单元机组协调控制系统
火电厂单元机组的协调控制系统
单元机组和控制系统的关系
在单元机组的运行过程中，引起被调量 （如主蒸汽压力、温度）变化的原因是各 种扰动，而控制系统的任务则是要克服扰 动对被调量的影响，使被调量始终保持在 生产过程允许或希望的范围内。 最主要的扰动——外界电负荷的变化。
单元机组协调控制系统的发展
机炉协调的负荷控制方式
把之前两种方式结合起来，取长补短 所引起的压力变化比主汽压力下降后在增大锅炉功率（BF 方式）所引起的压力变化小得多。由于功率调节信号是同 时作用于汽轮机和和锅炉的，所以它比TF方式有更快的功 率响应。 这种锅炉蓄热的合理利用与及时补偿的协调方式，使得单 元机组实际输出功率既能迅速响应给定功率的变化又能保 持主汽压力的相对稳定。
汽轮机跟随的负荷控制方式
由汽轮机控制主汽压力，由锅炉控制机组负荷。 该方式的主汽压力变化较小，对锅炉的稳定有利，但是由于锅炉燃料 量输送及传热过程有较大滞后，使得机组输出功率响应有较大滞后， 调频能力差。 适用情况： a.承担基本负荷的单元机组。 b.当新机组刚刚投入运行，经验还不足时，采用这种方式可使机组 运行比较稳定。 c.当单元机组中汽轮机运行正常，机组输出功率受到锅炉限制时。
机组负荷管理控制中心（LMCC）
又称 机组负荷指令处理装置 负荷控制中心是用来协调机组内、外矛盾，也就是协 调供与求的矛盾
机炉主控制器
机炉主控器协调的是机和炉的内部矛盾
机炉子控制系统
直接与控制对象相联系，执行协调级的指令，使燃烧量、 送风量、给水量、蒸汽流量等与负荷控制指令相适应，实现 负荷控制的任务
。
• 机发 机组
全 依 变 锅
• 发 主 的 蒸 两 率 对 象 功 制 出 控 组 输 组 机 元 机
机组协调控制系统(CCS)
三、协调控制系统的作用
协调控制系统由负荷指令处理回路和机炉主控制回路这两大部分组成，它们各自 的作用分别介绍如下： １、负荷指令处理回路的作用 负荷指令处理回路的作用 （1）负荷指令处理回路接受的外部指令是电网调度所的负荷分配指令、机组运行人 员改变负荷的指令、电网频率自动调整的指令。根据机组运行状态和电网对机 组的要求，选择其中一种指令或两种以上指令。 （2）限制负荷指令的变化率和起始变化幅度。
（３）限制机组最高和最低负荷。 （４）甩负荷保护。 （５）根据机组的辅机运行状态，选择不同的运行工况。 ２、机炉主控制回路的作用 机炉主控制回路的作用 （１）接受经过处理的负荷指令P0，对锅炉调节系统和汽机调节系统发出协调的指挥 信号－－锅炉指令PB和汽机指令PV。 （２）根据机组输出功率与负荷要求之间的偏差，决定不同的运行方式。
S 由上式可见，汽机控制回路功率给定值P0的反馈信号是p1，因p1对汽机调节阀开度的 响应比实发功率灵敏得多。故汽机调节阀能迅速而平稳地响应功率给定值的变化。
(1 + S )P0 − Kp1 + K p 1 (P0 − PE ) = 0
锅炉燃烧指令PM为：
1 p p PM = 1 + 1 S 1 + K ( p 0 − pT ) p T pT S 燃烧率指令的前馈信号是能量平衡信号p1 / pT ，式中微分项在动态过程中加强燃 烧指令，以补偿机炉之间对负荷要求响应速度的差异。由于要求动态补偿的能量不仅 与负荷变化率成正比，而且与负荷水平成正比，所以微分项要求乘以p1 / pT 值，汽压 偏差积分项保证了稳态时能消除压力偏差。 能量平衡信号与功率给定信号性质不同。后者仅表示电网对机组的负荷要求，前 者反映了汽机对锅炉的能量要求，这就为机炉之间动态过程中协调控制两个控制回路 的工作提供了一个比较直接的能量平衡信号。与指令信号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还是静态的精度都比较高，整定也比较方便。 通过上述分析介绍，我们不难看出，采用以锅炉跟随为基础的能量直接平衡协调 控制系统，在快速适应负荷要求，以及克服系统内部扰动方面，都有比较大的优势， 是目前诸多协调控制方案中较好的一种。
机组协调控制系统CCS
一、CCS控制系统简介。
