单元机组给水控制系统设计
给水控制系统分析任务书
一、毕业设计(论文)主要内容汽包水位是汽包锅炉非常重要的运行参数，它是衡量锅炉汽水系统是否平衡的标志，汽包水位控制一直受到很高的重视。
随着锅炉参数的提高和容量的增大，汽包的相对容积减少，负荷变化和其他扰动对水位的影响将相对增大，从而对水位控制系统提出了更高的要求。
给水全程控制可以实现对汽包水位有一个高速度、高稳定性的控制过程,提高系统的调节品质。
这就产生了全程给水控制系统：1. 了解全程给水的概念、任务和要求。
2. 掌握串级PID控制器的原理及设计，掌握串级三冲量给水控制的内外回路和前馈通路的作用。
3. 了解全程给水控制系统方案及控制过程，对给水全程控制系统进行分析及整定。
对给水全程控制系统的单、三冲量系统的切换进行分析，分析三冲量系统与单冲量调节系统之间的切换与跟踪问题。
介绍采用变速泵的给水控制系统，分析给水泵的安全工作区。
4. 设计全程给水控制系统SAMA图，并对机组启动的各阶段进行分析。
分析包括：①25%负荷以前的控制系统设计与分析②25%-30%负荷之间的控制系统分析与设计③30%-x%负荷之间的控制主系统设计与分析④x%-100% 负荷之间的控制主系统设计与分析⑤100%-0%将负荷过程设计与分析⑥调节器之间的无扰切换逻辑设计与分析⑦控制方式的各种切换逻辑的形成⑧各个系统之间的无扰切换逻辑的设计与分析⑨给水RB系统的设计与分析二、基本要求1、针对所研究题目查阅相关文献资料（15篇以上），对论文题目和要求有详细全面的了解，在此基础上完成2000字以上的文献综述。
2、经常向指导老师汇报论文的进展情况，及时与老师沟通，共同探讨论文中遇到的疑难问题。
3、根据任务书中论文主要内容的要求制定论文的整体结构，明确各章节需要完成的主要内容。
按照毕业设计任务书中的进度要求，认真完成任务书中规定的各项任务。
5、查找与论文有关的英文文献，并在规定时间内认真完成文献的翻译，英文文献中的图表需使用绘图软件完成，附在译文中。
单元机组集控运行教案-绪论-单元机组集控运行概述1
锅炉直接向联系的汽轮机组供汽，发电机与变压器直接联系，这种独立单元系统的机组称单元机组。
2.单元机组的特点
单元制系统中任一主要设备发生故障时，整个单元机组都要被迫停止运行，而相邻单元之间不能互相支援；
炉、机、电之间不能切换运行，运行的灵活性较差；
当系统频率发生变化时，汽轮机调节阀门开度随之改变，单元机组没有母管的蒸汽容积可以利用，而锅炉的调节反应周期较长，必然引起汽轮机入口汽压的波动，使得单元机组对负荷变化的适应性较差。
教学重点单元机组集控运行的基本特征单元机组运行管理制度单元机组设备及系统教学难点单元机组的特点单元机组电气设备及系统教学内容及学时分配绪论01概述1学时02单元机组设备及系统学时教学方法或教学手段讲授多媒体讨论板书教学内容教学设计可编辑修改绪论随着国民经济的丌断发展电能的需求丌断增长电力系统丌断扩大在这种形势下单机容量的提高大机组的优先采用已成为电力发展的必然
五、运行管理制度
1.交接班制度
2.巡回检查制度
3.设备定期试验和轮换制度
4.工作票及设备验收制度
5.操作票联系制度
6.岗位责任制
7.电网调度管理条例
0-2单元机组设备及系统
一、锅炉设备及系统
二、汽机设备及系统
三、电气设备及系统
1、同步发电机的基本工作原理
同步发电机是根据导体切割磁力线感应电动势这一基本原理工作的。
二、单元机组集控运行的基本概念及内容
1.集控运行的概念：是在集中控制室集中控制炉、机、电的运行。
2.炉、机、电集中控制的控制对象
锅炉及其燃料供应系统、给水除氧系统、汽轮机及其相应的冷却系统、发电机、变压器组、高低压厂用电及直流电源系统等。
3.单元机组集控运行的内容
200MW单元机组协调控制设计
引言近年来，随着大型发电机组的的日益增多，大容量机组的汽机和锅炉都是采用单元制热力系统。
机、电、炉控制设备都放在单元控制室中，可以说，单元制运行方式简化了热力系统，使蒸汽经过中间再热处理成为可能，提高了机组的热效率。
随着电网容量的增大和对供电质量要求的提高，现代大型单元机组的负荷控制系统无一例外地采用了协调控制系统。
单机元组是由发电机、汽轮机和锅炉组成，共同配合工作来适应电网的负荷要求，并且共同保持机组的稳定运行，不能将汽轮机和锅炉的负荷控制任务分割开来讨论。
大型的机组都是以锅炉、汽轮机组成单元机组方式运行，机、炉之间相互联系紧密，成为一个不可分割的整体，因此，必须将二者作为一个联合的条件对象进行控制，又由于外部负荷变化时，机、炉的动态响应特性差别比较大，控制系统应该考虑两者的特点做适当地分工协调，以提高机组适应负荷变化和保持内部能量平衡的能力，所以协调控制就成为必然的趋势，协调控制系统的控制策略设计直接决定了协调控制系统的调试及控制品质。
单元机组是一个复杂的多变量强耦合控制对象，存在着大滞后、多扰动、时变等特性。
强烈的耦合给系统的控制带来较大的难度，一般通过设计补偿网络来消除和削弱这种相互的关联和耦合，把多变量控制问题转化为多个单变量控制问题来处理。
但是在具体实现时，也会遇到许多的困难，很难做到理想的解耦。
因此，有必要对解耦的理论方法加以必要的改进与简化。
多变量频域理论中的串联补偿法就是一种合理的W成为对角阵实现了各被调量解耦方法，该方法通过补偿网络的串联，使等效对象e的单变量控制。
