(diào)控制系統(tǒng),大型機(jī)組負(fù)荷控制的首要任務(wù): 保證機(jī)組出力適應(yīng)電 網(wǎng)的負(fù)荷變化要求、維持機(jī)組穩(wěn)定運(yùn)行。具體地說就是對(duì) 外保證單元機(jī)組有較快的功率響應(yīng)和有一定的調(diào)頻能力， 對(duì)內(nèi)保證主蒸汽壓力偏差在允許范圍內(nèi)。,機(jī)、爐主控制器主要有兩個(gè)作用：,1）根據(jù)機(jī)組的運(yùn)行條件及要求，選擇合適的負(fù)荷控制方式； 2）接受實(shí)際負(fù)荷指令、發(fā)電機(jī)輸出電功率、主蒸汽壓

3、力給定 值和主蒸汽壓力信號(hào)，并根據(jù)選擇的負(fù)荷控制方式，對(duì)輸出電 功率和主蒸汽壓力進(jìn)行相應(yīng)的控制運(yùn)算，分別產(chǎn)生汽輪機(jī)主控 指令TD和鍋爐主控指令BD，分別送入各自的控制系統(tǒng)。,5,第五章 單元機(jī)組協(xié)調(diào)控制系統(tǒng) 三、機(jī)組負(fù)荷控制系統(tǒng)被控對(duì)象動(dòng)態(tài)特性 從機(jī)組負(fù)荷控制系統(tǒng)角度來看，被控對(duì)象包括：汽輪機(jī)控制系統(tǒng)、 鍋爐控制系統(tǒng)。,單元機(jī)組,6,單元機(jī)組是一個(gè) 存在相互關(guān)聯(lián)的雙 輸入雙輸出的被控 對(duì)象，輸入量為汽 機(jī)調(diào)門開度T和鍋 爐燃燒率（及相應(yīng) 的給水流量）B， 被控量為機(jī)組輸出 電功率NE和主蒸汽 壓力PT。,第五章 單元機(jī)組協(xié)調(diào)控制系統(tǒng),單元機(jī)組的動(dòng)態(tài)特性的 特點(diǎn)：,當(dāng)汽輪機(jī)調(diào)門動(dòng)作時(shí)，,兩個(gè)被控

4、輸出量NE和PT,的響應(yīng)均很快；,當(dāng)鍋爐燃燒率改變時(shí)，,NE和PT的響應(yīng)都很慢。,汽輪機(jī)、鍋爐對(duì)象動(dòng)態(tài) 特性方面存在的較大差 異。,7,= K3 +,T(s) (T4s+1),第五章 單元機(jī)組協(xié)調(diào)控制系統(tǒng) （1）如圖（a）所示，鍋爐燃燒率（及相應(yīng)的給水流量）B擾動(dòng) 下主蒸汽壓力PT和輸出電功率NE的動(dòng)態(tài)特性，一般可用二階慣性環(huán)節(jié) 的傳遞函數(shù)來描述：,2,=,=,K2 (T2s +1)2,K1 (T1s +1),GNB(s) =,GPB(s) =,NE(s) B(s),P T (s) B(s),（2）如圖（b）所示，汽輪機(jī)調(diào)門開度T擾動(dòng)下主蒸汽壓力PT、輸 出電功率NE的動(dòng)態(tài)特性，可根據(jù)階躍響應(yīng)

5、曲線的特征參數(shù)，求相應(yīng)的 傳遞函數(shù)。,T,GPT(s) =,P (s) K4 ,NE(s) K5 K6 T(s) T5s+1 (T6s+1)2 8,9,第五章 單元機(jī)組協(xié)調(diào)控制系統(tǒng) 5 5.2 2 負(fù)荷指令處理回路 負(fù)荷指令處理回路的作用是：對(duì)外部負(fù)荷要求指令進(jìn)行選擇，并根據(jù) 機(jī)組運(yùn)行情況進(jìn)行處理，使之變?yōu)橐粋€(gè)適合于機(jī)爐運(yùn)行狀態(tài)的實(shí)際負(fù)荷 指令N0。同時(shí)根據(jù)發(fā)電機(jī)組的運(yùn)行方式，產(chǎn)生主蒸汽壓力給定值P0。 在機(jī)組正常工況下和異常工況下，負(fù)荷指令的處理是不一樣的。 一、正常工況下負(fù)荷指令處理 在機(jī)組的設(shè)備及主要參數(shù)都正常的情況下，機(jī)組通常接受的外部負(fù) 荷指令有:電網(wǎng)調(diào)度所的負(fù)荷分配指令A(yù)DS(Au

