机炉协调控制

K(s) 机组 指令 ULD + + -
燃料扰动（增加）时，压力信号（增加）通过交叉环节K抵消（要 求汽轮机控制回路开大调门）了功率信号要求关小调门的动作。这 样，扰动由锅炉侧自行快速消除，汽轮机侧控制系统尽量少动或不 动，减少锅炉对汽轮机动作的相互影响，提高了稳定性。
单元机组协调控制
以机跟炉为基础的单向解耦协调控制系统（一）
P0
P0-PT
锅炉 μB (b) PT
μT 汽机
单元机组协调控制
总燃料量TFF 或热量 PI + + BD

压力 定值 Ps
F(t) + + -
PI
B
GPB
PT 机前 压力
F(x) 机组 + 指令 ULD + -
GPT
GNB GNT
PI -
TD + f
+ +
T
机组 功率 N
fs
F(x) 机炉控制对象
，因此
ef
P 1 P t P t
锅炉控制器的积分作用总是消除调节器入口偏差，使ef最终等 于零。由于P1/Pt恒不等于零，这就必须使 Pt 0 可见，该系统中的燃料调节器具有保持机前压力Pt等于压 力给定值的能力，而无需另加压力校正调节器。
单元机组协调控制 2) 动态过程 在动态过程中，汽包压力的微分信号具有防止Pt过调，使过程 稳定的作用。例如，由于锅炉内扰作用使Pt增高时
单元机组协调控制
机炉间的能量平衡，以机前压力Pt的稳定为标志。当Pt维 持在定值Ps时，就意味着机炉间达到静态平衡。间接能量平衡 式协调控制系统方案中，锅炉控制均串级压力控制方式，主调节 器为具有积分作用的压力控制器，副调节器为燃料调节器。
压力 定值 Ps
F(t) + PI + + BD