在实际生产过程中，主要扰动常来自某一方面，对于这类生产过程被控对象，若采用单向解耦，不仅可以大量减少补偿装置，简化系统结构，同时也能取得更好的调节效果。
因此，针对单元机组通过解耦设计来实现协调控制具有重要现实意义。
第一章控制系统概述在生产和科学技术的发展过程中，自动控制起着重要的作用，目前已广泛应用于工农业生产、交通运输和国防建设。
给水系统
给水系统发电厂的给水系统是指从除氧器给水箱经前置泵、给水泵、高压加热器到锅炉省煤器前的全部给水管道，还包括给水泵的再循环管道、各种用途的减温水管道以及管道附件等。
给水系统的主要作用是把除氧水升压后，通过高压加热器利用汽轮机抽汽加热供给锅炉，提高循环的热效率，同时提供高压旁路减温水、过热器减温水及再热器减温水等。
一、给水系统的形式1、低压给水系统由除氧器给水箱经下水管至给水泵进口的管道、阀门和附件组成，由于承受的给水压力较低，称为低压给水系统。
为减少流动阻力，防止给水泵汽蚀，一般采用管道短、管径大、阀门少、系统简单的管道系统。
低压供水管道常分为单母管分段制和切换母管制两种。
单母管分段制是下水管接在低压给水母管上，给水再由母管分配到给水泵中。
这种系统由于系统简单，布置方便，阀门少，压力损失小，故应用比较广泛。
切换母管制是一台除氧器与一台给水泵组成单元，单元之间用母管联络，备用给水泵接在切换母管上。
这种系统调度灵活、阻力小，但管道布置复杂，投资大，多用于给水泵出力与机炉容量匹配的情况。
2、高压给水系统由给水泵出口经高压加热器到锅炉省煤器前的管道、阀门和附件组成，由于承受的给水压力很高，称为高压给水系统。
高压给水管道系统有：集中母管制、切换母管制、扩大单元制和单元制四种形式。
前三种形式的给水管道系统，由于运行调度灵活、供水可靠，并能减少备用泵的台数，在我国超高参数以下机组中普遍采用，如图3-51所示。
它们的共同特点是：①在给水泵出口的高压给水管道上按水流方向装设一个止回阀和一个截止阀。
止回阀用于防止高压水倒流，截止阀用于切断高压给水与事故泵和备用泵的关系。
②为防止低负荷时给水泵汽蚀，在各给水泵的出口截止阀前接出至除氧器给水箱的再循环管，保证在低负荷工况下有足够的水量通过给水泵。
③高压加热器均设有给水自动旁路，当高压加热器故障解列时，可通过旁路向锅炉供水。
④在冷、热高压给水母管之间，设置直通的“冷供管”，作为高压加热器事故停用或锅炉启动时间向锅炉直接供水，机组正常运行时，处于热备用状态。
300MW火电机组给水控制系统的设计.
目录1选题背景 (2)1.1引言 (2)1.2设计目的及要求 (2)2方案论证 (3)2.1方案一 (3)2.2方案二 (4)3过程论述 (5)3.1总体设计 (5)3.2详细设计 (6)3.2.1信号的测量部分 (6)3.2.2单冲量控制方式 (10)3.2.3串级三冲量控制方式 (11)3.3信号监测 (12)3.3.1给水旁路调节阀控制强制切到手动 (12)3.3.2电动给水泵强制切到手动 (13)3.3.3汽动给水泵强制切到手动 (13)3.4工作方式 (13)3.5切换与跟踪 (13)3.5.1切换 (13)3.5.2跟踪 (14)3.6控制器选型 (14)4结论 (14)5课程设计心得体会 (15)6参考文献 (15)1选题背景：1.1引言火电厂在我国电力工业中占有主要地位，大型火力发电机组具有效率高，投资省，自动化水平高等优点，在国内外发展很快，如今随着科技的进步，大型火力发电厂地位显得尤为重要。
但由于其内部设备组成很多，工艺流程的复杂，管道纵横交错，有上千个参数需要监视、操作和控制，这就需要有先进的自动化设备和控制系统使之正常运行，并且电能生产要求高度的安全可靠和经济性。
大型发电单元机组是一个以锅炉，高压和中、低压汽轮机和发电机为主体的整体。
锅炉作为电厂中的一个重要设备，起着重要的作用，根据生产流程又可以分为燃烧系统和汽水系统。
其中，汽包锅炉给水及水位的调节已经完全采用自动的方式加以控制。
给水全程控制系统是一个能在锅炉启动、停炉、低负荷以及在机组发生某些重大事故等各种不同的工况下，都能实现给水自动控制的系统而且从一种控制状态到另一种控制状态的判断、转换、故障检测也常常靠系统本身自动完成。
1.2设计目的及要求本次课程设计的要求是根据大型火电机组的生产实际设计出功能较为全面的300 MW火电机组全程给水控制系统，该控制系统的设计任务是使给水量与锅炉的蒸发量相适应，维持汽包水位在规定的范围内。
单元机组协调控制系统
M
W
实线—一般 直流锅炉；
p
虚线—带分
离器的苏尔
寿直流锅炉
P
t
t
t
图. 直流锅炉动态特性曲线 (a)调节汽门开度扰动；（b）燃料量扰动； (c) 给水量扰动
四、直流炉与汽包炉机组动态特性区别
直流锅炉单元机组的汽水流程如下图所示。在直流 锅炉中，锅炉给水转变为蒸汽的过程是一次性完成的。 锅炉的蒸发量除了受燃烧率影响外，与给水流量直接 有关。当给水流量和燃烧率的比例改变时，锅炉汽水 流程中各个段的界面就发生移动。比如，给水流量减 小，将使蒸发段向给水侧移动，汽水流程中各点的工 质焓值将有所提高，汽温会随之上升。因此，在直流 锅炉单元机组中，还应当把给水流量W和主蒸汽温度或 中间点温度T也做为控制量和被控量。
（3）部分负荷下给水泵的功耗比定压运行时减小。 因为滑压运行时给水压力与机组负荷成正比，在相同的 机组部分负荷条件下，给水泵出口压力比定压运行时要 低得多。例如，某机组在50%负荷下，滑压运行时给水 泵的功耗仅相当于定压运行时的55%。