协调控制系统CCS又称为单元机组的负荷控制系统,是将锅炉、汽机及辅机作为一个整体加以控制的十分复杂的多变量控制系统,该系统有机的、协调的控制锅炉的燃料、送风、给水以及汽机调节阀门开度,使各变量间的影响最小。
它是建立在汽机控制子系统和锅炉控制子系统基础上的主控系统和机、炉子控制系统组成的二级递阶控制系统。
处于调节级的主控系统是协调控制系统的核心,它对负荷指令进行运算处理形成控制决策,给出汽机负荷指令和锅炉负荷指令。
处于局部控制级的各子系统在机、炉主指令下分工协调动作,完成给定的控制任务。
单元机组协调控制系统的任务是:既要保证机组快速响应负荷需求,又能使机组的主要参数机前压力在变负荷的过程中保持相对稳定。
二、CCS协调控制系统的控制方式。
协调控制系统有以下五种控制方式：1、炉跟机方式（BF）。
当锅炉主控自动，汽机主控手动时为BF方式，锅炉主控控制机前压力，汽机调节机组功率。
2、机跟炉方式（TF）。
当汽机主控自动，锅炉主控手动时为TF方式，汽机主控控制机前压力；锅炉调节机组功率。
3、协调炉跟机方式（CCBF）。
当锅炉主控自动，汽机主控再投入自动时为CCBF方式，锅炉主控控制机前压力，汽机主控控制负荷。
4、协调机跟炉方式（CCTF）。
当汽机主控自动，锅炉主控再投入自动时为CCTF方式，汽机主控控制机前压力，锅炉主控控制负荷。
5、机炉手动方式。
汽机主控和锅炉锅主控均为手动方式，由锅炉调节压力，汽机改变调节汽门开度，调节实发功率。
控制方式之间通过负荷管理中心（LMCC）由运行人员实现无扰切换。
；每种方式下均有相应的调节器自动，其余的调节器跟踪。
协调方式下当因辅机故障发生RB时，锅炉主控自动将目标负荷降至正在运行的辅机所承担的负荷水平（即RB目标值），汽机主控则自动控制机前压力至设定值，RB结束后机组维持CCTF方式。
三、机组协调控制投入和切除条件及投、退协调控制的操作1、机组协调控制投入的条件：（1）机组负荷达到60%额定负荷以上，运行稳定。
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：
单元机组协调控制系统一课件
目录
PART 01
单元机组协调控制系统的 概述
定义与特点
定义
单元机组协调控制系统是一种用于协 调控制单元机组多个设备的自动化系 统，通过优化机组运行参数，实现安 全、高效、经济运行。
特点
单元机组协调控制系统具有自动化程 度高、控制精度高、响应速度快、稳 定性好等特点，能够提高机组的整体 性能和运行效率。
协调控制系统的基本组成
协调控制系统主要由指令输入装置、控制器、执行器和反馈装置等组成。
指令输入装置用于接收外部输入的指令信号，控制器根据指令信号和系 统状态计算控制信号，执行器根据控制信号调节单元机组的运行参数。
反馈装置用于实时监测单元机组的运行状态，将监测数据反馈给控制器， 以便控制器进行实时调整。
PART 02
单元机组协调控制系统的 基本原理
单元机组的工作原理
单元机组是一种将多种能源转化为电能的装置，由燃烧系统、汽水系统和控制系统 等组成。
单元机组通过燃烧系统将燃料转化为蒸汽，蒸汽通过汽水系统驱动汽轮机转动，进 而发电。
单元机组的运行状态和效率受到多种因素的影响，如燃料品质、蒸汽参数、负荷变 化等。
具体策略包括
优化控制算法、改进系统结构、 提高传感器和执行器的性能等。
系统改进的方法与步骤
• 方法：根据系统优化的目标和策略，选择合适的方法进行 改进。
系统改进的方法与步骤
步骤 1. 对现有系统进行深入分析，了解其优点和不足。
2. 根据分析结果，制定具体的改进方案。
系统改进的方法与步骤
3. 对改进方案进行仿 真和实验验证，确保 其可行性和有效性。
PART 06
单元机组协调控制系统的 应用案例
(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。
单元机组集控运行一单元机组的协调控制系统 PPT精品课件
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单元机组的协调控制系统
二、CCS的组成及各部分的功能
（一）CCS概述 控制汽轮机升速进程。 区间：从盘车冲转开始，到3000RPM并网结束。 例如：实际转速低于值班员设的转速目标值时，DEH需要开大 调门开度、增大机组进汽量，让实际转速升至转速转速目标值。