6、tomatic Dispatch System)、值班員的手動(dòng)指令、電網(wǎng)頻率自動(dòng)調(diào)整指令。 1.負(fù)荷指令變化速率限制 ADS指令和就地負(fù)荷指令信號(hào)都近似于階躍信號(hào)，不能為機(jī)組直接接受， 需將階躍信號(hào)處理成以一定斜率變化的斜率信號(hào)，其終值等于負(fù)荷指令 值。 當(dāng)機(jī)組參與調(diào)頻時(shí)，頻差為正，機(jī)組有能力就增加負(fù)荷；頻差為負(fù)，,機(jī)組減負(fù)荷；電網(wǎng)要求機(jī)組具有快速調(diào)頻能力，故調(diào)頻信號(hào)一般不經(jīng)過 復(fù)核變化率限制。,第五章 單元機(jī)組協(xié)調(diào)控制系統(tǒng) 2 2.運(yùn)行人員所設(shè)定的最大、最小負(fù)荷限制 運(yùn)行人員根據(jù)機(jī)組 的狀況，設(shè)定機(jī)組的 最大、最小負(fù)荷，只,f,f,P,0,允許負(fù)荷指令在此范 圍內(nèi)變化。,10,f (x) 正

7、常工況下負(fù)荷指令處理原則性方案,第五章 單元機(jī)組協(xié)調(diào)控制系統(tǒng),二、異常工況下的負(fù)荷指令處理,當(dāng)機(jī)組的主機(jī)、主要輔機(jī)或設(shè)備發(fā)生故障，影響機(jī)組的 實(shí)際負(fù)荷，或危及機(jī)組的安全運(yùn)行時(shí)，就要對(duì)機(jī)組的實(shí)際 負(fù)荷指令進(jìn)行必要的處理，以防止局部故障擴(kuò)大到機(jī)組其 它處，以保證機(jī)組能繼續(xù)安全、穩(wěn)定地運(yùn)行。,單元機(jī)組的主機(jī)、主要輔機(jī)或設(shè)備的故障原因有兩類：,（1）跳閘或切除；如某臺(tái)風(fēng)機(jī)跳閘等，這類故障的來源是明確的，,可根據(jù)切投狀況加以確定。,實(shí)際負(fù)荷指令：RB（RunBack 負(fù)荷返回）；FCB（Fast Cut Back快,速甩負(fù)荷）,（2）工作異常；其故障來源是不明確的，只能通過測(cè)量有關(guān)運(yùn)行參,數(shù)的偏差，間接

8、確定。,實(shí)際負(fù)荷指令：負(fù)荷閉鎖增/減（Block Increse/Block Decrease, BI/BD）；負(fù),11,荷迫生/迫降（Run Up/Run Down, RU/RD）,第五章 單元機(jī)組協(xié)調(diào)控制系統(tǒng),1 1.負(fù)荷返回（RUN BACK）,負(fù)荷返回：是由于輔機(jī)故障引起的甩負(fù)荷或減負(fù)荷。根據(jù)主要輔 機(jī)的切投狀況，計(jì)算出機(jī)組的最大可能出力值。若實(shí)際負(fù)荷指令大 于最大可能出力值，則發(fā)生負(fù)荷返回，將實(shí)際負(fù)荷指令降至最大可 能出力值，同時(shí)規(guī)定機(jī)組的負(fù)荷返回速率。,負(fù)荷返回回路具有兩個(gè)主要功能：,計(jì)算機(jī)組的最大可能出力值；規(guī)定機(jī)組的負(fù)荷返回速率。,1）最大可能出力值的計(jì)算,機(jī)組的最大可能出力由

