第十章 火力发电厂大型单元机组的自动控制
第十章 火力发电厂大型单元机组的自动控制
第十章
火力发电厂大型单元机组的自动控制
§10-1 大型单元机组的生产过程及其对控制的要求 §10-2 单元机组负荷控制系统 §10-3 燃烧过程的控制系统 §10-4 锅炉给水控制系统 §10-5 蒸汽温度控制系统
过程控制
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火力发电厂大型单元机组的自动控制
§10-1 大型单元机组的生产过程及其对控制的要求 大型单元发电机组是由锅炉、 大型单元发电机组是由锅炉、汽轮发电机和辅助设 备组成的庞大的设备群。锅炉的产热、 备组成的庞大的设备群。锅炉的产热、汽机的做功及发 电机的发电协调配合完成发电生产。 电机的发电协调配合完成发电生产。由于其工艺流程复 杂，设备众多，管道纵横交错，有上千个参数需要监视、 设备众多，管道纵横交错，有上千个参数需要监视、 操作或控制， 操作或控制，而且电能生产还要求有高度的安全可靠性 和经济性，因此， 和经济性，因此，大型机组的自动化水平受到特别的重 视。
过程控制
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T
PT
H
µ
N
单元制机组 热力发电过程
过程控制
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火力发电厂大型单元机组的自动控制
最重要的控制系统 1. 单元机组负荷控制系统 2. 燃烧控制系统 3. 汽包水位控制系统 4. 汽温控制系统
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§10-2 单元机组负荷控制系统 负荷控制系统的控制任务是：在保持主汽压力P 负荷控制系统的控制任务是：在保持主汽压力 T 稳定的前提下，紧密跟踪电网对机组负荷的要求。 稳定的前提下，紧密跟踪电网对机组负荷的要求。 负荷对象特性： 负荷对象特性：
控制系统原理图
AF
AF + pv0 PI F(x) ∑ Gp(s) pv
火电厂智能自动控制的技术路线
火电厂智能自动控制的技术路线汁算机分散控制系统（DistributedControl System-DCS）在发电厂中已经普及应用，我们国家DCS的硬件水平早就跻身世界先进行列，但在机组控制应用软件方面与先进工业国家相比还是有明显的落差。
1985年，从先进工业国家引进的350MW及以上等级燃煤机组中设计有数字式智能自动化系统（DIASYS-Digitallntelligent Automatic System） , APS （Automatic Procedure Start-up / Shut-down-机组程序自动启停系统）和 FCB （FCB- Fast Cut Backe-锅炉快速减岀力）功能作为DCS热工控制的标准配巻。
一、先进控制的内涵现代大型火电燃煤机组热工自动控制的头上有两颗耀眼的明珠，一个是APS,另一个就是FCB。
两者都采用现代控制理论构建了髙度自动化和智能化的控制功能。
1.APSAPS是依托DCS能够在燃煤机组规左的运行区间内分阶段递进导引热工控制系统完成机组启动或停止的自动程序控制，是现代电厂髙度自动化、智能化的标志。
这是因为，想要实现APS,所有参与APS的热工控制必须具有“一键启停”的基本能力，APS的先进控制令MCS、SCS、CCS等热工控制系统的工作方式、控制策略和逻辑模块在智能化方面有了脱胎换计的变革。
APS因DSS （每日启停）方式应运而生，因APS而极大地提髙了机组的热工自动化水平，智能化的热工自动控制成就了 APS,相得益彰，促进了燃煤机组的安全、经济运行。
APS也就成为评价电厂生产技术管理、热工控制和机组运行水平髙低的一种标准。
即便电厂不是DSS运行方式，APS同样值得大力推广应用。
2.FCB机组在高于锅炉最低稳燃负荷工况下正常运行时，因汽轮发电机组（内部）或电网（外部）突发故障造成发电机与电网解列，甩掉全部对外供电实发功率，但锅炉尚未发生 MFT （Master FuelTrip-主燃料跳闸）的瞬间，用以快速减少锅炉出力维持“发电机解列带厂用电”或“停机不停炉”运行方式且过程中能确保热力参数不超过保护动作值的超驰控制功能。
火力发电厂自动控制
火力发电厂自动控制
• AVC • 自动电压控制系统 • AVC主站—PMU —发电厂子站上位机—发电 厂子站下位机—AVR
火力发电厂自动控制
CCS 协调控制系统
火力发电厂自动控制
RB
快速甩负荷 • 由于重要辅机故障，机组出力收到限制，为保 证设备安全快速降负荷至设备出力允许范围内 的功能。 RB分类 磨煤机RB 非磨RB：给水泵RB、风机RB、空预器RB
自动控制系统的分类
• 闭环控制系统
• 输出信号与输入信号之间存在反馈回路， 对控制偏差进行修正。
火力发电厂自动调节的特点
• 调节量与执行器的非线性 • 不同控制系统之间的相互影响 • 多个控制系统组成的自动控制体系
火力发电厂自动控制