（4）调峰停机后再启动快，降低了启动损耗。因为 在低负荷下汽轮机的金属温度基本不变，若在机组最 低负荷下打闸停机，可以在较高的金属温度下停机热 备用，如重新热态启动，将大大缩短再启动时间，使 启动损耗相应地降低。例如，一台600MW机组滑压 停机8小时以后再启动，从锅炉点火到带额定负荷仅 需35分钟。使机组的灵活调度能力大为增强。
（3）系统可靠性高。通过设置安全保护系统和采取 一系列可靠性措施，可获得很高的系统可靠性。比如， 当主机或辅机设备故障时，可自动改变控制方式，对实 际功率指令的幅值和变化速率进行改变，并通过相应的 联锁保护，报警显示等措施，保证机组在安全范围内运 行，并维持最佳的工况。
单元机组协调控制系统(一)
CCS: co-ordinate controபைடு நூலகம் system
机组监视参 值班员负荷指令 数、保护
协调控制系统
电网 负荷 要求
电网
炉
汽机
发电机
什么是协调控制系统？
什么是协调控制系统？
► 在机组、电网之间维持能量供求平衡的控制
系统； ► 在机组内部锅炉、汽轮机之间维持能量供求 平衡的控制系统。
1)
► 实现负荷调节方式的控制系统就是协调控制
系统。CCS
三） CCS概述
► 1）CCS的功能和任务 ► 2）CCS的基本组成及相互关系 ► 3）协调控制系统内的信号处理过程
1）CCS的功能和任务
功率调节器+压力调节器
输入：电网负荷指令和值班员负荷指令（通常 为阶跃信号信号）以及机组保护对机组负荷的 要求|功率实测值；主汽压力设定值|实测值。 输出：汽轮机出力给定值（至DEH）和锅炉 的燃烧率给定值（至燃料调节器，引、送风 调节器，给水调节器）。
机组监视参 值班员负荷指令 数、保护 电网 负荷 调度 负荷控制系统
煤、油、风、水主控等
电网
DEH
炉
汽机
发电机
协调控制系统由负荷控制系统与局部控制系统构成
CCS的基本组成
► 负荷控制系统（主控系统） ► 局部控制系统（DEH；FSSS，煤，风，水）
2）CCS的基本组成及相互关系
协 调 控 制 系 统
差，正的压力偏差又使调门关小。最终结果： 调门开大受到抑制。前期，机组能利用锅炉 蓄热增强负荷响应能力，后期蓄热利用完毕 （汽压下降），主汽压信号抑制调门过调， 确保汽压波动幅度不过大。
炉侧特点：
(完整)09第三章 单元机组协调控制系统
协调控制：通过控制回路协调汽轮机和锅炉的工作状 态，同时给锅炉和汽轮机自动控制系统发出指令，以 达到快速响应负荷变化的目的，尽最大可能发挥机组 调频、调峰能力，稳定运行参数。 特别是600MW以上的机组都设置了协调控制系统。 协调控制系统（CCS）（按原电力部自动化协会推荐应 称为：MCS），但习惯原因多数仍使用CCS表示协调控 制系统。 二、协调系统的运行方式 （插图） 协调控制系统在协调机炉运行时共有四种运行方式， 各运行方式都有优缺点，根据实际情况酌情选择使用。 （原则：负荷变动不能使主汽压力变化过大） 1）炉跟机：需要机组进行负荷变化时，首先改变汽机 的负荷，然后在协调系统控制下让炉来稳定主汽压力。 优点：负荷变化快；缺点：机组参数变化大
4）采用前馈信号使跟随方及时动作以避免参数波动。 应该说这一点是协调系统和原来常规仪表的主要区别。 常规仪表就是由于没有这种功能才会在大机组负荷变 动面前“束手无策”。 下面以图3-1为例，了解以下内容： 1）如何看自动控制图（了解各种符号的含义） 2）如何分析自动控制图（自动控制原理） 3）分析协调控制原理
一、符号识别 最好能将符号记录 下来,以便日后查看
补充自动控制图形符号说明：
LAG（英文含义：落后、迟延）--惯性 LIM（limit：限制、限定）--幅值限定 RAMPC—速率限定
汽轮机负荷调节
锅炉负荷指令运
系统：（机主控
算系统：经过此
电路）输入量为
运算单元输出到
发电机+ 功率T和
锅炉调节系统以
自上动边信调菱高两数小出负低入R加入个法为高定被被过限输切备切用的/为号节U形手值个值负的荷值中法的信运手的N比信器值数限限限定出换，换两一自发可中动选信。荷最指选选为减器两号算动模B较号的限值定定定数为：可设个个动生以例时过大上指但某切A择号其，小令A择择输负：个进。信拟器之输表C幅（输的数值限一以备输。，器产如快，面令应时换器中右是数必数函（测线偿器最出荷将或行号信K： 差 出示器 右 入 输 值 时 定般 控 以 入右， 生： 汽 ， 会 传 不 力 间开：选侧要值须值数X量性运是：小。指输 多 加。号自根两作。模：侧。入，，数切制决信）边手不在机否损送大计段关在择输求，大转信矫算自在的右令动据个为拟一）在输当该值换这定号：的动同启温则坏下于算内，输最入机运于换号正等动两信侧。调输输比侧，运入输限设个使中对动度热汽来高会不入小为组行这器进或操快个号节入入较输一行不入定被汽不应机的限限大的的最输中个F行补作速输作器信入侧时能超单轮增力设负数制于。：号限为，超过元机长过备荷值在某，， 个数值（偏差信号） 决定输出调节 信号的大小。
优选MW单元机组给水全程控制系统设计热工课程设计
课程设计说明书内蒙古工业大学课程设计（论文）任务书课程名称：热工控制系统专业课程设计学院：班级：学生姓名：学号：指导教师： 一、题目300MW 单元机组给水全程控制系统设计二、目的与意义本设计是针对“热工控制系统”课程开设的课程设计，是培养学生综合运用所学理论知识分析问题、解决问题的一个重要的教学环节。