总燃料量TFF 或热量 + PI B
k11g11(s) k21g21(s) k12g 12(s)
+
y1
+
1） 前馈补偿法
+ -
Gc2(s) +
+
μ2
k22g22 (s)
+ y +
2
只要使：k 21g 21 + D21k 22 g 22 = 0
k 12g12 + D12k 11 g11 = 0
就可是系统解耦，等效系统为
Gc1(s) Gc2(s)
μ'1 k11g11 (s) μ'2 k22g22 (s)
y1 y2
单元机组协调控制
2） 对角矩阵法
G C1 (s) μc1 D11(s) D21(s) μc2 D 12(s) D22 (s)
补偿网络
μ1 G11(s) G21(s) G 12(s) y1
G C2(s)
μ2
G22 (s)
y2
y1 (s) G 11 (s) G 12 (s) μ1 (s) G 11 (s) G 12 (s) D11 (s) D12 (s) μc1 (s) = = y 2 (s) G 21 (s) G 22 (s) μ 2 (s) G 21 (s) G 22 (s) D21 (s) D22 (s) μc2 (s)
0 D11 (s) D12 (s) G 11 (s) G 12 (s) G 11 (s) 选择 (s) G 22 D21 (s) D22 (s) G 21 (s) G 22 (s) 0
-1
单元机组协调控制
可使
y 1 (s) G (s) = 11 y 2 (s) 0
单元机组协调控制
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、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、
机炉协调控制系统一般由协调主控系统及与协调主控系统相
关的锅炉汽机控制子系统组成 。
单元机组协调控制
对单元机组协调控制协调的功能一般有以下几个方面：
（1）建立电网调度中心与机组锅炉控制和汽机控制系统之间的 通信联系。实施机组负荷控制，参与电网调频。 （2）在异常情况下，对党员机组及其锅炉和汽机负荷需求指令 进行限制。 （3）改善机组对外界负荷扰动的响应能力，及时克服各种扰动 影响，提高机组对负荷变化的适应能力。 （4）是机组具有较高的运行效率。 （5）减小锅炉和汽机的热应力。 （6）减轻运行人员的流动强度，确保机组的安全运行。
总燃料量TFF 机组 指令 ULD F(t) + PI + BD + PI B WNB 机组 N 功率 WNT PI fs + f TD + + 1/ 机炉控制对象 T WPT WPB
F(x) 压力 定值 Ps + + -
机前 P 压力 T
单元机组协调控制
二、 直接平衡协调控制系统 1. 直接能量信号
GNB(s)
B pT B GpB(s) pT
多变量对象 特点： 有自衡能力，机快炉慢，耦合严重；
炉侧有蓄热，燃料量的扰动频发。
单元机组协调控制
二、负荷控制基本方案 1. 锅炉跟踪方式（炉跟机）
机调 炉调 PT B
N0 PID μ GNμ(s) N
Gpμ(s)
锅炉
汽机
N
Ps PID B
GNB(s) GpB(s) pT
视。
单元机组协调控制
T
PT
H
μ
N
单元制机组
热力发电过程
单元机组协调控制
§1 单元机组负荷控制系统对象特性 一、 负荷控制系统的控制任务：
在保持机组稳定运行的前提下，快速响应电网对
机组负荷的需求。
pT μ N
μ
N
Vs
B
B
pT
负荷对象特性：
单元机组协调控制 μ N μ GNμ(s) Gpμ(s) N
GPB
PT 机前 压力
F(x) 机组 + 指令 ULD + -
GPT
GNB GNT
PI -
TD + f
+ +
T
机组 功率 N
fs
F(x) 机炉控制对象
单元机组协调控制
2. 直接能量平衡协调控制系统(DEB)
总燃料量TFF 或热量 + (P1/PT)PS + + BD PI B
GPB
压力 定值 Ps
4. 机炉协调方式
以炉跟机为基础的 双向补偿协调控制 系统 炉调 PT B 锅炉
μ
PS 机调
N0
汽机
PID GNμ(s) Gpμ(s) GNB(s) PID
N
N
B
GpB(s)
pT
单元机组协调控制
§2 协调控制基本控制方案
一、间接能量平衡协调控制系统 以炉跟机为基础的单向解耦协调控制系统（一）
锅炉控制器
单元机组协调控制
DEB协调控制系统具有以下特点：
（1） 结构简单。DEB的独特设计，将锅炉、汽轮机相互影响 的、复杂的、多变量的CCS系统，由单向解耦转化为单变量系 统。系统无需机前压力闭环校正，结构最为简单。 （2）负荷响应快。对燃煤汽包锅炉机组，不论正常运行或加/减 负荷，DEB系统均有满意的调节品质。 （3）调试整定方便。整定参数范围宽，维护简单。 （4）应用范围广。DEB系统采用来自汽轮机调门动作结果的蒸 汽参数测量的能量信号，匹配机、炉平衡，适合与各种DEH的 接口，并适用于机组的定压运行、滑压运行，带中间负荷运行 或带基本负荷运行。
单元机组协调控制
§3 协调控制的工程实现
一、协调控制系统的功能
工程上机炉协调控制系统主要完成以下功能： （1）接收中调来的负荷指令信号，实现自动发电控（AGC）； （2）在满足电网负荷变化要求的同时，能够保证单元机组本身 运行的稳定； （3）能够根据机组状况采取相应运行方式，并具有处理意外事 件的能力（可测的与非可测的）； （4）方便、简洁的运行人员接口。
F(t) 为比例为分环节，有利于改善锅炉对功率的响应特性。 F(x) 为死区的环节，有利于提高协调控制系统的稳定性。
单元机组协调控制
以炉跟机为基础的双向补偿协调控制系统（三）
总燃料量TFF 压力 定值 Ps F(t) + PI + + BD + PI B WPB PT 机前 压力 WPT PI fs + f TD + + F(x) 机炉控制对象 T WNT WNB 机组 功率 N
机组 功率 N
fs
F(x) 机炉控制对象
F(x) 为带有死区的非线性环节，有利于提高协调控制系统的稳 定性。死区的大小决定了蓄能的利用，兼顾负荷适应性与运行稳 定性，斜率的选择取决于压力偏差动态校正的速度。
单元机组协调控制
以炉跟机为基础的单向解耦协调控制系统（二）
PD 锅炉控制器 + 汽机控制器 _ _ + + N0 _ NE
+ 汽机控制器 + N0 _ NE
P0
_
_ + P0-PT PT μT 汽机 (a)
锅炉 μB
单元机组协调控制
总燃料量TFF 或热量 + PI + BD + PI B
GPB
压力 定值 Ps
PT 机前 压力