• AGC • 自动发电控制系统 • AGC主站—PMU —发电厂子站—CCS
火力发电厂自动控制
杨生虎 2014-09-28
自动控制
自动控制的定义： 自动控制是指脱离人的直接干预，利用 控制装置使被控对象的工作状态按照预定 的规律运行。 自动控制系统的组成： 测量单元、变送单元、控制器、执行器、被 控对象。
自动控制系统的分类
• 开环控制系统 • 系统的输出端与输入端不存在反馈回路，
火力发电厂典型自动控制系统
1.过热度校正调节器(范围±150T/H) 2.校正范围，设定值跟据负荷产生4~20℃，同 时根据负荷应对应的减温水量修正±3℃， 运行可偏置-5~10℃ 3.在负荷小于130MW、给泵全手动、中间点 温度坏时、非磨RB（RB结束20MIN）时不起 作用
火力发电厂典型自动控制系统
• 给泵切手动条件： • 泵未运行 • 给水指令与实际流量偏差超过150T/H（RB 旁路） • 勺管指令与反馈偏差超10%（RB旁路）
10《单元机组集控运行》课程教学大纲韩东太
课程编号：0805310117USCO《单元机组集控运行》（The unit set control operation）课程教学大纲32学时 2学分一、课程的性质、目的及任务《单元机组集控运行》是能源与动力工程专业的选修课。
通过本课程的教学，使学生掌握大型火电机组启停、运行调整及事故处理的基本原理和基本操作技能，适应火力发电企业单元机组集控运行生产岗位对毕业生基本理论知识和操作技能的实际需要，能胜任火电厂单元机组生产运行岗位的工作。
二、适用专业能源与动力工程专业三、先修课程锅炉原理汽轮机原理泵与风机自动控制技术四、课程的基本要求掌握大容量单元机组的启动、停止的基本程序，了解火电厂主要控制系统得基本原理及运行方式。
本课程的特点在于内容涵盖了本专业所有专业课程的内容，内容多、范围广，并应对火电厂的实际系统有一定程度的熟悉。
五、课程的教学内容（一）课堂讲授的教学内容1. 机组的启动和停运机组启停特点和方式，配汽包锅炉的单元机组冷态启动，配直流炉的单元机组启动，启动中几个问题，热态滑参数启动，单元机组的停运。
2. 机组的运行调整锅炉运行调节，汽轮机的运行监视，发电机、主要变压器的监视和维护，大容量火电厂机组调峰。
3. 单元机组的控制调节系统单元机组负荷调节方式，单元机组负荷控制系统，单元机组的运行控制方式，单元机组主控系统实例，汽轮机电液调节。
4. 顺序控制——自动操作汽机的局部顺序控制系统，锅炉的局部顺序控制系统，炉膛安全监视系统，锅炉吹灰顺序控制。
5. 单元机组的事故处理及联锁保护单元机组的事故特点与处理原则，单元机组故障及其处理，单元机组的连锁保护。
六、学时分配表七、主要参考书1．章德龙．单元机组集控运行．北京，水利电力出版社，19932．罗万金．电厂热工过程自动调节．北京，水利电力出版社，19912．陈庚．单元机组集控运行．北京，中国电力出版社，2008八、考核方式（包括作业、测验、考试等及其所占比例）本课程考核采用考试或考查方式。
自动控制技术在火电厂中的应用
自动控制技术在现代大型火力发电厂中的应用综述自动控制技术在现代大型火力发电厂中的应用一．电厂自动化的现状与发展自动化随着电力事业的发展，机组容量的增大，火电厂热工自动化程度不断提高，热工监控范围不断扩大，使得热工自动化设备和系统在火电机组安全经济运行中的作用愈来愈显得重要。
本文简述了电厂热工自动化的基本内容，发展历程，浅析了分散控制系统的成就与现状和电厂热工自动化的发展趋势。
自动化技术是一种运用控制理论、热能工程技术、智能仪器仪表、计算机技术和其他信息技术，对热力学相关参数进行检测、控制，从而对生产过程实现检测、控制、优化、调度、管理、决策，达到确保安全、增加产量、提高质量、降低消耗、减员增效等目的的综合性高新技术。
二、电厂自动化的基本内容火电厂自动化的范围极其广泛，包括主机、辅助设备、公用系统等的自动化，大致可以分为五个基本内容。
1．自动检测（测量与显示）2．自动调节（模拟量控制）3．顺序控制（开关量控制）4．自动保护三、自动控制技术在现代大型火力发电厂中的应用1. 自动发电控制系统（automatic generation control System，AGC）由于调速器为有差调节，因此对于变化幅度较大、周期较长的变动负荷分量，需要通过改变汽轮发电机组的同步器来实现，即通过平移调速系统的调节静态特性，从而改变汽轮发电机组的出力来达到调频的目的，称为二次调整。
当二次调整由由电网调度中心的能量管理系统来实现遥控自动控制时，则称为自动发电控制（AGC）。
2. 厂级实时监控信息系统（Supervisory Information System in Plant Level，简称SIS）SIS是发电厂的生产过程自动化和电力市场交易信息网络化的中间环节，是发电企业实现发电生产到市场交易的中间控制层，是实现生产过程控制和生产信息管理一体化的核心，是承上启下实现信息网络的控制枢纽。