通过本课程设计，使学生能更好的掌握热工控制系统的组成、控制方式和控制过程，使学生得到一次较全面、系统的独立工作能力的培养。
三、要求已知条件：（1）单级三冲量给水控制系统方框图如图1-1所示，控制对象的特性参数为：图1-1110.037(/)mm s t h ε--=⋅⋅；30w s τ=；12 3.6(/)K mm t h -=⋅；215T s =调节器的传递函数为：11()(1)T i W s T sδ=+ 学校代码：10128学号：电站汽包锅炉的给水自动控制普遍采用三冲量给水自动控制系统方案。
因此，此次课程设计要求设计的便是采用单级三冲量的300MW单元机组给水全程控制系统。
本文首先介绍了给水自动控制系统的单级三冲量给水控制系统，对其的工作原理和静态特性进行了分析，并对具体的实际控制系统进行了分析和整定。
其次，还对给水调节对象进行了动态特性分析。
最后根据要求设计了300MW单元机组给水全程控制系统，分别分析了给水控制系统的组成及工作原理，包括了给水热力系统简介、给水全程控制系统原理、实例设计、控制过程分析、控制过程中的跟踪与切换等几部分。
关键词：300MW单元机组给水全程控制系统单级三冲量给水调节对象目录第一章给水自动控制系统的整定控制系统整定是根据被控对象的特性选择最佳的整定参数（控制器参数、各信号间的静态配合、变送器斜率等），其中主要是整定控制器参数。
对于一个已安装好的控制系统，各元件特性已经确定的情况下，能否使系统工作在最佳状态主要取决于系统参数整定得是否合适。
[1]调节器的参数可以通过理论计算求得，也可以通过现场试验调整求取。
《热工过程自动控制》课程设计
《热⼯过程⾃动控制》课程设计（注意：保持清洁，设计结束后装订在设计说明书正⽂的第1页）《热⼯过程⾃动控制》课程设计任务书专业⽅向：热能与动⼒⼯程班级：学⽣姓名：指导教师：周数：1学分：1⼀、设计题⽬600MW单元机组直流锅炉给⽔控制系统的组态设计⼆、原始资料1. 控制对象600MW超临界机组直流锅炉给⽔控制系统采⽤两台分别带50%负荷的汽动给⽔泵作为正常负荷下的供⽔，设置⼀台可带50%负荷的电动给⽔泵，作为启动及带低负荷或两台汽动泵中有⼀台故障时作备⽤泵使⽤。
2. 控制要求直流锅炉必须使燃烧率和给⽔量随时保持适当的⽐例。
（1）给⽔流量控制回路仅当锅炉运⾏在纯直流⼯况下，才能对锅炉出⼝的主蒸汽温度起到粗调的作⽤。
为保证锅炉本⾝的安全运⾏，要求任何⼯况下省煤器⼊⼝给⽔流量不低于35%MCR；（2）给⽔泵串级控制回路的副调节器根据给⽔流量偏差输出给⽔泵控制指令，调节各台泵的转速以满⾜机组负荷变化的需要；（3）为保证给⽔泵的运⾏安全，给⽔流量调节阀控制回路通过调节给⽔阀门的开度维持泵出⼝母管的压⼒在适当范围内；（4）汽动给⽔泵再循环阀调节回路需保证通过每台汽泵的流量不低于最⼩允许流量。
三、设计任务1、了解⼤型单元机组控制系统概貌和集散控制系统概貌及其组态原理；2、了解ABB贝利公司Symphony集散控制设备及其重要功能模块的作⽤；3、掌握控制对象（包括⼯艺流程）及控制任务；4、根据控制系统原理进⾏相应集散控制系统的组态设计；给⽔控制系统包括三个部分：（1）给⽔流量指令形成回路（2）汽动给⽔泵转速控制回路（3）给⽔流量调节阀控制回路，可任选其中两部分做组态设计。
5、对所设计的部分进⾏组态分析。
四、建议时间安排课程设计时间安排序号内容时间1 收集资料，学习相关理论知识1天2.5天2 进⾏集散控制系统的组态设计并绘制组态图3 整理报告1天4 答辩0.5天5 合计5天五、成果要求1、课程设计报告（1）字数约5000左右，统⼀⽤A4纸⼿⼯书写，字迹⼯整。
单元机组协调控制系统(CCS)
§7.1 CCS的基本概念(6)
➢ 以锅炉跟随为基础的协调控制方式:
§7.1 CCS的基本概念(7)
➢ 以汽轮机跟随为基础的协调控制方式
§7.1 CCS的基本概念(8)
➢ 综合型协调控制方式
§7.1 CCS的基本概念(9)
CCS 的基 本组 成
➢ CCS
➢ p1/pT信号的微分项整定不受汽轮机控制回路的影响，只需按 机炉对负荷要求响应速度的差异确定参数就可以了。与负荷 指令间接平衡的协调系统相比，锅炉控制回路的前馈信号无 论是动态的还是静态的精度都比较高，整定也比较方便。
§7.3 机炉主控制器(17)
系统分析(2)
➢ 从锅炉内扰来看，当燃烧率自发增加时，pT及p1均升高，因 为p1对燃烧率变化比实发电功率PE灵敏，在汽轮机控制回路 中功率积分项尚未改变时，汽轮机调节器就使汽轮机调节阀 关小，促使p1恢复到与功率给定值相适应的水平。与此同时， 锅炉控制回路接受两个减小PB指令的信号，一个是由于p1恢 复而使p1/pT减小的信号，另一个是负的压力偏差信号（p0pT），所以锅炉侧消除内扰的能力较强。
§7.1 CCS的基本概念(1)
CCS释义： 在单元机组的调节方式中，无论扰动发生在
锅炉侧还是汽轮机侧，都能保证机炉之间能很好 地相互跟随协调运行，同时兼顾负荷和汽压两者 的关系，能在确保机组安全运行的前提下最大限 度地适应负荷需要的调节方式或控制系统。
§7.1 CCS的基本概念(2)
单元机组负荷控制的特点：
协调锅炉、汽轮发电机的运行，在负荷变化较大时，能维持两 者之间的能量平衡，保证主蒸汽压力稳定。
协调机组内部各子控制系统（燃料、送风、炉膛压力、给水、 汽温等控制系统）的控制作用，在负荷变化过程中使机组的主 要运行参数在允许的工作范围内，以确保机组有较高的效率和 可靠的安全性。