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单元机组的协调控制系统
单元机组的协调控制系统
根据集控值班员的需求，对压力给定值处理回路也做了简要介 绍。通过SAMA图分析，在“调门开度校正环节”中，重点介绍了与 运行相关的“滑压”和“滑压偏置”的概念。
负荷指令处理回路是集控值班员关注的重点，本章进行了详细 的介绍。kai'd从以下几个方面重点介绍了BI／BD，RD／RUP：1、 设置的目的；2、触发条件；3、动作过程；4、复位过程。
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CCS出现以前，机组的负荷调节方式
煤、风&水 流量实测
煤、风&水 流量设定
负荷设定 负荷实测
电网
FSSS
DEH
炉
汽机
发电机
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单元机组的协调控制系统
一、CCS前言
（二）CCS产生的工程背景 CCS出现以前，机组中锅炉出力的调节方式： 1.值班员为FSSS中的煤量调节器设置给定值（直吹式，一次风 流量）；煤量调节器根据偏差计算出一次风挡板开度的给定值。 2.按烟气氧量，自动确定送风量给定值。 3.按炉膛负压，自动确定引风量给定值。 4.直流炉，按煤/水比，自动确定给水流量给定值。
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。
单元机组协调控制系统
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5.2 协调控制系统分析 一、协调控制系统的基本组成 单元机组协调控制系统是由负荷管理控制中心 (LMCC)、机炉主控制器和相关的锅炉、汽轮机子控制系
统所组成。
负荷管理控制中心(LMCC)的主要作用是：对机组的各负荷请求指令进行选择和处理，并与电网频率偏 差信号△f一起，形成机组负荷指令Po。 Po作为机组实发电功率的给定值信号，送入机炉主控制器。
(4)协调外部负荷请求与主／辅设备实际能力的关系。在机组主／辅设备能力受到限制的异常情况下， 能根据实际情况，限制或强迫改变机组负荷。这是协调控制系统的联锁保护功能。
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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
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1、燃料控制系统 燃料控制的任务在于进入锅炉的燃料量随时与外界负荷要求相适应。因为汽压是锅炉燃料热量与汽轮机
需要能量的平衡标志，并且在负荷扰动下汽压具有近似比例的响应特性，因此汽压可以作为燃料控制 系统的被调量。
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的经济性、安全性。每台锅炉燃烧过程的具体控制任务与制粉系统、燃烧方式以及机炉运行方式有着 密切的关系。
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炉跟机方式：锅炉调汽压，汽轮机进汽阀门调负荷 (1)维持机前压力PT，机前压力应保持在允许范围内。 (2)维持炉内过剩空气稳定，以保证燃烧经济性， (3)维持炉膛负压，要求控制系统保持炉膛压力在允许范围内。
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为避免这一问题，综合协调控制方式采用的是“双向”协调，即任一被控量都是通过两个控制变量的协 调操作加以控制的。
单元机组协调控制系统
Ｉ ■
Ｃ ｏ１。ｄ ｃｏｙ￣ ｈ ｒａ ｈｌ ＇ ｉ ｃｃｎ ｅ ｏＲｌ ｎ ｅ Ｔ ｎｇ （ｗ ５１ ｅ
单 元 机 组 协 调控 制 系 统
曹雪伟 （ 保定热电厂 河北 周爱强 保定 ０１０） ７ ０ ０