9、投入運(yùn)行的主要輔機(jī)的臺(tái)數(shù)確定。,12,發(fā)電機(jī)組的主要輔機(jī)設(shè)備有：風(fēng)機(jī)（送風(fēng)機(jī)、引風(fēng)機(jī)、一次風(fēng)機(jī)）、 給水泵（電動(dòng)、汽動(dòng)給水泵）、鍋爐循環(huán)水泵、空氣預(yù)熱器、磨煤機(jī) 以及汽輪機(jī)或電器側(cè)設(shè)備等。因此，發(fā)電機(jī)組的RB有多種。 FSSS系統(tǒng)根據(jù)RB目標(biāo)值將部分磨煤機(jī)切除。送風(fēng)機(jī)RB發(fā)生時(shí)，一 般需要切掉對(duì)應(yīng)側(cè)的其它風(fēng)機(jī)，以保證爐膛壓力穩(wěn)定。發(fā)生RB時(shí)，協(xié) 調(diào)系統(tǒng)自動(dòng)切換機(jī)組的運(yùn)行方式。,第五章 單元機(jī)組協(xié)調(diào)控制系統(tǒng) 2）負(fù)荷返回速率計(jì)算 Y 一般對(duì)于 不同輔機(jī),的跳閘，,Y,要求的負(fù) 荷返回速 率不同。 Y Y,某 600MW 發(fā)電機(jī) 組RB回 路的設(shè) 計(jì)方案,13,Y Y Y Y Y,第五章 單元機(jī)組

10、協(xié)調(diào)控制系統(tǒng),2.快速甩負(fù)荷（FCB）,快速甩負(fù)荷的作用是：當(dāng)機(jī)組突然與電網(wǎng)解列，或發(fā)電機(jī)、汽輪機(jī) 跳閘時(shí)，快速切斷負(fù)荷指令，實(shí)現(xiàn)機(jī)組快速甩負(fù)荷，維持機(jī)組繼續(xù)運(yùn) 行。（負(fù)荷的變化速率要遠(yuǎn)大于RB）,快速甩負(fù)荷通常考慮兩種情況：,電網(wǎng)系統(tǒng)故障，主斷路器跳閘，機(jī)組與電網(wǎng)解列；機(jī)組能帶廠用電,運(yùn)行，即不停爐、不停機(jī)。,發(fā)電機(jī)、汽輪機(jī)跳閘，由旁路系統(tǒng)維持鍋爐繼續(xù)運(yùn)行，即停機(jī)、不,停爐。,設(shè)置FCB的目的是：為了故障消除后能快速并網(wǎng)發(fā)電。,3.負(fù)荷閉鎖增/減（BLOCK I/D）,14,負(fù)荷閉鎖增/減指的是：當(dāng)機(jī)組在運(yùn)行過程中，設(shè)備工作異常（出現(xiàn) 故障）。負(fù)荷指令處理回路對(duì)實(shí)際負(fù)荷指令加以限制，即不讓機(jī)

11、組實(shí) 際負(fù)荷指令朝著超越工作極限或擴(kuò)大偏差的方向進(jìn)一步變化，以防止 事故的發(fā)生，直至偏差回到規(guī)定限值內(nèi)才解除閉鎖。,第五章 單元機(jī)組協(xié)調(diào)控制系統(tǒng),出現(xiàn)下述任一種情況，認(rèn)為設(shè)備工作異常：,1）任一主要輔機(jī)已工作在極限狀態(tài)，比如送風(fēng)機(jī)等工作在最大極限狀,態(tài)；,2）燃料量、空氣量、給水流量等任一運(yùn)行參數(shù)與其給定值的偏差已超,出規(guī)定限值；,導(dǎo)致設(shè)備工作異常的原因： （第二類故障）,燃燒器噴嘴堵塞、風(fēng)機(jī)擋板卡澀、執(zhí)行器連桿折斷、給水調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)故障等。 引起機(jī)組實(shí)際負(fù)荷指令閉鎖的原因主要有：,負(fù)荷BI/BD、主蒸汽壓力BI/BD、燃料BI/BD、給水泵BI/BD、送風(fēng)機(jī) BI/BD、引風(fēng)機(jī)BI/BD、一次風(fēng)

