单元机组协调控制系统(讲稿)
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
单元机组协调控制系统
第十三章单元机组协调控制系统第一节概述一、单元机组控制在热力发电厂中，存在着母管制和单元制两种不同的热力系统。
在母管制系统中，每台锅炉的出口蒸汽管道都用蒸汽母管相互连通，汽轮机所需要的蒸汽是由一组锅炉产生，每台锅炉只承担一台汽轮机所需蒸汽的一部分，汽轮机与锅炉之间无一一对应关系，汽轮机负荷变化对每台锅炉影响较小。
在母管制热力系统中，汽轮机和锅炉的控制是各自独立的，汽轮机的控制系统通过改变调节阀的开度，调节汽轮机进汽量来满足负荷要求，锅炉的控制系统通过改变燃烧率来控制蒸汽压力。
单元制热力系统是一台汽轮机配一台锅炉，形成锅炉-汽轮机-发电机组成单元制运行方式。
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。
目前，大型机组都是采用单元制热力系统，单元机组是由锅炉、汽轮机和发电机联合起来共同适应电网的负荷要求，因此要求单元制机组具有变负荷运行能力，同时还具有一定的调频能力，此外，在机组发生某些局部故障的情况下，依然要维持机组运行。
在单元机组满足外部电网负荷要求时，同时还要求机组能够安全经济运行，其主要反映在内部运行参数(主蒸汽压力)稳定。
单元机组的输出电功率与电网负荷要求是否一致，反映着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、汽轮机和发电机之间能量供求的平衡关系。
因此机组的输出电功率PE和主蒸汽压力pT是单元机组控制的两个主要参数。
就单元机组控制而言，锅炉、汽轮机和发电机是一个不可分割的整体，然而从内部来看，汽轮机、锅炉实际上又是相对独立的，通过相应的调节手段，如汽轮机调节阀开度、锅炉燃烧率，来满足电网负荷要求和保持主蒸汽压力稳定。
然而锅炉和汽轮机的动态特性存在很大差异，即汽轮机动态响应快，锅炉动态响应慢。
这一快一慢的控制对象组合一起，在实施单元机组控制时，必须协调好机、炉两侧的控制动作，在满足负荷响应的同时，兼顾内部运行参数稳定，既具有较快的负荷响应和一定调频能力，又保证主蒸汽压力偏差在允许范围之内，因此从单元机组整体考虑，构建一种单元机组协调控制系统(Coordination Control System，CCS)来协调机炉控制任务。
单元机组协调控制系统(讲稿)
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和FSSS、DEH等的联系如图所示：其组成如下。
（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：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 U 2、U 3U 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 （出力变化率限止） MW AM R ．LMT ∑ ≯≮ ΔH/L f(x)P ± AM CPTR （计算机方式） （热应力控制） CPTR MW H/A 运行人员要求负荷指令 增 减 a a →跟踪方式c 负荷急 减警报 A B Δf(频率偏差) 增 减 出力下限值 出力上限值 机组负荷指令1、主控系统组成：负荷指令运算回路；机炉主控制器2、工作方式：7种● 基本方式（BASE ）● 锅炉跟随1方式（BLR FLW1）● 锅炉跟随2方式（BLR FLW2）● 汽机跟随1方式（TURB FLW1）● 汽机跟随2方式（TURB FLW1） ● 以锅炉跟随为基础的协调控制方式（COORD BF ）● 以汽机跟随为基础的协调控制方式（COORD TF ） （一）负荷指令运算回路(LDC(Load Demand Computer))结构原理1、功能：将各种负荷要求加工成机组实际可以接收的指令。
第二章 单元机组协调控制系统
采取的办法是不使汽轮机调节汽门处于全开的位臵， 而是留出一定的调节余地。当外界负荷需求变更时，首先 通过调整汽轮机调节汽门的开度，改变进汽量，利用锅炉 内部的蓄热能量，较快地适应外界负荷的需求。与此同时， 调整进入锅炉的输入量，使燃烧率改变，与外界负荷需求 达到新的平衡。调节汽门的调节余地也为机组参与电网一 次调频创造了条件。
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第二章 单元机组协调控制系统
§2-1
概
述
2
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第二章 单元机组协调控制系统
一、协调控制的基本概念
从大系统理论出发，协调控制是一种解决大系 统控制问题的基本策略。 所谓大系统可理解为由若干相互关联子系统组 成的复杂系统。应用大系统理论处理这类庞大而复 杂系统控制问题的基本方法就是分解——协调的方 法。所谓分解就是把大系统化为若干子系统，以便 进行分块的处理与控制，求得各子系统的局部最优 解；而协调则是从系统的全局出发，合理地调整各 子系统之间的关系，求得各子系统之间的和谐与统 一，进而得到整个大系统的最优解。
