过程控制课设(协调控制系统)

课程设计说明书

学生姓名:学号：

学院:自动化工程学院

班级:

题目: 300MW火电机组协调控制系统的设计

刘波

指导教师：***

2011年12 月21 日

目录

1. 协调控制系统简介 (1)

1.1 协调控制系统的任务 (1)

1.2负荷控制对象的动态特性 (1)

1.3协调控制系统的主要功能 (2)

1.3.1 参与电网调峰、调频 (2)

1.3.2 稳定机组运行...................................................

3 1.3.3 具有多种选择运行方式..........................................

3 1.4 协调控制系统的组成 (3)

2.协调控制系统主控制系统 (5)

2.1负荷管理控制中心 (5)

2.2 机、炉主控制器 (5)

2.2.1以炉跟机为基础的协调控制 (6)

2.2.2 以汽轮机跟随为基础的协调控制 (6)

3．30MW单元机组协调控制系统设计 (11)

3.1协调控制系统的组成 (11)

3.2 协调控制系统的控制方式 (12)

3.3负荷管理控制中心 (13)

3.3.1 机组最大负荷/最小负荷限制 (14)

3.3.2 负荷要求指令的增/减闭锁 (15)

4.收获、体会和建议 (16)

5.参献 (17)

1.协调控制系统简介

1.1协调控制系统的任务

单元机组的输出电功率与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；主汽压力反映了机组内部锅炉和汽轮发电机之间能量供求的平衡关系。协调控制系统就是为完成这两种平衡关系而设置的。

使机组对外保证有较快的负荷响应和一定的调频能力；对内保证主要运行参数（主汽压力）稳定的系统称为协调控制系统。协调控制系统（Coordinated C ontrol System----CCS）是将单元机组的锅炉和汽轮机作为一个整体来进行控制的系统。

1.2负荷控制对象的动态特性

在单元机组中，锅炉和汽轮机是两个相对独立的设备。从机组负荷控制角度来看，单元机组是一个存在相互关联的多变量控制对象，经适当假设可以看作是一个具有两个输入和两个输出的互相关联的被控对象，其方框图如图1所示。

对象的输入量µB为锅炉燃料量调节机构开度，代表锅炉燃烧率（及相应的

给水量），µB的变化将引起机前压力ＰT的变化，用WPB(S)描述该通道的特性,

在汽轮机调节阀开度µT不变时, W

PB

(S)具有以下形式:

W

PB (S)= K

1

／(T

1

s + 1)² (1)

式(1)是一个简化了的和二阶系统,它表明燃料------压力通道具有较大的惯性和迟延.

在燃烧率变化后,在汽轮机调门开度µT不变时,pT的变化也将引起机组实发功率PE的变化。图1中, WNB(s)是燃料一切通道的传递函数,它具有如下形式:

W

NB (S)= K

2

／(T

2

s + 1)² (2)

在机组燃烧率保持不变,将汽轮机调节阀门开度通常用同步器位移量表示µT改变,它将引起机前压力pT的变化,以及机组实发功率PE的变化,这两个通道的传递函数WNµ(S)、WPµ(S)形式如下:

W Pµ(S) = —［K

3

+（K

4

／T

4

s + 1）］ (3)

WNµ(S) =［K5／（T5s+ 1）］—［K6／( T6s + 1)²］ (4) 以上四个式子是通过实验方法得到的,通过理论分析和线性化处理也可得出以上关系。以上用传递函数表示单元机组的动态特性,也可用阶跃响应来表示.

1.3协调控制系统的主要功能

1.3.1 参与电网调峰、调频

特别使随着电网负荷昼夜峰谷差的急剧上升，电网对机组参与调峰要求日益增高，世界上出现了各种夜间低负荷运行，两班制运行，周末停运…….的中间负荷机组。

要求机组控制具有更快速、更灵活的负荷响应，并且在更大的负荷变化范围里，甚至0—100%全程，CCS能够投入自动。

调峰使按电网昼夜的负荷变化，视该机组在电网中的地位与经济效益，有计划地，大幅度地进行调度控制。而调频则是瞬时的，有限制地，按该机组CCS

系统设定的频差校正特性（不等率、死区、限幅值）校正机组负荷。

1.3.2 稳定机组运行

CCS系统检测与消除机组运行的各种内外扰动，协调锅炉与汽机的能量平衡。协调锅炉内部燃料、送风、引风、给水…….各子回路的能量平衡与质量平衡。机组的稳定运行，机炉的能量平衡就是以机前压力的稳定为标志。

1.3.3 具有多种选择的运行方式

CCS系统设计，必须满足机组各种工况运行的需要；提供可供运行人员选择或联锁自动切换的相应控制方式。系统方式的切换，均为无扰动过程；并且，切除机或炉的某一部分自动，并不影响CCS系统的稳定运行，使CCS具有在各种工况下，正常运行启动、低负荷或局部故障条件，都投入自动的适应能力。

1.4 协调控制系统的组成

单元机组协调控制系统是由负荷控制系统也称主控系统，常规控制系统也称子控制系统和负荷控制对象三大部分组成的。如图6所示。负荷控制系统又由二部分即负荷指令处理部分也称负荷管理控制中心和机炉主控制器组成。

负荷管理控制中心(Load Management Control Center——LMCC)接受的是外部负荷指令、根据机组和控制系统本身需要所设的内部负荷指令。内部负荷指令一般有机组辅机故障减负荷Run back（快速返回）指令，与机组负荷有关的主要运行参数超过上限而引起的减负荷Run down（迫降）指令。主要运行参数低于下限而引起的增负荷Run up（迫升）指令，负荷控制系统处于手动状态时，负荷控制系统本身跟踪实发功率的信号。外部负荷指令一般有电网调度所的负荷