12、機(jī)BI/BD。,4.負(fù)荷迫升/迫降（RU/RD）,當(dāng)采用BI/BD措施后，監(jiān)測(cè)的燃料量、空氣量、給水流量等運(yùn)行參數(shù)中 的任一參數(shù)，依然偏差增大，這樣需采取進(jìn)一步措施，使實(shí)際負(fù)荷指令減 小/增大，直到偏差回到允許范圍內(nèi)，從而達(dá)到縮小故障危害的目的。,15,第五章 單元機(jī)組協(xié)調(diào)控制系統(tǒng),16,第五章 單元機(jī)組協(xié)調(diào)控制系統(tǒng),5.3,汽輪機(jī)、鍋爐主控制器,汽輪機(jī)、鍋爐主控制器的主要作用： 根據(jù)機(jī)組運(yùn)行的條件及要求，選擇合適的負(fù)荷控制方式； 接受負(fù)荷指令處理部分發(fā)出的實(shí)際負(fù)荷指令N0、機(jī)組的輸 出電功率NE、和主蒸汽壓力PT及其給定值P0信號(hào)，通過一定 的運(yùn)算回路，計(jì)算出鍋爐指令BD和汽機(jī)指令TD，以實(shí)

13、現(xiàn)相應(yīng) 的負(fù)荷控制方式，從而完成負(fù)荷控制任務(wù)。 負(fù)荷控制方式可分為兩類：機(jī)爐分別控制方式和機(jī)爐協(xié) 調(diào)控制方式。 17,第五章 單元機(jī)組協(xié)調(diào)控制系統(tǒng) 一、機(jī)、爐分別控制方式 鍋爐跟隨（爐跟機(jī)）方式、汽機(jī)跟隨（機(jī)跟爐）方式、 基本控制方式； 1.鍋爐跟隨（BF）方式 鍋爐跟隨方式的基本工作原理是：由汽輪機(jī)側(cè)調(diào)節(jié)機(jī) 組的輸出電功率，鍋爐側(cè)調(diào)節(jié)汽壓。其控制方案如下：,P T,P 0,NE,N0,特點(diǎn)： a. 對(duì)于燃燒側(cè)擾動(dòng)，造 成的汽壓波動(dòng)較大；,b. 能很好的利用機(jī)組的 蓄熱能力使輸出功率有 較迅速響應(yīng)。 18,第五章 單元機(jī)組協(xié)調(diào)控制系統(tǒng),19,第五章 單元機(jī)組協(xié)調(diào)控制系統(tǒng) 2.汽輪機(jī)跟隨（為TF

14、）方式 汽輪機(jī)跟隨方式的基本工作原理是：由鍋爐調(diào)節(jié)機(jī)組的輸 出電功率，汽輪機(jī)調(diào)節(jié)汽壓。其控制方案如下：,P T,P 0,N0,NE,特點(diǎn)：,汽壓波動(dòng)小。但由于沒 有利用鍋爐的蓄熱能力， 有較大的遲延；因此適應(yīng) 負(fù)荷變化能力差，不利于 帶變動(dòng)負(fù)荷和參加電網(wǎng)調(diào) 頻。,20,第五章 單元機(jī)組協(xié)調(diào)控制系統(tǒng),P 0,NE,N0 P T 21,第五章 單元機(jī)組協(xié)調(diào)控制系統(tǒng),3 3.其他方式,某些特殊條件下，汽輪機(jī)、鍋爐主控制器需要部分或全,部切除自動(dòng)控制，轉(zhuǎn)為手動(dòng)操作。,在機(jī)組的啟動(dòng)或停止階段，以及設(shè)備問題不能承擔(dān)輸出 電功率自動(dòng)控制任務(wù)時(shí)，將輸出電功率自動(dòng)控制作用切除， 轉(zhuǎn)為操作員手動(dòng)操作。,對(duì)于鍋爐跟