单元机组协调控制系统
单元机组协调控制系统概述定义：锅炉和汽机相互配合接受外部负荷指令，共同适应电网对负荷的需求，并保证机组本身安全运行的控制系统。
协调控制系统（CCS）是整个单元机组自动化系统的一个重要组成部分，CCS与FSSS、DEH等的联系如图所示：其组成如下。
发电系统组成：主控制系统锅炉的燃料控制系统风量控制系统给水控制系统和汽温控制系统汽机侧的数字功频电液控制正常运行时，锅炉和汽机控制系统接受来自主控制系统的负荷指令。
主控制系统是协调控制系统的核心部分，有时把主控制系统直接称为协调控制系统。
协调控制系统的方框图如下：主控系统图1 单元机组协调控制系统方框图一、主控系统的组成1、任务：（1）产生负荷控制指令（2）选择机组负荷控制方式2、组成：负荷（功率）指令处理装置机炉主控制器二、负荷指令处理装置（一）负荷指令运算回路输入信号：机组值班员手动给定的负荷指令ADSΔf输出信号：机组负荷指令N0负荷指令处理回路实例图工作过程：运行人员输入→负荷率限止→上下限限止→机组负荷出力。
图2 负荷指令处理回路实例（二）机组最大可能出力运算回路● 定义：考虑各种辅机的运行状况而计算出的机组出力。
● 机组最大可能出力运算回路原理图 （三）机组的允许最大负荷运算回路● 定义：考虑锅炉燃烧器等不可测故障时，使锅炉的实际出力达不到机组功率指令N 0的要求，而设置的机组负荷运算回路，简称返航回路。
● 返航回路的工作过程：（1）正常运行：N 允许=N 最大，4接通6（2）大于5%的燃烧率，积分器2的输出为机组允许最大负荷信号。
运算过程示意图如下：（出力变化率限止）运行人员要求负荷指令负荷急 增 减图3 机组最大可能出力运算回路原理图图4 机组允许最大负荷运算过程示意图偏差信号 最大负荷时间τ燃烧率偏差，τ τ τ τ 0 0 0 0 0U 2U 3U 4U 603U 2、U 3、U 4、U 6分别为积分器2、反向器3、偏置器4和6的输出信号 τ0出现6%燃烧率偏差τ1监控器31动作时间，切换器5将燃烧率偏差信号直接送入偏置器4 τ2燃烧率偏差信号=1%，机组允许最大负荷信号停止下降，机组稳定τ3、故障排除，燃烧率偏差信号＜1%，积分器输入为正值，直至允许最大出力等于最大可能出力。
第1-3热工自动控制系统
热工自动控制系统一、教材热工控制系统华北电力大学边立秀等编中国电力出版社http:〃61.155.6.178/zyf密码：200803Y二、主要参考书0:超超临界机组控制设备及系统肖大雏主编化学工业出版社2007年1.陈来九：热工过程自动调节原理与应用第三章第七章2 .电子书：热工过程自动控制杨献勇主编清华大学出版社3.《热工自动控制系统》华北电力大学李遵基4.《热工自动控制系统》东北电院张玉铎、王满稼三、课程主要内容1 •简单介绍单回路反馈系统(复习)(1)基本调节作用(2)工业调节器(3)调节器参数的整定2.重点介绍电厂热工过程自动控制系统，包括汽温、给水、燃烧自动控制3•介绍单元机组负荷(协调)控制系统(直流锅炉自动控制系统以及单元机组给水全程控制系统) 三、考核方法1.期末考试+平时成绩。
2.平时成绩包括：作业，回答问题，出勤，平时答疑，约占10%第一章概述§ 1-1火电厂自动控制的发展控制方式大致经历了三个发展阶段：1、独立控制：机、炉、电各自独立地进行控制，机、炉、电及重要的辅机各自设置一套控制表盘，它们之间无联系。
调节仪表均为大尺寸的较笨重的基地式仪表，由运行人员进行监视与控制。
国外在20-40年代，我国50年代建造的火电厂属该类型。
2、集中控制：40年代以后，由于中间再热式汽轮机的出现，使锅炉和汽轮机之间的关系更加密切，为了便于机炉的协调运行和事故处理，将它们的控制盘集中安装在一起，对机炉实行集中控制。
集中控制的初级阶段，调节仪表采用电动或汽动单元组合仪表。
50年代后，采用组件组装仪表或以微处理机为核心的数字调节器，对机炉进行集中控制。
3、集散控制系统：这里指火电厂生产过程实现最优控制与速度自动化相结合的多级计算机控制， 60年代至今，国际上火电厂都朝着这一方向发展，近几年从国外引进的火电厂机组已达到这一水平。
N-90 天生港，利港，石洞口Infi — 90Proco ntrolP 合肥二电厂 Mod-300 北仑港 WDPF 望亭利港 MAX1000 外高桥电厂TDC3000 是霍尼维尔(Honey wel)公司的产品。
超临界锅炉单元机组协调控制系统课件
随着系统智能化程度的提高，数据安全问题也日益突出，需要采取 有效的措施保障数据安全。
人员培训
随着系统复杂性的增加，人员培训也面临新的挑战，需要不断提高操 作人员的技能水平。
未来发展的展望
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更加高效、环保的运行
通过不断的技术创新和优化，超临界锅炉单元机 组协调控制系统将实现更加高效、环保的运行。
增强系统稳定性
改进协调控制系统的性能 ，增强超临界锅炉单元机 组的稳定性，减少运行波 动和事故风险。
提升响应速度
提高协调控制系统的响应 速度，以便快速应对各种 工况变化，保证机组安全 、高效运行。
系统优化的方法
先进控制算法
采用现代控制算法，如模糊控制、神经网络控制等，对协调控制 系统进行优化。
模型预测控制
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CHAPTER