•实时处理全厂经济信息和成本核算•竞价上网处理系统•实现全厂生产过程监控•实现机组之间的经济负荷分配•机组运行经济评估及运行操作指导3. 单元机组协调控制系统（coordination control system，CCS）协调控制是基于机、炉的动态特性，应用多变量控制理论形成若干不同形式的控制策略，在机、炉控制系统基础上组织的高一级机、炉主控系统。
自动控制在火电厂中的燃烧控制
自动控制在火电厂中的燃烧控制燃烧控制是火电厂运行的关键环节之一，合理的燃烧控制可以保障锅炉的安全、高效运行。
随着科技的进步和自动化技术的应用，自动控制系统在火电厂的燃烧控制中扮演着越来越重要的角色。
本文将以火电厂燃烧控制为背景，介绍自动控制在火电厂中的应用及其优势。
一、自动控制系统的构成火电厂燃烧控制的自动控制系统主要包括传感器、执行机构、控制器和监控系统等组成部分。
1. 传感器：传感器是自动控制系统中的输入设备，用于感知燃烧过程中的关键参数，如燃烧温度、压力、燃料流量等。
传感器将这些参数转化为电信号，以供控制器进行处理和判断。
2. 执行机构：执行机构是自动控制系统中的输出设备，用于根据控制器的指令对燃料供给、空气调节等进行控制。
执行机构包括阀门、调节器等，通过改变燃料和空气的流量，实现燃烧的自动调节。
3. 控制器：控制器是自动控制系统中的核心部分，负责接收传感器信号、分析处理数据，并根据设定的控制策略产生相应的控制指令。
控制器可以采用模拟控制或数字控制，根据具体情况选择合适的控制算法，从而实现对燃烧过程的精确控制。
4. 监控系统：监控系统是自动控制系统中的重要组成部分，用于实时监测和记录燃烧过程中的各项参数，并将其显示到操作界面上。
监控系统可以提供火电厂运行状态的实时反馈，便于运行人员及时了解燃烧过程的情况，及时调整控制策略。
二、自动控制系统的优势相比手动控制，自动控制系统在火电厂的燃烧控制中具有以下优势：1. 精确性：自动控制系统可以根据丰富的传感器数据和精确的控制算法，实时调整燃烧参数，确保燃烧过程处于最佳状态。
相比人工操作，自动控制系统的精确性更高，可以更好地满足锅炉的燃烧需求。
2. 稳定性：自动控制系统能够实时对燃烧过程进行监测和调节，根据实际情况调整燃料供给和空气调节，保持燃烧负荷的平稳运行。
采用自动控制系统可以有效地减少燃烧波动，提高火电厂的稳定性和可靠性。
3. 安全性：火电厂的燃烧过程涉及到高温、高压等危险因素，采用自动控制系统可以避免操作人员直接接触到危险环境，减少操作风险。
火电机组热工自动控制系统
过程控制
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喷水调节阀 减 温 器 去汽机 烟气 I级过热器 汽 包 II级过热器
省 煤 器 W 给水调节阀
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二、动态特性分析
w
D B
非沸腾式省煤器炉
H
H
H
1. 非自衡，虚假水位（气泡体积变化产生虚假水位） 2. W 对H的影响惯性大，虚假水位小；D对H的影响惯 性小，虚假水位大； B对H的影响惯性最大，虚假水位 小。
过程控制
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过程控制
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火力发电厂大型单元机组的自动控制
KW - K D Hr H D D0 KH
讨论：
（1）若KW=KD （2）若KW>KD （3）若KW<KD
H Hr D0 D
特点：具有单冲量和双冲量控制的优点，但对比值参
数要求严格。
过程控制
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D
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燃烧控制系统这三个系统的构成可以有不同的组合方式：
通常采用：
燃料控制——维持蒸汽压力稳定；
送风控制——保证燃烧过程的经济性；
引风控制——维持炉膛压力稳定，保证燃烧的安全性。
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二、 汽压调节对象的动态特性
pT μ B
+
f1(x)
＜
× + PI
+
Σ
V
G
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速度级压力
火电厂中的单元机组集控运行
火电厂中的单元机组集控运行摘要：随着社会的发展和科技的进步，火电厂是人类和社会电力需求的主要来源。
文章的目的是通过对热电联产机组运行集中控制的探讨和分析，改进热电联产热能技术，提高热电联产集中控制技术的效率，提高热电联产机组运行的效率，使火电厂能更好地满足人民日益增长的用电需求。
关键词：火电厂机组集中控制课题探讨1 中央单元运行控制技术1.1 火电厂及机组集中控制技术火力发电厂简称火电厂，其发电原理主要是煤等可燃物充分燃烧产生蒸汽，蒸汽带动汽轮发电机组工作，从而将动能转化为电能。
热电联产机组运行集中控制技术主要是一种新型的综合控制技术，即自动运行的DCS（分布式控制系统）管控系统。
