超超临界直流机组协调控制系统
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超超临界直流炉
超超临界直流炉控制特性介绍
1.超超临界直流锅炉由于没有储能作用的
汽包环节，汽水容积小，锅炉蓄能小。
一方面由于蓄能小负荷调节的灵敏性好，可以实现机 组的快速启停和负荷调节；
另一方面由于蓄能小，在外界负荷变动时汽压反映很 敏感。因此机组变负荷性能较差，保持汽压困难。
超超临界直流控制炉特性介绍
几种控制方式
当下列条件满足时，机组控制方式为 “BH（干态）”
锅炉处于干态运行方式。 给水控制自动未投入（所有给水泵自动未
投入）。 汽机主控可以在自动或手动
超超临界机组协调控制策略原理示意图
f（负荷指令） 一次调频
AGC 负荷设定 运行设定 值处理
速率限制
运行设定
实发功率
高 负荷设定 锅炉惯
一过 出口 温度 限制
分布 减少 燃水 比
燃水比 调节器
Σ
Σ
各级温度偏 差加权数校 正
汽机主 控调节 器
主汽 压调 节器
负荷设定与实发功率偏差 负荷设定
实际过热度 分离器压力
Σ
分离器温度
Σ
末过出口 温度校正
运行设定偏差 理论过热度
电泵旁Baidu Nhomakorabea阀控制器
锅炉输入指令 给水设定f3（x） Σ
锅炉输入变化率指令
几种控制方式
当下列条件满足时，机组控制方式为“BF （干态）”
锅炉处于干态运行方式 煤主控自动投入。 水燃比自动投入。 给水控制自动投入。 无RB信号。 汽机主控不在自动。 功率信号和主汽压信号正常。
几种控制方式
当下列条件满足时，机组控制方式为“BI （干态）”
锅炉处于干态运行方式。 不在“BF（干态）”方式。 不在“CC（干态）”方式。 给水控制自动投入。 汽机主控可以在自动或手动
由负荷设定 产生滑压曲线，经过实际工况修正、锅炉延时蓄热补偿、速 率限制后送人压力Pl调节器。实际工况修正主要针对高压加热器退出的工况， 依据省煤器人口温度和锅炉负荷(燃料需求指令)对压力设定值进行修正。 3.汽轮机主控PI调节器：
汽 轮 机主控(P1调节器):设定值以负荷设定经延时(锅炉惯性时间)的信号为 主，加上么Δp超限后的修正值，这使得汽轮机调门在响应功率指令的同时兼 顾了汽压变化，加速机组趋于稳定。 4.锅炉输入指令：
积，其差值作为PID计算的过程量,PID输出的结果就是煤种校正系数BTU,并
设置BTU高低限为1.2和0. 8。实际上就是将实际煤种修正为锅炉设计煤种。
超超临界直流炉控制特性介绍
5. 在直流炉工艺结构中，一般均采用直吹 式制粉系统，从给煤、制粉、送粉到燃烧 环节，具有大的纯迟延和大的滞后特性，
因此燃烧系统成为机组的又一个控制难点
几种控制方式
当下列条件满足时，机组控制方式为 “CC（干态）”：
锅炉处于干态运行方式 水燃比自动投入。 煤主控自动投入。 给水控制自动投入。 无RB信号。 汽机主控自动投入。 功率信号和主汽压信号正常
使超超临界机组出现出很强的多参数非线 性特性
超超临界直流炉控制特性介绍
超临界机组水汽工质状态及参数变化
超超临界直流炉控制特性介绍
4.由于循环工质总质量下降，循环速度上升， 工艺特性加快，这就要求控制系统的实时 性更强，控制周期更短，控制的快速性更 好，从汽机‘锅炉协调控制的角度分析，
要求协调控制更及时、准确。
比调节器的修正指令作为燃料需求指令的微分前馈信号，加快了燃料量对过 热度偏差的动态响应，减弱了煤/水的藕合干扰。 6.燃料指令：
燃料控制回路：锅炉输入指令（BID）经函数得出的燃料指令与燃水比输 出指令以及锅炉输入变化率指令对燃料量的微分前馈三者相加，经风量、水 量、再热器保护的交叉限制后形成燃料量指令，该燃料量指令作为给煤主控 制器的SEPT，实际总煤量*BTU作为给煤主控制器的PV，给煤主控制器的输 出至各给煤机控制煤量 7.给水指令：
2.在汽水流程没有汽包，在直流运行状态汽 水之间没有一个明确的分界点，给水从省 煤器进口就开始被连续加热、蒸发与过热。 这造成燃料量、给水量、汽机调门开度发 生变化时均会导致机组负荷、主汽压力、 主汽温的变化，各个参数之间存在复杂的