超临界锅炉单元机组协调控 制系统的实现
系统实现的步骤
系统设计
根据需求分析结果，设计系统 的架构、模块和接口。
系统测试
对开发完成的系统进行测试， 确保系统功能正常、性能达标 。
需求分析
明确系统需要实现的功能和目 标，分析系统的输入和输出。
系统开发
根据系统设计，编写代码并实 现各个模块的功能。
预测控制技术
超临界锅炉单元机组的参数和特性会随着 运行工况的变化而变化，需要采用自适应 控制技术来适应这种变化。
超临界锅炉单元机组具有大时滞、大惯性 等特性，需要采用预测控制技术来减小时 滞和惯性对控制系统的影响。
系统实现的注意事项
安全性与可靠性
超临界锅炉单元机组是高参数、 大容量的机组，其协调控制系统
超临界锅炉单元机组协调控制 系统课件
目录
CONTENTS
单元机组协调控制系统-(CCS)
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二、协调控制系统分析 1．负荷运算 负荷运算电路只有在协调控制方式下才起作 用,负荷运算的任务可以用一个操作、两个校 正、一个限制来概括。 一个操作是电路的中间部分，通过“操作员 设定”的手动操作单元，运行人员使用鼠标 或键盘可以设定机组负荷的大小。
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两个校正为主汽压力校正和频率偏差校正。 当主汽压力不等于压力给定数值后,由负荷 运算模块最左侧的压力校正支路对机组负 荷进行校正，以保证主汽压力等于给定数 值。当机组频率和电网频率出现偏差后， 由负荷运算模块最右侧的频率偏差校正支 路对机组负荷进行校正，以保证机组输出 负荷和电网的负荷需求相平衡。
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二、汽包锅炉给水控制系统 (一)给水控制的任务 汽包锅炉给水自动控制的任务是使锅炉的给 水量适应锅炉的蒸发量,以维持汽包水位在规 定的范围内，保持给水流量的相对稳定。 (二)给水控制对象的动态特性 主要的扰动有:给水流量W、锅炉蒸发量D、 炉膛热负荷等。
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1．给水流量扰动下水位的动态特性 给水流量是调节机构所改变的控制量,给水 流量扰动是来自控制侧的扰动，又称内扰。 水位控制对象的动态特性表现为有惯性的 无自平衡能力的特点，属于多容无自平衡 能力对象。
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三、协调控制的基本原则
从锅炉燃烧率改变到引起机组输出电功率 变化,其过程有较大的惯性和迟延，如果只 是依靠锅炉侧的控制，必然不能获得迅速 的负荷响应。而汽轮机进汽调节阀动作， 可使机组释放(或储存)锅炉的部分能量，使 输出的电功率有较迅速的响应。因此，为 了提高机组的响应性能，可在保证安全运 行的前提下，充分利用锅炉的蓄热能力， 在负荷变动时，通过汽轮机进汽调
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第五章 单元机组协调控制系统 (CCS) 5.1 协调控制系统的基本概念 大容量机组的汽轮发电机和锅炉都是采用单 元制运行方式。所谓单元制就是由一台汽轮 发电机组和一台锅炉所组成的相对独立的系 统。单元制运行方式与以往的母管制运行方 式相比,机组的热力系统得到了简化，而且使 蒸汽经过中间再热处理成为可能，从而提高 了机组的热效率。
单元机组协调控制系统-毕业设计论文精选全文完整版
可编辑修改精选全文完整版引言单元机组协调控制系统是大型火力发电机组的主要控制系统之一，是实现整个电网调度自动化的基础条件。
由于协调控制系统是一个典型的多输入多输出系统，为了消除耦合作用对整个系统控制效果的影响，根据多变量过程控制系统解耦理论，首先要对控制系统进行解耦。
因此采用解耦理论对单元机组协调控制系统进行分析和设计是一个很重要的方向。
【3】由于高参数，大容量机组的迅速发展，装机容量也日益增多，因此对机组的自动化需求也日益提高。
与其他工业生产过程相比，电力生产过程更加要求保持生产的连续性，高度的安全性和经济性。
单元机组协调控制系统已成为大型单元机组普遍采用的一种控制系统，该系统把自动调节、逻辑控制、安全保护、监督管理融为一体，具有功能完善、技术先进、可靠性高等特点。
在工程应用中，单元机组协调控制系统是在常规机炉局部控制系统基础上发展起来的新型控制系统。
单元机组在处理负荷要求并同时维持机组主要运行参数的稳定这两个问题时，是将机炉作为一个整体来看待的，必须要考虑协调控制，共同响应外界负荷的需求。
它是一个复杂的多变量强耦合控制对象，存在着大滞后、多扰动、时变等特性。
目前新投产项目中国产机组所占比例越来越高，研究国产燃煤单元机组的生产特性，对于实现机组的协调控制，以及机组的安全、稳定、经济运行意义重大。
第一章火电厂燃煤机组简介1.1火电厂锅炉【10】锅炉是利用燃料或其他能源的热能，把水加热成为热水或蒸汽的机械设备。
锅炉包括锅和炉两大部分，锅的原义是指在火上加热的盛水容器，炉是指燃烧燃料的场所。
锅炉中产生的热水或蒸汽可直接为生产和生活提供所需要的热能，也可通过蒸汽动力装置转换为机械能，或再通过发电机将机械能转换为电能。