15、隨方式，汽機(jī)主控制器切手動(dòng)，而汽壓仍由,鍋爐側(cè)自動(dòng)控制。,對(duì)于汽機(jī)跟隨方式，鍋爐主控制器切手動(dòng)，而汽壓仍由,汽機(jī)側(cè)自動(dòng)控制。,22,第五章 單元機(jī)組協(xié)調(diào)控制系統(tǒng),二、機(jī)爐協(xié)調(diào)控制方式,機(jī)爐協(xié)調(diào)控制根本任務(wù)就在于維持機(jī)組運(yùn)行過程中的能量 平衡，包括機(jī)組輸入能量和輸出能量的平衡，機(jī)爐間能量供 需的平衡，鍋爐內(nèi)部各子系統(tǒng)之間物質(zhì)能量傳遞的平衡等。,能量信號(hào)目前還沒有直接測(cè)量的方法。 解決措施：,(1) 用間接參數(shù)表征這種平衡關(guān)系，如用鍋爐主汽壓力表征 鍋爐和汽輪機(jī)之間能量供求平衡關(guān)系。,這種通過控制間接參數(shù)維持機(jī)、爐間能量平衡的系統(tǒng)，,稱為間接能量平衡系統(tǒng)（IEB） 。,23,(2) 通過構(gòu)造能量平

16、衡信號(hào)，并依此控制機(jī)組的能量輸入， 這種系統(tǒng)稱為直接能量平衡系統(tǒng)（DEB) )。,第五章 單元機(jī)組協(xié)調(diào)控制系統(tǒng),1、間接能量平衡（IEB）控制策略,特點(diǎn)：,應(yīng)用前饋進(jìn)行解耦設(shè)計(jì)。,分類：,單向解耦、雙向解耦。,24,第五章 單元機(jī)組協(xié)調(diào)控制系統(tǒng) (1) 單向解耦策略一,P T,P 0,N0,NE,工作原理：,當(dāng)負(fù)荷指令N0改變時(shí)，汽輪機(jī)主控制,器先改變汽輪機(jī)調(diào)節(jié)汽門開度，從而使 機(jī)組輸出功率NE迅速與N0趨向一致。同,時(shí)，汽機(jī)調(diào)門開度的改變會(huì)導(dǎo)致主汽壓PT 的變化，這時(shí)，汽壓偏差又同時(shí)作用于鍋 爐主控、汽機(jī)主控，同時(shí)調(diào)節(jié)燃燒率和汽 機(jī)調(diào)門開度。一方面，通過燃燒率的改變 及時(shí)補(bǔ)償鍋爐蓄能的變化。

17、當(dāng)汽壓偏差超 過一定死區(qū)時(shí)，汽輪機(jī)側(cè)由功率調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)入 壓力拉回方式，限制汽輪機(jī)調(diào)門的進(jìn)一步 開大，以防止過度利用鍋爐蓄能。 最終，由鍋爐側(cè)保證實(shí)際壓力PT=P0， 由汽機(jī)側(cè)保證NE= N0。 25,第五章 單元機(jī)組協(xié)調(diào)控制系統(tǒng),(1) 單向解耦策略一 關(guān)于死區(qū)非線性函數(shù)：,死區(qū)大小決定了鍋爐蓄熱的利用和限制，當(dāng)壓力偏差小于死區(qū) 時(shí)，壓力偏差對(duì)功率調(diào)節(jié)無影響，以利于機(jī)組充分利用蓄熱； 當(dāng)壓力偏差大于死區(qū)時(shí)，壓力偏差就要限制汽機(jī)調(diào)門的進(jìn)一步,開大。,死區(qū)大小的選擇要兼顧負(fù)荷的適應(yīng)性和機(jī)組運(yùn)行穩(wěn)定性兩個(gè)方,面。,斜率的選擇取決于要求壓力“拉回”的速度，即偏差動(dòng)態(tài)校正,的速度。,一般死區(qū)選擇0.3MPa