该技术可以在火电厂开发、生产、运营过程中及时有效地控制生产线，充分发挥其卓越的管控作用。
将现代网络信息技术引入对热电联产机组运行的集中控制，不仅可以保证生产模式的自动化，而且对热电联产管理模式的改进也有很大的贡献。
火电厂区块运行集中控制技术主要由数据与信息通信、安全防御和控制优化集中三部分组成，相互关联、相辅相成。
1.2 集中控制技术的控制手段火电厂机组集中控制技术基本上是一种集中控制技术，主要用于火电厂发电所必需的机械设备的集中控制和管理：锅炉、汽轮机、发电机、各种辅机等，控制火力发电厂的日常能源需求。
为了满足火电厂对蒸汽的需求，保证汽轮机发电机组正常发电，对煤等燃料和水量的实时监测、跟踪和调整是必不可少的。
热能的产生，需要将火电厂机组运行集中控制所涉及的机械装置作为一个完全统一的整体来处理，以提供更优化、更高效的运行控制系统。
因此，集中控制管理、自动化运行管理和程序化运行管理是火电厂机组运行集中控制技术的重要措施。
2 火电厂机组运行集中控制存在的问题2.1 过热汽温度系统的控制问题在热电联产机组集中控制和运行过程中，超超临界锅炉过热汽温的调节方式一般有三种：增减给水量或给煤量、过热一二级减温水调整和调整燃尽风左右偏差。
自动控制系统在火力发电厂中的应用
自动控制系统在火力发电厂中的应用自动控制系统是指通过传感器、执行器和控制器等设备，对生产过程中的物理量进行采集、处理和控制的一种技术系统。
在火力发电厂中，自动控制系统起到了至关重要的作用。
本文将就自动控制系统在火力发电厂中的应用进行探讨。
一、引言随着工业化进程的不断推进，火力发电厂作为一种重要的能源供应方式，已经被广泛使用。
然而，火力发电厂的运行需要保证燃料的燃烧效率、锅炉的稳定运行、排放的合规性等方面的要求，这正是自动控制系统的优势所在。
二、火力发电过程中的自动控制系统火力发电过程可以分为燃烧系统、汽轮机系统和辅助系统三个主要部分，下面将详细介绍自动控制系统在这三个部分的应用。
1. 燃烧系统中的自动控制燃烧系统是火力发电厂的核心部分，自动控制系统在其中起到了关键的作用。
自动控制系统可以通过监测燃料供给、燃烧温度、压力等参数，实现燃烧过程的自适应控制和优化。
通过自动控制系统，可以有效减少燃料消耗和排放，提高燃烧效率和环保性能。
2. 汽轮机系统中的自动控制汽轮机系统是将燃烧释放的热能转化为机械能的关键部分，自动控制系统在其中起到了协调和保护的作用。
自动控制系统可以对汽轮机的负荷、温度、转速等参数进行实时监测和调节，确保汽轮机在安全稳定的工况下运行。
3. 辅助系统中的自动控制火力发电厂的辅助系统包括给水系统、排烟系统、灰渣处理系统等，这些系统对于火力发电的稳定运行至关重要。
自动控制系统可以对这些辅助系统的水位、温度、压力等参数进行监测和控制，确保各个辅助系统的协调和正常运行。
三、自动控制系统的优势及挑战自动控制系统在火力发电厂中的应用具有以下优势：1. 提高生产效率：自动控制系统可以实现对生产过程的实时监测和控制，确保生产的高效率和稳定性。
2. 降低成本：通过自动控制系统，可以减少人工操作和能源消耗，从而降低生产成本。
3. 提高安全性：自动控制系统可以对危险环境进行实时监测，及时发现并处理潜在的安全隐患。
自动控制在火力发电中的应用
自动控制在火力发电中的应用火力发电是一种常见的发电方式，通过燃烧煤、天然气等燃料产生热能，再将其转化为电能。
在火力发电过程中，自动控制技术起着至关重要的作用。
本文将讨论自动控制在火力发电中的应用，并探讨其带来的优势和挑战。
一、火力发电的自动控制系统火力发电的自动控制系统包括监控与数据采集、信号传输与处理、控制与调节等几个方面。
首先是监控与数据采集部分，通过安装传感器和仪表，实时监测燃烧系统、蒸汽循环系统、排烟系统等参数，如温度、压力、流量等。
这些数据将被传输到控制室的系统主机中进行处理和存储，供后续分析和控制使用。
其次是信号传输与处理部分，利用现代通信技术，将监测到的数据传输给控制室的计算机，然后进行数据处理和分析，从而为下一步的控制决策提供依据。
最后是控制与调节部分，根据计算机处理的结果，通过执行器和阀门等设备，对燃烧设备、汽机调速装置、给水泵等进行自动调节和控制。
二、自动控制在火力发电中的优势1. 提高生产效率：自动控制系统能够实时监测和调节各种参数，确保设备始终处于最佳运行状态。
通过自动调整燃料供应量、提高燃烧效率以及优化能量转化过程，可以提高火力发电的效率，减少能源浪费。
2. 提高安全性：自动控制系统能够实时监测热力设备和管道的状态，一旦发现异常情况，能够及时作出响应并采取相应的措施。
这有助于防止事故的发生，保障工作人员和设备的安全。
3. 降低人力成本：相比手动操作，自动控制系统可以大大减少人工干预的需求，降低了人力成本。
同时，减少了操作人员的劳动强度和操作失误的风险。
4. 提高环境友好性：自动控制系统可以提高火力发电过程中的燃烧效率，减少燃料的消耗量和排放的污染物，从而降低对环境的影响，更加环保。
三、自动控制在火力发电中的挑战1. 系统复杂性：火力发电的自动控制系统设计复杂，需要综合考虑燃烧系统、蒸汽循环系统、电气系统等多个方面的因素。