耦合关系 ，可以认为直流锅炉是个三输入/ 三输出复杂多变的控制对象。
延时
Σ
给水附加偏量
f(燃料）
煤/水/风交叉限制
给水指令
Σ
减温水流 量限制
省煤器汽化 偏置
给水流量
电泵勺管控制器
汽泵总操 控制器
各汽泵
协调控制策略
1.负荷设定回路及变速率处理 机组负荷速率限制有2个来源(二者取小)，一个是基于实发功率的函数值;
另一个来自运行人员设定。后者受到主汽压偏差的修正，当压力偏差超限时 降低负荷变化率。 2.汽压设定值处理：
锅炉输入指令（BID）经函数得出的给水指令与锅炉输入变化率指令对给 水量的微分前馈及给水附加偏置相加，经燃料量和减温水总量的交叉限制后 再与省煤器汽化偏置相加得到一给水指令，给指令分别送至电泵和汽泵的控 制回路中
8.热值校正回路(BTU): 根据汽机第一级压力推算出需要的标煤，然后减去实际给煤量与BTU的乘
Σ
低
限
性延时
制
滑压设定f1（x）
实际工况修正
Σ
蓄热 补偿 延时
死区
速
率 主汽压设定
限
Σ
制 实际汽压
T/H
燃料量 设定
f2（x）
MW RB环节
锅炉输入指令 Σ
Σ Δp
至各给煤机
油折算的煤量
给
水
//
煤 主
燃料量指令 Σ
煤 风
控
交
制 器
实际总煤量*BTU
叉 限
制
锅炉输入变化率指令 Σ
燃水比控制输出
再热器保护限制
超超临界直流炉控制特性介绍
超超临界直流炉主参数耦合关系特性
超超临界直流炉控制特性介绍
3.一般超超临界直流炉采用超超临界参数的 蒸汽，机组的运行方式采用滑参数运行， 机组在大范围的变负荷运行中，压力运行 8.5MPa~25MPa.之间。超临界机组实际运行 在超临界和亚临界两种工况下，由于超临 界和亚临界间工质物性的差异，以及锅炉 燃烧率下锅炉蒸发点迁移等因数的影响，
粗调信号来自（1）负荷设定、（2）负荷设定与实发功率偏差，使煤量大 幅、快速响应负荷指令;细调信号来自压力Pl调节器的输出，保证输人与输出 能量的精确平衡，使工况趋于稳定。锅炉输入指令和负荷设定有直接的关联
协调控制策略
5.燃料-给水解耦控制： 由于锅炉分离器出口过热度对煤量、给水量时间响应的不一致性，燃水
超超临界直流炉控制特性介绍
1.超超临界直流锅炉由于没有储能作用的
汽包环节，汽水容积小，锅炉蓄能小。
一方面由于蓄能小负荷调节的灵敏性好，可以实现机 组的快速启停和负荷调节；
另一方面由于蓄能小，在外界负荷变动时汽压反映很 敏感。因此机组变负荷性能较差，保持汽压困难。
超超临界直流控制炉特性介绍
几种控制方式
当下列条件满足时，机组控制方式为 “BH（干态）”
锅炉处于干态运行方式。 给水控制自动未投入（所有给水泵自动未
投入）。 汽机主控可以在自动或手动
超超临界机组协调控制策略原理示意图
f（负荷指令） 一次调频
AGC 负荷设定 运行设定 值处理
速率限制
运行设定
实发功率
高 负荷设定 锅炉惯
一过 出口 温度 限制
分布 减少 燃水 比
燃水比 调节器
Σ
Σ
各级温度偏 差加权数校 正
汽机主 控调节 器
主汽 压调 节器
负荷设定与实发功率偏差 负荷设定
实际过热度 分离器压力
Σ
分离器温度
Σ
末过出口 温度校正
运行设定偏差 理论过热度
电泵旁Baidu Nhomakorabea阀控制器
锅炉输入指令 给水设定f3（x） Σ
锅炉输入变化率指令
几种控制方式
当下列条件满足时，机组控制方式为“BF （干态）”
锅炉处于干态运行方式 煤主控自动投入。 水燃比自动投入。 给水控制自动投入。 无RB信号。 汽机主控不在自动。 功率信号和主汽压信号正常。
几种控制方式
当下列条件满足时，机组控制方式为“BI （干态）”
锅炉处于干态运行方式。 不在“BF（干态）”方式。 不在“CC（干态）”方式。 给水控制自动投入。 汽机主控可以在自动或手动
由负荷设定 产生滑压曲线，经过实际工况修正、锅炉延时蓄热补偿、速 率限制后送人压力Pl调节器。实际工况修正主要针对高压加热器退出的工况， 依据省煤器人口温度和锅炉负荷(燃料需求指令)对压力设定值进行修正。 3.汽轮机主控PI调节器：