18、，斜率為3%-4%Mpa。,死區(qū)的另一個(gè)作用是在調(diào)節(jié)過程后期切除汽機(jī)主控輸入端的壓,力偏差，實(shí)現(xiàn)功率的無差調(diào)節(jié)。,26,第五章 單元機(jī)組協(xié)調(diào)控制系統(tǒng) (1) 單向解耦策略一,特點(diǎn)分析： 從反饋回路來分是以鍋爐跟隨,P T,P 0,N0,NE,方式為基礎(chǔ)的協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)。,27,可以減緩汽壓的急劇變化，但 同時(shí)也減慢了機(jī)組輸出功率的響應(yīng) 速度，實(shí)質(zhì)上是以降低輸出電功率 響應(yīng)性能作為代價(jià)來?yè)Q取汽壓控制 質(zhì)量的提高。 鍋爐燃燒率僅根據(jù)壓力偏差進(jìn) 行控制，在機(jī)組負(fù)荷變化時(shí)，鍋爐 側(cè)只是被動(dòng)地維持主汽壓力，沒有 主動(dòng)適應(yīng)機(jī)組負(fù)荷要求，參與功率 控制。,第五章 單元機(jī)組協(xié)調(diào)控制系統(tǒng) (2) 單向解耦策略二,

19、P T,P0,N 0,NE,工作原理：,當(dāng)負(fù)荷指令N0改變時(shí)，鍋爐,和汽輪機(jī)主控制器同時(shí)動(dòng)作，在,鍋爐燃燒遲延期間內(nèi)，功率偏差 信號(hào)作用于汽輪機(jī)主控制器，改 變汽輪機(jī)調(diào)節(jié)汽門開度，暫時(shí)利 用鍋爐蓄熱使機(jī)組輸出功率及時(shí) 響應(yīng)負(fù)荷需求。 最終，功率給定值由鍋爐主 控改變?nèi)紵?、給水流量等保證， 汽壓給定值由汽機(jī)主控保證。 28,29,第五章 單元機(jī)組協(xié)調(diào)控制系統(tǒng) (1) 單向解耦策略一 關(guān)于補(bǔ)償回路： 補(bǔ)償回路使有上下限幅的非線性信號(hào)，當(dāng)功率偏差超 出一定范圍時(shí)，其補(bǔ)償回路輸出為常數(shù)，防止過分利用鍋 爐蓄熱。 特點(diǎn)分析： 按反饋回路來說，這是以汽輪機(jī)跟隨方式為基礎(chǔ)的 協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)。 鍋爐燃燒率僅根

20、據(jù)功率偏差信號(hào)進(jìn)行調(diào)節(jié)，沒有反應(yīng) 汽壓變化的需求，盡管汽機(jī)側(cè)對(duì)汽壓進(jìn)行了控制，但汽壓 變化說明機(jī)、爐間能量供求失去平衡，更合理的做法是鍋 爐同時(shí)參與對(duì)壓力的控制，隨時(shí)保持機(jī)、爐間能量供求的,平衡。,第五章 單元機(jī)組協(xié)調(diào)控制系統(tǒng) (3) 雙向補(bǔ)償策略,PT,P0,N0,NE,綜合協(xié)調(diào)控制方式實(shí)現(xiàn),“雙向”協(xié)調(diào)，即汽輪機(jī)、,鍋爐主控制指令信號(hào)TD、BD 都是同時(shí)受N和P信號(hào)的,協(xié)調(diào)控制。 綜合型協(xié)調(diào)控制系統(tǒng) 30,第五章 單元機(jī)組協(xié)調(diào)控制系統(tǒng),工作原理： 當(dāng)負(fù)荷指令N0改變時(shí)，機(jī)、爐主控制,器同時(shí)對(duì)汽機(jī)側(cè)和鍋爐側(cè)發(fā)出控制指,PT,P0,N0,NE,令，一方面利用機(jī)組的蓄熱能力暫時(shí) 適應(yīng)負(fù)荷變化的需