【 摘
一
要］ 单元机组协调控制 系统把锅 炉、汽轮发 电机 组作为一个整体进行控 制，采用 了递阶控 制系统 结构 ，把 自动调节 、逻 辑控制、连锁保护等功 能有机地 结合在
级的 主控系 统是 协调控 制 系统 的核 心 ，它 对 负荷指 令 进行运 算 处理 形成 控制
决策 ，给 出汽机 负荷 指令 和锅 炉负荷 指令 。处于局 部 控制 级 的各子 系统 在机 炉主指 令下分 工协调 动作 ，完成 给定 的控制 任 务。 随着 电网运行 自动化 水平 的提 高， 以单元 机组 协调控 制 系统 为基础 ，构
下控制 要求 的综合控 制系 统 。
（ ）协 调控制 系统 的组成 二 单元 机组 协调控 制 系统 ，它是建 立在 汽机 控制 子系统 和锅 炉控 制子 系统 基 础上 的主 控系 统和机 、炉子控 制 系统组 成 的二 级递 阶控制 系 统 。处于 调节
发 生 的时候 ，即 可按照 机 炉双方 的特 性 ，采 用适 当的 前馈信 号 ，使能 量 的失
起 ，构成一种 具有多功能控制功 能，满足 不同运行方式和不 同工况下控制要求 的综合控 制系统 。
［ 关键词］ 协调 控制 系统 中图分类号 ：Ｔ ６ 文献标识码 ：ｈ 文章编号 ：１０ － １ Ｘ ２ ０ ） ２ ａ － ２ ０ ０ Ｍ ０ ９ ９ ４ （０ ８ １ （） ０ ０ － １
一
、
单元 机组协 碍控制 系统 的概述
协调控制
一、单元机组协调控制系统（理论部分，仅供参考）1基本概念：1．1 协调控制系统：在单元机组控制系统的设计中，考虑锅炉和汽轮机的差异和特点，采取某些措施，让机炉同时按照电网负荷的要求变化，接受外部负荷的指令，根据主要运行参数的偏差，协调地进行控制，从而在满足电网负荷要求的同时，保持主要运行参数的稳定，这样的控制系统，称为协调控制系统。
1．2 协调控制系统是由负荷指令处理回路和机炉主控制回路这两部分组成。
负荷指令处理回路接受中央调度所指令、值班员指令和频率偏差信号，通过选择和运算，再根据机组的主辅机实际的运行情况，发出负荷指令。
机炉主控制回路除接受负荷指令信号外，还接受主蒸汽压力信号，根据这两个信号的偏差，改变汽轮机调节阀的开度和锅炉的燃烧率。
2协调控制协调的作用2.1负荷指令处理回路的作用：2.1.1该回路接受的外部指令是电网调度的负荷分配指令、机组运行人员改变负荷的指令、电网频率自动调整的指令。
根据机组运行状态和电网对机组的要求，选择一种或几种。
2.1.2限制负荷指令的变化率和起始变化幅度，根据机组变负荷的能力，规定对机组负荷要求指令的变化不超过一定速度，以及起始变化不超过一定幅度。
2.1.3限制机组最高和最低负荷。
2.1.4甩负荷保护，在机组辅机故障时，不管外部对机组的负荷要求如何，为保证机组继续运行，必须把负荷降到适当水平。
2.1.5根据机组的辅机运行状态，选择不同的运行工况。
2.2机炉主控制回路的作用：2.2.1经过处理得负荷指令Po，对锅炉调节系统和汽机调节系统发出协调的指挥信号锅炉指令Pb和汽机指令Pv2.2.2根据机组输出功率与负荷要求之间的偏差，决定不同的运行方式3协调控制系统的运行方式：3.1机炉协调控制方式：如下图所示，包括机组功率运算回路机组允许负荷能力运算回路功率限制回路：若负荷要求在机组所能承受的允许范围内，按负荷要求发出功率指令；否则，按机组允许负荷能力发出机组功率指令锅炉主控制器汽机主控制器3.2汽机跟随锅炉而汽机输出功率可调方式：这种调节方式，锅炉、汽机自动系统都投入，但不参加电网调频，调度所也不能直接改变机组的负荷。
单元机组协调控制系统
机 态时组压处力于机 荷运”自组 运算机动处算回跟/于回手路随协路动.”调切状状换态单时元负
机跟随状态时DEH由此 信号来控制,即由压力 调节器控制,控制目标 主汽压力等于给定数值.
负 传机当 D当荷 送组E被率汽 负指到H处控.机荷回令汽于制主指路作机协量控令工为主调机所变作给控方组控化正定回式的制时常数路时实的,时值.加,际, 功 中调速间节负串器荷联输相惯出应性的的是主微希汽分望阀通汽门道. 机开负度荷沿变此化线稍路慢输些出,以到 便D和EH锅炉的负荷变化相 适应.