提供热水的锅炉称为热水锅炉，主要用于生活，工业生产中也有少量应用。
产生蒸汽的锅炉称为蒸汽锅炉，又叫蒸汽发生器，常简称为锅炉，是蒸汽动力装置的重要组成部分，多用于火电站、船舶、机车和工矿企业。
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摘要随着我国电力市场的实际情况和国民经济发展的需要，电站项目向着高参数、大容量的方向发展已成为大势所趋，近年来超临界发电机组在国内得到迅速发展和应用。
超临界锅炉将是国家未来的发展方向，给水系统是其中的重要环节。
超临界直流炉的给水控制技术是目前国内热控领域一个重要的研究课题。
本论文介绍了超临界机组的概况，分析了超临界锅炉的静、动态特性及控制特点与超临界锅炉给水系统的工艺过程，比较分析了亚临界汽包锅炉与超临界直流锅炉给水系统控制的异同，研究了超临界锅炉给水控制策略。
同时针对目前国内普遍使用的600MW超临界直流锅炉的给水控制系统，进行了设计。
设计内容主要包括锅炉干/湿态下给水流量控制的切换、PID模块的手/自动的无扰切换、储水箱水位控制等部分，并对设计SAMA图逐一进行说明。
关键词：超临界直流炉；给水控制系统；燃水比；中间点温度；中间点焓THE DESIGNING ON PLANT UNITFEEDWATER CONTROL SYSTEMAbstractIt becomes a trend that the power station projects go forward to high parameter and large capacity in consideration of china’s actual situation and the demand of the national economic development. In the past years the super-critical unit were applied and developed quickly.The supercritical boiler will be the future nationai tendency, and the water supply system is an important link. The feedwater control of super critical once through boiler is an important study subject in thermal field at present. This paper introduces the general situation of supercritical unit, analyses the static or dynamic characteristics and the control feature of the supercritical boiler . The technological process of supercritical boiler feed water system is analyzed too, Comparative analysis the similarities and differences between the subcritical and supercritical once-through boiler steam drum boiler feed water system control, studies the strategy of the supercritical boiler feed water control. At the same time, designs the 600MW supercritical once-through boiler feed water control system in view of the present domestic universal. Design content mainly includes Boiler feed water flow control under the wet/dry state switch, running state of the switch of hand/auto undisturbed switching of PID module, storage tank water level control, illustrates the design SAMA graph one by one.Key Words：Supercritical once-through boiler; Feedwater control system; Coal to water ratio; Intermediate point’s enthalpy; Intermediate point’s temperature目录摘要 (I)Abstract (II)1 绪论 (1)1.1论文研究的背景和意义 (1)1.2国内外研究动态 (1)1.3论文的主要工作 (2)1.4本章小结 (3)2 超临界直流锅炉概述 (4)2.1超临界机组简介 (4)2.1.1 超临界机组定义 (4)2.1.2 超临界机组在国外的应用 (4)2.1.3 超临界机组在我国的应用 (5)2.2超临界直流锅炉 (6)2.2.1 