对于系统的设计、实施和维护都提出了较高的要求。
2. 数据处理与分析：自动控制系统需要处理和分析大量的数据，对计算机的性能和算法的选择有一定要求。
大型火电机组自动控制系统
（1）以锅炉跟随为基础的协调控制方式(BFCC) 51
• 可减缓汽压的急剧变化 • 减慢了输出电功率的响应速度 • 实质：降低输出电功率响应性能，换取汽压控制质量的提高。 兼顾电功率和汽压两方面的控制质量。
52
（2）以汽轮机跟随为基础的协调控制方式(TFCC) 53
• 电功率响应加快 • 汽压偏差加大 • 实质：以加大汽压动态偏差来换取功率响应速度的提高。 兼顾电功率和汽压两方面的控制质量。
29
3 蒸汽输出部分 过热器 不考虑传热关系，可看作为比例环节
Rp主dsh、-蒸过p汽T热-汽管器包道管压道力流阻G 、入力g主量；(蒸是s)D汽D-， 锅压流炉力p 出输。d量出(s是蒸D )汽汽 (轮流sp )机量T 耗；(汽s)量 DT。R 1sh
传递函数为 Cm-蒸汽管道的容量系数。
GK(s)D(sp )T (D s)T(s)C 1 ms
39
2 主控系统与机、炉调节系统的关系 • 主控制系统相当于机炉调节系统的指挥机构，起上位控制作用。 • 机炉调节系统对于主控制系统相当于伺服机构，起下位控制的作 协调控制系统：主控制系统和锅炉、汽轮机各自的调节系统的总称。
40
四、单元机组负荷控制对象的动态特性 输入量：燃料调节机构开度μB、调门开度μT 输出量：单元机组的输出电功率PE和汽轮机前主蒸汽压力pT。
D Q(hshw)Q B
当DQ>D（锅炉输出蒸汽量）时，多余蒸汽量在锅炉中储藏起来，使汽包压力pd变化。
DQhs hwQBKQQB
28
Dz-锅炉的储藏热量D （用Q流量D单位表D示z） ； DCK
dpd dt
CK-锅炉蓄热系数；D-锅炉输出蒸汽量。
或
传递函数
火电厂单元机组自动控制系统.ppt
第十章 汽包锅炉蒸汽温度自动控制系统
第一节 引 言 第二节 串级过热汽温控制系统 第三节 采用导前汽温微分信号的双回路过热汽
温控制系统 第四节 过热汽温分段控制系统 第五节 300MW单元机组过热汽温控制系统实例 第六节 再热汽温自动控制系统
第一节 引 言
一、过程汽温控制的任务
维持过热器出口蒸汽温度在允 许范围内，并且保护过热器， 使管壁温度不超过允许的工作 温度。
（1）双回路系统转化为串级系统来看待时，其等效主、副 调节器均是PI调节器。因此，双回路系统的副回路，其 快速跟踪和消除干扰的性能不如串级系统；在主回路中， 串级系统的主调节器可具有微分作用，故控制品质也比 双回路系统为好，特别对于惯性迟延较大的系统，双回 路系统的控制质量不如串级系统。
（2）串级控制系统主、副两个控制回路的工作相对比较独 立，因此系统投运时的整定、调试直观方便，而双回路 控制系统的两个回路在参数整定时相互影响，不易掌握。
二、控制系统的分析 1. 改善控制对象的动态特性
单回路系统
1. 改善控制对象的动态特性
2. 双回路系统是串级控制系统的变形
等效主调 等效副调 各参数对系统性能的影响
三、控制系统的整定
（一）补偿法 （二）等效为串级控制系统进行整定 （三）采用高、低速回路分离法进行整定
四、两种汽温自动控制系统的比较
二、过热汽温控制对象的 动态特性
1. 蒸汽流量（负荷）扰动下 特点：有滞后，有惯性，有自平衡能力 ，
且τ/Tc较小。
根据传热方式分： 过热器可分为对流式和辐射式。
屏式过热器
二、过热汽温控制对象的动态特性
2. 烟气热量扰动下 特点：有迟延、有惯性、有自平衡能力。
3. 减温水量扰动下
过程控制-10-火力发电厂大型单元机组的控制.
为了克服以上问题，除了依据汽包水位以外，有时也可以根据蒸 汽 流量和给水流量的变化控制给水阀，将能获得良好的控制效果。
K2 K1
T2
对象为非最小相位（存在位于复平面右半平面的零
点）的条件为
T0
K2 K1
T2
0
汽包水位的单冲量控制
L 汽包液位 受控变量
蒸汽
G 锅炉进水 控制变量
汽 包
适于小型锅炉，水在汽包内停留时间
长，负荷变化小，假水位不显著时。
省 煤 器
给 水
LC
汽包水位的单冲量控制
单冲量控制系统存在三个问题： ① 当负荷变化产生虚假液位时，将使控制器反向错误动作；
系统分解：（1）锅炉汽包水位的控制； （2）锅炉燃烧系统的控制； （3）过热蒸汽系统的控制。
锅炉设备的控制问题
控制系统
被控变量
操纵变量
控制目的
锅炉给水控制系统 锅炉汽包水位
给水流量 锅炉内生产的蒸汽和给水的物料平衡
锅炉燃烧控制系统
蒸汽压力 烟气成分 炉膛负压
燃料流量 送风流量 引风流量
蒸汽负荷的平衡 燃烧的完全和经济性 锅炉运行的安全性
过热蒸汽控制系统 过热蒸汽温度 喷水流量
过热蒸汽的温度和安全性
10.2 单元机组控制系统
锅炉跟踪方式 汽机跟踪方式 机炉协调方式
10.2.1 锅炉跟踪方式
B
10.2.2 汽机跟踪方式
B
10.2.3 机炉协调控制方式
火电厂中的自动控制调节共21页文档
•
6、黄金时代是在我们的前面，而不在 我们的 后面。
•
7、心急吃不了热汤圆。
•