：固定常数输出数值幅值限制环节，限制数值由程 序设定，当输入信号数值超过限制数值后，环节输出 等于限制数值大小。例如，限制数值等于105，当输 入数值小于105时，环节输出等于环节的输入，而当 环节输入为110超过限制数值后，环节输出等于105。
：高限报警电路，环节输入为模拟量，输出为开关 量。上方数字为输入信号的高限数值，当输入信号超 过高限数值，电路输出报警信号（输出“1”信号）， 输入信号低于高限数值时，电路没有报警信号输出 （输出“0”信号）。
4. MFT—（Master fuel trip）锅炉主燃料跳闸 当发生炉膛灭火等事故后，如不切断进入炉膛的燃料可 能会造成煤粉爆炸等危及锅炉安全的事故，此时，相关 电路会产生MFT主燃料跳闸信号，使机组协调控制系统 进入MFT工况，以切断锅炉的所有燃料供给。
5. ETS—汽轮机紧急调闸 当继续运行，会危及汽轮机设备安全时，例如，汽轮机超速、 发电机甩负荷等工况出现时，相关控制器使汽轮机进入ETS工 况，强行关断进汽阀门以保护汽轮机等设备的安全。
汽机主控
DEH控制
汽机负荷
煤量控制
f(X)
f(X)
f(X) 炉膛负压给定
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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进 汽 量
制 系 统
单
元 机
锅炉
汽轮机、发电机
组
图单1元3－机1 单组元协机调组控协制调系控制统系统的组成
三、机组负荷控制系统被控对象动态特性
单元机组
TD
汽轮机控制系统 μT
GNT(s)
+ PE
+
GPT(s)
BD
μB
锅炉控制系统
GNB(s) GPB(s)
+
pT +
图13－2 负荷被控对象方框图 GNT(s)——汽轮机调门开度μT对机组输出电功率PE的传递函数 GPT(s) ——汽轮机调门开度μT对主蒸汽压力pT 的传递函数 GNB(s) ——燃烧率μB对机组输出电功率PE的传递函数 GPB(s) ——燃烧率μB对主蒸汽压力pT的传递函数
单元机组协调控制系统
（1）最大可能出力值的计算 当锅炉和汽轮发电机组运行正常时，机组的最
大可能出力值与主要辅机的切投状况直接有关， 主要辅机跳闸或切除，最大可能出力值就会减小。 因此机组的最大可能出力由投入运行的主要辅机 的台数确定。应随时计算最大可能出力值，并将 它作为机组实际负荷指令的上限。
机组的主要辅机设备有风机（送、引风机）、 给水泵（电动、汽动给水泵）、锅炉循环水泵， 空气预热器以及汽轮机或电气侧设备等。因此， 负荷返回RB的主要类型包括送风机RB、引风机 RB、一次风机RB、给水泵RB、磨煤机RB等。
单元机组协调控制系统
二、 单元机组协调控制系统基本组成
ADS指令
电网频率
值班员指令
外部负荷指令
协
调
控
制 级
主蒸汽压力给定值po
主蒸汽压力pT
负荷指令处理回路
负
荷
实际负荷指令P0
机组输出电功率PE
控 制 系
机炉主控制器
统
锅炉指令BD
汽轮机指令TD
基
础
锅炉控制系统
汽轮机控制系统
子
控
控
制
级
燃空 给
料气 水
单元机组协调控制系统
一、正常工况下负荷指令处理
在机组的设备及主要参数都正常的情况 下，机组通常接受的三个外部负荷指令为： 电网调度所的负荷分配指令ADS、值班员 手动指令（就地负荷指令）和电网调频所 需负荷指令。
正常工况下，负荷指令一般受到以下限制：
１．负荷指令变化速率限制 ２．运行人员所设定的最大、最小负荷限制
Δ ∫
输 出 速率限制回路原理图
（b）
（a）
图13－6 单正元常机工况组下协负调荷控指制令系处理统原则性方案
二、异常工况下的负荷指令处理
当机组的主机、主要辅机或设备发生故障，影响 到机组的带负荷能力或危及机组的安全运行时，就 要对机组的实际负荷指令进行必要的处理，以防止 局部故障扩大到机组其他处，以保证机组能够继续 安全、稳定地运行。