21、要，加快負(fù)荷響應(yīng)，,另一方面，改變鍋爐輸入的能量，以 保持輸出能量的平衡。 當(dāng)汽壓產(chǎn)生偏差時(shí)，機(jī)爐主控制 同時(shí)對(duì)汽機(jī)側(cè)和鍋爐側(cè)發(fā)出控制指令， 一反面適當(dāng)限制汽輪機(jī)調(diào)節(jié)汽門開度， 另一方面加強(qiáng)對(duì)鍋爐燃燒率的控制作 用，以補(bǔ)償鍋爐蓄熱的變化。 控制過程結(jié)束后， PT=P0，NE= N0。 特點(diǎn)：具有較好的負(fù)荷適應(yīng)性能和汽壓控制性能，是一種較為合理和完 善的協(xié)調(diào)控制方式。 31,第五章 單元機(jī)組協(xié)調(diào)控制系統(tǒng),2、以能量平衡信號(hào)為基礎(chǔ)的協(xié)調(diào)控制系統(tǒng),該方式的基本出發(fā)點(diǎn)：,(1) 以調(diào)節(jié)級(jí)壓力p1作為汽機(jī)側(cè)能量信號(hào),在任何工況下保證鍋爐輸入能量與汽輪機(jī)需求能量相適應(yīng)。,由汽輪機(jī)原理可知，調(diào)節(jié)級(jí)壓力p1可

22、以代表進(jìn)入汽輪機(jī),的實(shí)際蒸汽流量，所以通常都以p1作為汽輪機(jī)耗汽量的測(cè)量,參數(shù)。,p0,pT,N0,NE,第五章 單元機(jī)組協(xié)調(diào)控制系統(tǒng) (1) 以調(diào)節(jié)級(jí)壓力p1作為汽機(jī)側(cè)能量信號(hào),缺點(diǎn)：,無法克服燃燒率的自發(fā)擾動(dòng)。 例如：燃燒率增加時(shí)，會(huì)使主,f (x),p1, P,蒸汽壓力pT上升， pT上升會(huì)使 調(diào)節(jié)級(jí)壓力p1上升， 如果將p1 作為鍋爐指令的前饋信號(hào)，會(huì) 使鍋爐主控指令BD進(jìn)一步增 大，從而進(jìn)一步增大燃燒率， 形成正反饋。,原理圖,改進(jìn)措施： 對(duì)調(diào)節(jié)級(jí)壓力p1信號(hào)進(jìn)行修正。,第五章 單元機(jī)組協(xié)調(diào)控制系統(tǒng) 2、以調(diào)節(jié)級(jí)壓力p1/ pT作為汽機(jī)側(cè)能量需求信號(hào) 由于鍋爐側(cè)擾動(dòng)對(duì)主蒸汽壓力,pT

23、和汽輪機(jī)調(diào)節(jié)級(jí)壓力p1有相似的,影響，如燃燒率自發(fā)增加時(shí)， pT,p0,pT,N0,NE,和p1同時(shí)改變，但是其比值保持不 變。,f (x),p1 pT, P,可以有效克服鍋爐燃燒率的變 化。 實(shí)際上，理論分析和試驗(yàn)研究表 明，在定壓運(yùn)行時(shí)， p1/ pT與調(diào)門開,度之間是線性關(guān)系，汽輪機(jī)能量需求 可以由p1/ pT表示。 缺點(diǎn)：如果在滑壓運(yùn)行時(shí)，則p1/ pT與調(diào)門開度之間不再是線性 關(guān)系，不能正確表示汽輪機(jī)的能量需求。,0 p i,0 p i,1 p,第五章 單元機(jī)組協(xié)調(diào)控制系統(tǒng),p1,pT,3、以調(diào)節(jié)級(jí)壓力 作為汽機(jī)側(cè)能量需求信號(hào),汽輪機(jī)需求能量的表示：,式中：,pT,p1調(diào)節(jié)級(jí)壓力 p