8、你可以很有个性，但某些时候请收 敛。
•
9、只为成功找方法，不为失败找借口 (蹩脚 的工人 总是说 工具不 好)。
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Hale Waihona Puke 10、只要下定决心克服恐惧，便几乎 能克服 任何恐 惧。因 为，请 记住， 除了在 脑海中 ，恐惧 无处藏 身。-- 戴尔． 卡耐基 。
▪
26、要使整个人生都过得舒适、愉快，这是不可能的，因为人类必须具备一种能应付逆境的态度。——卢梭
▪
27、只有把抱怨环境的心情，化为上进的力量，才是成功的保证。——罗曼·罗兰
▪
28、知之者不如好之者，好之者不如乐之者。——孔子
▪
29、勇猛、大胆和坚定的决心能够抵得上武器的精良。——达·芬奇
▪
30、意志是一个强壮的盲人，倚靠在明眼的跛子肩上。——叔本华
谢谢！
21
大型火电机组的现代控制技术
大型火电机组的现代控制技术自动化是现代化的重要内涵和标志。
建立在微处理器基础上的新一代工业过程自动控制系统——分散控制系统DCS（Distributed Control System）为工业自动化提供了强有力的软件、硬件平台。
一、大型火电机组自动控制系统1.数据采集系统（DAS，Data Acquisition System）凡配备有计算机的机组，一般都包括DAS，其基本功能主要有数据采集，生产过程显示，报表打印，异常数据报警，数值计算，历史数据存储等。
随着信息系统网络的发展，DAS信息可以方便地与厂级或网级管理信息系统MIS（Managementlnformation System）相联，提高了信息处理的自动化水平，为现代化企业管理奠定了基础。
2.单元机组协调控制系统（CCS，Coordinated Control System）锅炉和汽轮发电机组组成单元机组运行时，锅炉和汽轮发电机组共同适应电网负荷变化的需要，又共同保持机组安全稳定运行的控制系统被称为单元机组协调控制系统，简称CCS。
3.汽轮机数字电液控制系统（DEH，DigitalElectro-Hydraulic Control System）DEH是以微机装置作为数字控制器，通过电液转换驱动液压执行机构的汽轮机控制系统。
主要由电源、液压执行机构和危急遮断系统组成，用以将来自调节系统及汽轮机保护系统的电信号转换成对汽阀的操作调节作用。
4.顺序控制系统（SCS，Sequence Control System）顺序控制是按照规定的时间或逻辑的顺序，对多个终端控制元件进行一系列操作的控制方式。
它的作用取决于前面某些操作的执行结果或生产过程中某些条件的实现。
顺序控制在火电厂中用于煤粉制备系统、输煤系统、补给水处理系统、循环水系统等辅助系统及主要辅机控制。
5.炉膛安全保护监控系统（FMS，Boiler Burner Management System）它是用来保证锅炉燃烧系统中各设备按规定的操作顺序和条件安全启停、切投，并能在危急工况下，迅速切断进入锅炉膛的全部燃料，保证锅炉安全，防止爆燃等破坏性事故发生的安全保护和顺序控制装置。
火力发电厂大型单元机组工艺特点及其对控制系统的要求
火力发电厂大型单元机组工艺特点及其对控制系统的要求业界领先的tempo评估服务高分段能力，高性能贴片保险丝专为oem设计师和工程师而设计的产品使用安捷伦电源，赢取ipad2samtec连接器完整的信号来源每天新产品时刻新体验完整的15a开关模式电源火力发电厂是一个能源转化的工厂。
它把煤、油等一次能源－化学能，转化成通用性广、效率高的二次能源－电能。
产品(电能)无法储存，发电、供电和用电同时完成，而且要求速度快、质量高。
火力发电机组是由锅炉、汽轮机和发电机三大主机及其众多辅助设备组成。
锅炉的任务是生产蒸汽，即把煤、油等燃料的化学能转化成具有一定压力和温度的蒸汽的热能；汽轮机把蒸汽的热能转化成机械能；而发电机则把机械能转化成电厂的最终产品－电能。
由此可见，大型单元机组的特点就是已连续生产，安全、经济运行非常关键。
特别就是随着机组容量的减小，参数的提升，系统更加巨大繁杂。
通常存有数千甚至上万个参数须要监控、操作方式和掌控，而且多种运转方式和转换关系并使掌控对象特性多样。
锅炉和汽轮机做为蒸汽的供需两方，须要维持一定的能量均衡，否则就毁坏了正常运转。
而锅炉对机组负荷变化的积极响应具备很大的惯性，从冷却指令发生改变至蒸汽压力变化存有很大的落后和惯性。
相对而言，汽轮机的惯性必须太少得多，这就使单元机组对负荷的适应能力与维持汽压平衡之间的矛盾越来越注重。
因此，火力发电厂大型单元机组控制系统的设计主要着重于掌控、报警、监测、维护四大功能，缩写camp。
为了同时实现这些功能，大型单元机组通常必须备有如下控制系统：数据采集监测系统通常具备以下功能：◆crt显示功能(如系统图、趋势曲线、测量值列表显示、棒形图显示等)◆越限报警(每一项参数都可以设置越限报警值，一旦参数越限，则进行声光报警)◆制表功能(如定期报表，经济指标报表、历史记录报表等)◆事故序列列印及事故缅怀功能(自动列印事故出现的经过以及该事故前后的有关数据，以便分析事故出现原因和经过)◆性能计算功能(例如计算汽机效率、锅炉效率、热耗、空予器效率、给水泵效率、制粉电耗、厂网电率等)◆操作方式指导功能(按照运转规程的顺序，在机组怠速时为操作者提供更多操作方式指导)总之，数据采集就是整个机组的信息中心，提供更多实时、可信、快速、客观的工况记录，为设备的安全运转、经济运行提供更多有力的依据。