TD BD
pT PE
TD
t BD
ΔμB t pTt PEFra bibliotekΔμT t
t ΔpT
t
t
t
（a）
（b）
图13－5 汽轮机采用功频单电元液机控组制协系调统控时制广系义统被控对象动态特性
第二节 负荷指令处理回路
负荷指令处理回路的主要作用是：对外部 负荷要求指令进行选择并根据机组运行情 况进行处理，使之转变为一个适合于机、 炉运行状态的实际负荷指令P0。同时根据 机组的运行方式，产生主蒸汽压力给定值po。
单元机组的主机、主要辅机或设备的故障原因有两类： 第一类为跳闸或切除，如某台风机跳闸等，这类故障的来源 是明确的，可根据切投状况加以确定。 第二类为工作异常，其故障来源是不明确的，无法直接确 定，只能通过测量有关运行参数的偏差间接确定。
单元机组协调控制系统
对机组实际负荷指令的处理方法有四种：负荷 返回（Run Back ，RB）；快速负荷切断 (Fast Cut Back，FCB，快速甩负荷)；负荷闭 锁增/减(Block Increase/ Block Decrease， BI/BD) 和负荷迫升/迫降 (Run Up/ Run Down， RU/RD)。其中，负荷返回RB和快速负荷切断 FCB是处理第一类故障的，负荷闭锁增／减 BI/BD和负荷迫升／迫降RU/RD是处理第二类 故障的。
单元机组协调控制系统
第一节 概述
单元机组协调控制系统
一 、单元机组控制问题
单元机组的输出电功率与电网负荷要求是 否一致反映了机组与外部电网之间能量供 求的平衡关系，而主蒸汽压力反映了单元 机组内的锅炉与汽轮机、发电机之间能量 供求的平衡关系。 机组的输出电功率PE和主蒸汽压力pT是单 元机组控制的两个主要参数。
TD
－
+
+
1/δn
μT GT(s)
+ n0
－ nT
BD
μB
锅炉控制系统
GNT(s) GPT(s) GNB(s) GPB(s)
+ PE
+
+
+
pT
图13－4 汽轮机采用功频电液控制系统时广义被控对象方框图 GT(s)——功频调节器；nT——汽轮机转速；n0——转速给定值；δn——转速不等率
_
单元机组协调控制系统
单元机组协调控制系统
就地指令 A
中调指令 ADS
T 1
变化率限制值
速率限制 回路
电网频率
f
－ ＋
Δ
Δf
f0频率给定值 a
f(x)
最小负荷Pmin A
最大负荷Pmax A
＋ ＋
∑1
Ps
＞
0% T2
＜ P0实际负荷指令
变化率限制值
输
MW/min
A
入
－k
Y 输出＞输
N T3
入1
输出等于输
Y
入1
Δf
0
T4
• 对于汽轮机侧，如果汽轮机控制系统采用纯液压 调速系统，则汽轮机指令TD就是调门开度μT，μT ＝TD。这样，负荷控制系统的广义被控对象的动 态特性与单元机组的动态特性相同。
单元机组协调控制系统
如果汽轮机控制系统采用功频电液控制系统，则 汽轮机指令TD就是汽轮机功率指令。这样，广义 被控对象的动态特性会有很大改变。
单元机组协调控制系统
1．负荷返回RB
负荷返回，又称辅机故障减负荷或甩负荷，其 主要作用是：根据主要辅机的切投状况，计算出 机组的最大可能出力值。若实际负荷指令大于最 大可能出力值，则发生负荷返回，将实际负荷指 令降至最大可能出力值，同时规定机组的负荷返 回速率。
因此，负荷返回回路具有两个主要功能：计算 机组的最大可能出力值；规定机组的负荷返回速 率。
单元机组协调控制系统
1. 单元机组的动态特性
μT
μT
t
μB
μB
ΔμB
t
pT
pT
t
PE
PE
ΔμT t
t ΔpT
t
（a）
t
t
单元图机13－组3协单调元控机制组被系控统对象动态特性
（b）
2. 负荷控制系统被控对象动态特性
• 对于锅炉侧，由于各控制系统的动态过程相对于 锅炉特性的迟延和惯性可忽略不计，因此可假设 它们配合协调，能及时跟随锅炉指令BD，接近理 想随动系统特性，故有μB=BD。