直流炉的工作原理 (6)2.2.2 超临界直流炉的静态特性 (7)2.2.3 超临界直流炉的动态特性 (8)2.3超临界机组的控制特点 (9)2.3.1 汽包锅炉的控制特点 (9)2.3.2 超临界锅炉的控制特点 (10)2.3.3 超临界直流炉和汽包炉控制系统比较 (10)2.3.4 超临界锅炉的控制任务 (11)2.4超临界锅炉的给水控制系统 (12)2.4.1 锅炉给水控制系统的主要任务 (12)2.4.2 锅炉给水系统的工艺流程 (12)2.5几种常见的超临界锅炉给水控制方案简介 (13)2.5.1 超临界直流锅炉燃水比控制 (13)2.5.2 中间点温度校正的给水控制系统简介 (15)2.5.3 中间点焓值校正的给水控制系统 (16)2.6本章小结 (17)3 600MW超临界机组给水系统控制设计 (18)3.1600MW超临界机组的给水系统设计背景 (18)3.1.1 给水控制系统的指令 (18)3.1.2 给水系统控制方案 (19)3.2600MW超临界机组的给水系统控制方案 (21)3.2.1 给水流量定值形成说明 (30)3.2.2 电泵给水流量调节说明 (30)3.2.3 给水旁路阀水位辅助调节系统调节原理 (30)3.2.4 汽泵给水流量调节说明 (30)3.3600MW超临界机组的储水箱水位调节系统控制方案 (31)3.3.1 储水箱水位补偿说明 (41)3.3.2 储水箱水位控制说明 (41)3.4本章小结 (41)结论 (42)参考文献 (43)致谢 (44)1 绪论1.1 论文研究的背景和意义电力工业在我国国民经济中有着非常重要的作用。
我国电力工业在新的起点上实现了又好又快发展，发电量和电网规模已居世界第一位。
转变发展方式进展明显，电源结构逐步优化，水电装机2.3亿千瓦，年发电量6900亿千瓦时，风电并网运行规模超4500万千瓦，均居世界第一。
技术装备水平显著提高，在大型空冷机组、循环流化床机组应用等方面取得国际领先地位[1]。
超临界锅炉具有发电效率高、负荷适应性强等特点，是中国未来大型锅炉的发展趋势，深入研究并掌握其动态特性是十分重要的。
直流锅炉是指靠给水泵压力，使给水顺序通过省煤器、蒸发受热面、过热器并全部变为过热蒸气的锅炉。
由于给水在进入锅炉后，水的加热、蒸发和水蒸气的过热，都是在受热面中连续进行的，不需要在加热中途进行汽水分离。
因此，它没有自然循环锅炉的汽包。
在省煤器受热面、蒸发受热面和过热器受热面之间没有固定的分界点，随锅炉负荷变动而变动。
直流锅炉的主要优点是它可适用于一切压力，特别在临界压力及以上压力范围内广泛应用。
由于它没有汽包，因此，加工制造方便，金属消耗量小；水冷壁布置比较自由，不受水循环限制；调节反应快，负荷变化灵活；启、停迅速；最低负荷通常低于汽包锅炉[3]。
超临界直流锅炉的这些特点，也决定了其运行调节特性有别于汽包炉，汽温调节与给水控制的配合更为密切。
机组的主要设备之一是锅炉，超临界机组中的锅炉都是直流炉，与汽包炉相比在控制上有其特殊性。
最显著的区别是，在直流炉中没有汽包将给水控制系统与汽温控制系统和燃烧控制系统隔离开来。
给水系统虽然在超临界机组中只是一个子系统，但其在整个机组中发挥着举足轻重的作用。
通过使用，调试引进的国外超临界机组锅炉给水控制策略、供水控制系统的工艺流程，及时归纳、研究探讨和改进以形成我们自己的技术，以及对后面超临界机组仿真系统的开发和超超临界机组控制系统的研究有重要意义。
本文将对直流炉的给水系统进行设计。
1.2 国内外研究动态超临界直流炉的专利方案，是由移居美国的捷克人马克本生在1919年提出的，1923 年德国西门子公司按他的专利建成了第一台实验性超临界机组。
从30年代至60年代，德国、美国、前苏联和日本，先后对超临界机组实验台进行实验，发现超临界机组不仅效率高，而且超临界蒸汽也有一定的优越性。
因而，吸引着生产发展速度快、电力需求急、竞争能力较强的国家如美国、前苏联和日本，大步向前发展超临界机组，先后掌握了先进的超临界技术，而且技术比较成熟，自动控制水平比较高[5]。
梁福余，庄建华在文献[9]中以国华太仓电厂6O0MW超临界机组全程给水系统为对象，对给水控制系统进行了详细分析，提出实现全程给水控制系统的控制策略，在调试过程中，主要进行了逻辑和参数的调整这种控制策略对其他发电厂同类机组实现全程给水自动调节具有一定参考作用，也为完善其他控制系统提供了新的思路。
王玉清，董传敏等在文献[10]中针对超临界直流锅炉对象特性复杂、控制回路间相互耦合，导致实现给水全程控制难度较大。
把机组整个给水过程分为干态模式和湿态模式给水2个阶段，分别采用相应的控制方案。
干态模式用分离器出口焓值校正给水流量指令；湿态模式用最小流量来维持给水流量。
同时，合理采用了前馈、变参数、变结构以及解耦等控制技术，来改善调节品质。
通过现场调试和实际运行表明，焓值能很好地反映燃水比的变化，用焓值校正给水流量对维持过热汽温非常效果比较好。
张秋生，岳建华等在文献[11]中根据超临界直流炉的控制特点及给水控制，分析了目前国内常用的两种控制结构，比较了基于中间点焓值校正和基于中间点温度校正的优缺点，提出了给水超驰控制策略以克服部分特殊工况下常规给水控制策略的不足，工程应用效果良好。
李长青，毕艳洲等在文献[12]中针对超临界机组的控制特点，对淮浙煤电有限公司安徽凤台发电分公司1600MW超临界直流机组给水控制工作原理及其控制策略进行了介绍。