大型火电厂电气自动化控制技术
大型火电厂电气自动化控制技术摘要：随着火电厂的不断发展，其自动化控制需求也越来越强烈，运用电气自动化控制技术以解决生产运营中的一些难题，已经是大势所趋。
尤其是对大型火电厂而言，出于运行效率、生产安全性及运营成本方面因素的考虑，使得其对电气自动化控制技术的应用需求也更为迫切，合理对电气自动化控制技术进行应用，能切实有效的提高运行效率，降低事故风险，为火电厂的运营管理提供技术支持作用。
本文则以此为出发点，围绕电气自动化控制技术展开分析，重点探讨了其在大型火电厂中的应用。
关键词：大型火电厂；电气自动化；自动化控制技术火电厂承担着火力发电的重要任务，在实际的运行过程中，涉及到较多电气设备的运转，对设备的控制一直以来都是一个重要难题，以往所采用的人工控制办法比较落后，控制效率与效果不佳，无法满足现阶段火电厂生产工作的需要，采用电气自动化控制技术以提高控制效率和效果，已经是势在必行。
尤其是随着近些年来电气自动化控制技术的不断成熟，也为火电厂电气控制的自动化升级提供了技术条件，在这样的情况下，如何更好对电气自动化控制技术进行应用，也成了一个重要课题。
1.电气自动化控制技术及其应用价值分析电气自动化控制技术是集计算机技术、通信技术、控制技术等多种技术于一体技术，其通过通信网络、传感器、控制器等几部分，实现对电气设备的自动控制、监测和管理等方面功能，在保证设备控制效率的同时，能够提高系统的可靠性和安全性。
大型火电厂生产任务中，涉及到的电气设备类型与数量较多，对电气自动化控制技术的应用需求比较强烈，综合来看，电气自动化控制技术的应用价值主要体现在以下几个方面：1.1提高可靠性电气自动化控制技术的应用，使得火电厂发电系统设备运行状态得以被实时监测，促使其能够根据实际需要自动进行各种参数的调节，如电压、电流调控等，从而保证火电厂发电系统的稳定运行，减少系统故障概率，提高系统的可靠性。
1.2能效优化电气自动化控制技术在火力发电能效优化方面，有着无与伦比的优势，其通过对设备状态及负载情况的监测，在智能算法的作用下，对火电厂发电系统能效进行优化，保持发电系统最佳运行参数，实现高能效发电，减少发电过程中不必要的能源浪费问题，提高能源利用效率[1]。
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Gpμ(s) GNμ(s) GpB(s)
锅炉
汽机
N
PID
B
GNB(s)
N
特点：机组稳定性好， 但系统响应速度慢。
过程控制
第十章
火力发电厂大型单元机组的自动控制
3. 机炉协调方式
炉调
PT B
PID
μ
PS 机调
N0
锅炉
N
汽机
N
GNμ(s) Gpμ(s) GNB(s)
以炉跟机为基础的双 向补偿协调控制系统
+
pv0
F(x)
PI
∑
Gp(s)
pv
G
前馈—反馈控制 控制系统结构图
过程控制
第十章
火力发电厂大型单元机组的自动控制
采用热量信号的燃烧控制系统
D PT Pb d dt Σ Q2 D f(x) Pf0 Pf
PTs
_
√￣
+
PI
_
PI
+
_ PI f2(x)
+
＞
Qr PI B
f1(x)
＜
变比例带
× + PI
第十章
火力发电厂大型单元机组的自动控制
以机跟炉为基础的单向解耦协调控制系统
+ _N 0 NE
PD
K DTD S 1 TD S
ΔP N0-NE _ + P0 _ 汽机控制器
锅炉控制器 + + 锅炉 μB
PT
μT (b)
汽 机
过程控制
P1
第十章
火力发电厂大型单元机组的自动控制
直接平衡协调控制系统
N0
控制方案： 1. 锅炉跟踪方式（炉跟机）
机调 炉调 PT B
PID μ GNμ(s) N
Gpμ(s)
锅炉
汽机
N
PID B
GNB(s) GpB(s) pT
特点：系统响应速度快，但机组稳定性差。
过程控制
第十章
火力发电厂大型单元机组的自动控制
2. 汽机跟踪方式（机跟炉）
炉调
PID μ pT
机调 PT B
pT
PID
B
GpB(s)
过程控制
第十章
火力发电厂大型单元机组的自动控制
以炉跟机为基础的单向解耦协调控制系统
+ N0 _ NE
锅炉控制器
+ 汽机控制器 _ + P0-PT PT (a) μT 汽机
P0
_
锅炉 μB
过程控制
第十章
火力发电厂大型单元机组的自动控制
以炉跟机为基础的单向解耦协调控制系统
PD
第十章
火力发电厂大型单元机组的自动控制 H H0 Δ PI
5. 串级三冲量控制
D
H
D
W
∑
W
Δ PI μ
控制系统结构图
过程控制
第十章
火力发电厂大型单元机组的自动控制
§10-5 蒸汽温度控制系统
1. 动态特性
D、Q w
T
T
自衡的慢对象
过程控制
第十章
火力发电厂大型单元机组的自动控制
2. 控制方案