汽 轮 机主控(P1调节器):设定值以负荷设定经延时(锅炉惯性时间)的信号为 主，加上么Δp超限后的修正值，这使得汽轮机调门在响应功率指令的同时兼 顾了汽压变化，加速机组趋于稳定。 4.锅炉输入指令：
积，其差值作为PID计算的过程量,PID输出的结果就是煤种校正系数BTU,并
设置BTU高低限为1.2和0. 8。实际上就是将实际煤种修正为锅炉设计煤种。
超超临界直流炉控制特性介绍
5. 在直流炉工艺结构中，一般均采用直吹 式制粉系统，从给煤、制粉、送粉到燃烧 环节，具有大的纯迟延和大的滞后特性，
因此燃烧系统成为机组的又一个控制难点
几种控制方式
当下列条件满足时，机组控制方式为 “CC（干态）”：
锅炉处于干态运行方式 水燃比自动投入。 煤主控自动投入。 给水控制自动投入。 无RB信号。 汽机主控自动投入。 功率信号和主汽压信号正常
使超超临界机组出现出很强的多参数非线 性特性
超超临界直流炉控制特性介绍
超临界机组水汽工质状态及参数变化
超超临界直流炉控制特性介绍
4.由于循环工质总质量下降，循环速度上升， 工艺特性加快，这就要求控制系统的实时 性更强，控制周期更短，控制的快速性更 好，从汽机‘锅炉协调控制的角度分析，
要求协调控制更及时、准确。
比调节器的修正指令作为燃料需求指令的微分前馈信号，加快了燃料量对过 热度偏差的动态响应，减弱了煤/水的藕合干扰。 6.燃料指令：
燃料控制回路：锅炉输入指令（BID）经函数得出的燃料指令与燃水比输 出指令以及锅炉输入变化率指令对燃料量的微分前馈三者相加，经风量、水 量、再热器保护的交叉限制后形成燃料量指令，该燃料量指令作为给煤主控 制器的SEPT，实际总煤量*BTU作为给煤主控制器的PV，给煤主控制器的输 出至各给煤机控制煤量 7.给水指令：
2.在汽水流程没有汽包，在直流运行状态汽 水之间没有一个明确的分界点，给水从省 煤器进口就开始被连续加热、蒸发与过热。 这造成燃料量、给水量、汽机调门开度发 生变化时均会导致机组负荷、主汽压力、 主汽温的变化，各个参数之间存在复杂的
耦合关系 ，可以认为直流锅炉是个三输入/ 三输出复杂多变的控制对象。
延时
Σ
给水附加偏量
f(燃料）
煤/水/风交叉限制
给水指令
Σ
减温水流 量限制
省煤器汽化 偏置
给水流量
电泵勺管控制器
汽泵总操 控制器
各汽泵
协调控制策略
1.负荷设定回路及变速率处理 机组负荷速率限制有2个来源(二者取小)，一个是基于实发功率的函数值;
另一个来自运行人员设定。后者受到主汽压偏差的修正，当压力偏差超限时 降低负荷变化率。 2.汽压设定值处理：
锅炉输入指令（BID）经函数得出的给水指令与锅炉输入变化率指令对给 水量的微分前馈及给水附加偏置相加，经燃料量和减温水总量的交叉限制后 再与省煤器汽化偏置相加得到一给水指令，给指令分别送至电泵和汽泵的控 制回路中
8.热值校正回路(BTU): 根据汽机第一级压力推算出需要的标煤，然后减去实际给煤量与BTU的乘
Σ
低
限
性延时
制
滑压设定f1（x）
实际工况修正
Σ
蓄热 补偿 延时
死区
速
率 主汽压设定
限
Σ
制 实际汽压
T/H
燃料量 设定
f2（x）
MW RB环节
锅炉输入指令 Σ
Σ Δp
至各给煤机
油折算的煤量
给
水
//
煤 主
燃料量指令 Σ
煤 风
控
交
制 器
实际总煤量*BTU
叉 限
制
锅炉输入变化率指令 Σ
燃水比控制输出
再热器保护限制
超超临界直流炉控制特性介绍
超超临界直流炉主参数耦合关系特性
超超临界直流炉控制特性介绍
3.一般超超临界直流炉采用超超临界参数的 蒸汽，机组的运行方式采用滑参数运行， 机组在大范围的变负荷运行中，压力运行 8.5MPa~25MPa.之间。超临界机组实际运行 在超临界和亚临界两种工况下，由于超临 界和亚临界间工质物性的差异，以及锅炉 燃烧率下锅炉蒸发点迁移等因数的影响，
粗调信号来自（1）负荷设定、（2）负荷设定与实发功率偏差，使煤量大 幅、快速响应负荷指令;细调信号来自压力Pl调节器的输出，保证输人与输出 能量的精确平衡，使工况趋于稳定。锅炉输入指令和负荷设定有直接的关联
协调控制策略
5.燃料-给水解耦控制： 由于锅炉分离器出口过热度对煤量、给水量时间响应的不一致性，燃水