24、T主蒸汽壓力,p0主蒸汽壓力設(shè)定值,用該信號(hào)可以無論在定壓、滑壓運(yùn)行時(shí)正確代表汽,輪機(jī)的能量需求，且不受鍋爐燃燒率的影響。,35,第五章 單元機(jī)組協(xié)調(diào)控制系統(tǒng),N0,NE,能量平衡信號(hào)作為前饋的,p1 pT,3、以調(diào)節(jié)級(jí)壓力,ip0 作為汽機(jī)側(cè)能量需求信號(hào) p1 p0 pT,工作過程： 當(dāng)要求汽輪機(jī)增加負(fù),f (x), , P,1,pp0/p T,荷時(shí)，汽輪機(jī)主控制迅速 開大調(diào)節(jié)汽門，一方面使 調(diào)節(jié)級(jí)壓力p1上升，另一 方面使主汽壓力pT下降， 比值p1/ pT增大，進(jìn)一步使 能量需求信號(hào)增大。從而,一種以能量平衡信號(hào)為前饋信號(hào)的協(xié)調(diào)控制方案,使鍋爐燃燒率的過量增加，,以補(bǔ)充鍋爐損失的蓄能。,

25、0 p i,第五章 單元機(jī)組協(xié)調(diào)控制系統(tǒng),p1,pT,3、以調(diào)節(jié)級(jí)壓力 作為汽機(jī)側(cè)能量需求信號(hào),特點(diǎn)：,(1)機(jī)組的功率由汽輪機(jī)控制，具有爐跟機(jī)的特點(diǎn)，機(jī)組對(duì)外界的,負(fù)荷響應(yīng)性好。,(2)采用了一個(gè)代表汽輪機(jī)組能量需求的信號(hào)。這個(gè)信號(hào)作為機(jī)、 爐間的協(xié)調(diào)信號(hào)，或稱為能量平衡信號(hào)，控制鍋爐的輸入量， 保證任何工況下內(nèi)部能量供需的平衡,(3)能量平衡信號(hào)反映了汽輪機(jī)對(duì)鍋爐的能量需求，為機(jī)爐之間動(dòng) 態(tài)過程中協(xié)調(diào)控制兩個(gè)控制回路的工作提供了一個(gè)比較直接的 能量平衡信號(hào)，用該能量信號(hào)作為鍋爐控制回路的前饋信號(hào)， 無論是動(dòng)態(tài)和靜態(tài)的精度都比較高。,(4)在消除內(nèi)擾方面，無論是鍋爐內(nèi)擾，還是汽輪機(jī)內(nèi)擾，能力

26、都,較強(qiáng)。,第五章 單元機(jī)組協(xié)調(diào)控制系統(tǒng),5.4,600MW機(jī)組協(xié)調(diào)控制實(shí)例,一、系統(tǒng)總體介紹 協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)與前面介紹的相同。負(fù)荷控制系統(tǒng)由負(fù)荷指 令處理回路和汽輪機(jī)/鍋爐主控制器兩部分構(gòu)成，汽輪機(jī)/鍋爐主控 制器發(fā)出的控制指令最終形成鍋爐指令和汽輪機(jī)指令。 二、負(fù)荷指令處理回路 中心調(diào)度所的負(fù)荷指令A(yù)DS信號(hào)；,運(yùn)行人員負(fù)荷指令；,本機(jī)接受的負(fù)荷指令為：,汽輪機(jī)轉(zhuǎn)速； 調(diào)頻回路投入需滿足三個(gè)條件：機(jī)組在協(xié)調(diào)方式下、頻率信號(hào)完好、運(yùn)行人 員按下調(diào)頻回路投入按鈕。 38,第五章 單元機(jī)組協(xié)調(diào)控制系統(tǒng) 目標(biāo)負(fù)荷指令生成,39,目標(biāo)負(fù)荷指令生成回路相應(yīng)切換邏輯信號(hào)構(gòu)成,第五章 單元機(jī)組協(xié)調(diào)控制系統(tǒng) 考慮到鍋爐和汽輪 機(jī)對(duì)于負(fù)荷指令的 響應(yīng)速度，需要