（1）导前微分控制
÷ P0 + △ _ I D + _ △
NE
I
P _
D ×
∑
+ △ PI
∑ 锅炉 μB
PT μT 汽机
过程控制
第十章
火力发电厂大型单元机组的自动控制
§10-3 燃烧过程的控制系统
燃烧控制的基本任务：
（1）维持蒸汽压力稳定；——燃料控制
（2）保证燃烧过程的经济性；——送风控制 （3）维持炉膛压力稳定； ——引风控制 燃烧控制系统由三个子系统构成：
过程控制
第十章
火力发电厂大型单元机组的自动控制
§10-1 大型单元机组的生产过程及其对控制的要求 §10-2 单元机组负荷控制系统 §10-3 燃烧过程的控制系统 §10-4 锅炉给水控制系统 §10-5 蒸汽温度控制系统
过程控制
第十章
火力发电厂大型单元机组的自动控制
§10-1 大型单元机组的生产过程及其对控制的要求
Pb
控制系统结构图
过程控制
第十章
火力发电厂大型单元机组的自动控制
3. 送风控制系统
控制系统原理图
B
μV K PI Gp(s)
V
μV
比值控制
控制系统结构图
过程控制
第十章
火力发电厂大型单元机组的自动控制
控制系统原理图
B × K × D 燃料品种 μV μV PI Gp(s) V
控制系统结构图
过程控制
PI
f(x) 燃油量 ∑ IB _ + ＜ PI A × _ ＞ PI
∑
√￣
σPO
PI K
∑
PI
≮≯
G B0 给煤量 V 送风量
Vm1
Vr
V1
V2 层燃料 风量
引风量
磨一次 风量
热风量 一次 风量
给煤机转数为反馈信号的燃烧控制系统
过程控制
第十章
火力发电厂大型单元机组的自动控制
§10-4 锅炉给水控制系统 1. 动态特性
θ1 θ2 d/dt ∑ θs Δ PI μ θs
（2）串级控制
θ1 Δ PI θ2
Δ PI
μ
过程控制
第十章
火力发电厂大型单元机组的自动控制
过程控制
第十章
火力发电厂大型单元机组的自动控制
过程控制
第十章
火力发电厂大型单元机组的自动控制
第十章
火力发电厂大型单元机组的自动控制
T
PT
H
μ
N
单元制机组
热力发电过程
过程控制
第十章
火力发电厂大型单元机组的自动控制
最重要的控制系统
1. 单元机组负荷控制系统
2. 燃烧控制系统
3. 汽包水位控制系统 4. 汽温控制系统
过程控制
第十章
火力发电厂大型单元机组的自动控制
§10-2 单元机组负荷控制系统
w
D
H
H
非自衡，虚假水位
气泡体积变化造成虚假水位
过程控制
第十章
火力发电厂大型单元机组的自动控制
2. 单冲量控制
D
H0 +
H
H Gc(s) Gp(s)
控制系统原理图
W
特点：结构简单，但虚假水位将导致系统振 荡加剧。
过程控制
第十章
火力发电厂大型单元机组的自动控制
3. 双冲量比值控制
D
D
H
K1
+
流量调节
V _
+
V
+ Σ G
过程控制
速度级压力
Pr P1 I × PI σP _ n ∑
第十章
给煤机转速
火力发电厂大型单元机组的自动控制
一次风温 P1 f(x) _ ∑
送风量磨一次风量 Vm1 O2% V ∑ ∑ ∑/n
给煤机转速指令
n0 Vm1 ÷ _
一次风压
Pf Pfo _
PI
Qm1
磨煤机温度 θm0 Pv Pv10 n 1 θm _ PI _ P
负荷控制系统的控制任务是：在保持主汽压力PT 稳定的前提下，紧密跟踪电网对机组负荷的要求。
负荷对象特性：
pT μ N
μ
N
Vs
B
B
pT
过程控制 μ
第十章
火力发电厂大型单元机组的自动控制 N μ GNμ(s) Gpμ(s) N
GNB(s)
B pT B GpB(s) pT
多变量对象
过程控制
第十章
火力发电厂大型单元机组的自动控制
大型单元发电机组是由锅炉、汽轮发电机和辅助设
备组成的庞大的设备群。锅炉的产热、汽机的做功及发
电机的发电协调配合完成发电生产。由于其工艺流程复 操作或控制，而且电能生产还要求有高度的安全可靠性 和经济性，因此，大型机组的自动化水平受到特别的重
杂，设备众多，管道纵横交错，有上千个参数需要监视、
视。
过程控制
第十章
火力发电厂大型单元机组的自动控制
过程控制
第十章
火力发电厂大型单元机组的自动控制
控制系统原理图
B f(x) × B PI f(x) D V PI Gp1(s) Gp2(s) O2
控制系统结构图
过程控制
第十章
火力发电厂大型单元机组的自动控制
4.引风控制系统
pv pv0
控制系统原理图
AF
AF
PI f(x) + ∑
锅炉控制器
P0 +
_
P0-PT
汽机控制器
_ +
+ N0 _ NE
锅炉 μB
PT
μT 汽机 (b)
过程控制
第十章
火力发电厂大型单元机组的自动控制
以机跟炉为基础的单向解耦协调控制系统
+ _N 0 NE
ΔP N0-NE _ + P0 _ 锅炉控制器 PT 锅炉 μB (a) μT 汽 机 汽机控制器
过程控制
燃料控制、送风单元机组的自动控制
1. 汽压调节对象的动态特性
pT μ
μB
pd
μg
D pd pT
Vs
B
D pT
自衡对象
过程控制
第十章
火力发电厂大型单元机组的自动控制
2. 燃料控制系统
控制系统原理图
D
ΔB