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第二章 单元机组协调控制系统
单元机组协调控制系统框图
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第二章 单元机组协调控制系统
单元机组协调控制系统可认为是一种二级递阶 控制系统。处于上位级的机炉协调级，也叫作单元 机组主控系统，是整个系统的核心部分。处于局部 控制级的子系统包括锅炉燃料控制系统，风量控制 系统，汽轮机功率/ 频率调节系统，以及直流锅炉 的给水控制系统。单元机组主控系统产生指挥机炉 控制器动作的锅炉指令和汽机指令。局部控制级的 控制器执行主控系统发出的指令，完成指定的控制 任务。
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。
第四章 单元机组协调控制PPT课件
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。
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)。
空气预热器B运行
A 汽泵A转数>2kr/min 同时汽泵A出口门开 汽泵B转数>2kr/min 同时汽泵B出口门开
A 电泵运行
A 一次风机A运行
一次风机B运行
0
T
∑
＜
RB 目标值（MW）
f(x) T
T
∑
f(x) T
T
∑
f(x) T
RB 返回速率（MW/min） ＞
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
t
t
（a）
（b）
图13－3 单元机组被控对象动态特性
机前压力维持不变条件下，测的利用燃料调负荷
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。
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——CCS
TF
针对工况：机、炉出力基本能够平衡，机
组具备压力投自动调节的条件，但由于机、 或炉中有一个还不具备自动调整出力的条 件。机已热透，具备进行自动调整的条件，
炉故障或不稳定，不具备进行自动调整的条件。 事故：RB。
特点：机主控制器自动调压，炉主控制器
设定机组的压力给定值，由主控制器进行压力自 动调节。 ► 如果LMCC尚未投入AGC方式，需要调整机组的 负荷时，由运行人员在负荷指令处理回路（或称 负荷管理控制中心）上设定机组的负荷给定值； 如果LMCC已经投入AGC方式，本机组运行人员 没有负荷控制权，需要调整机组的负荷时，由中 调的ADS装置为在负荷指令处理回路（或称负荷 管理控制中心LMCC）提供机组的负荷给定值。
1.3.2 主控制器工作方式的适用工 况分析
► 基础模式 ► 压力控制模式 ► CCS方式（功率控制模式）
基础模式
► 针对工况：启动中，从点火、升温、升压直
到旁路控制压力；事故：MFT，FCB； ► 工况特点：机组机、炉严重不平衡，且较不 稳定。 ► 控制器特点：机、炉主控制器都处于手动或 跟踪的运行方式。
需要主蒸汽压力给定值。压力设定值形成回 路的基本功能就是，提供主控制器所需的主 蒸汽压力给定值。
4、负荷指令处理回路的基本功能
► 主控制器计算汽轮机和锅炉的流量给定值时，
需要机组负荷给定值。负荷指令处理回路的 基本功能就是，提供主控制器所需的负荷给 定值。
CCS组成及功能示意图
负荷 控制 系统
值班员负 调度 荷指令 指令 调频 指令 压力实测 压力给定
压力控制模式包括
TF（turbine fellow,汽轮机跟随）模式。 BF（boiler
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
1 2 3
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
04
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
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(讲稿)
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。
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。
机组协调控制系统(CCS) ppt课件
一、热工控制系统设计的基本方法
从能量平衡的观点看，输入能量与输出能量之间的比例关系应能调节保持，在变
动工况下，由于机组的蓄能变化，比例关系也会有变化，它们之间总的关系为：能量 输入等于能量输出加能量储蓄。设计系统时可以把关系密切的两个相互平衡的量作为 调节器的输入信号，也可以把这两者是否平衡的指标作为被调参数。
汽机跟随（锅炉基本）为基础的协调控制系统，可以在汽机调节器前，加入功率
偏差的前馈信号，其原理是利用锅炉的蓄能，同时允许汽压在一定范围内波动。如图 11-2所示，功率偏差信号（P0－PE）可以看作是暂时改变的汽机调节器的给定值，当 （P0－PE）0时，汽压给定值降低，汽机调节器发出开大调节阀的指令，增加输出 功率，反之亦然，当F(x)＝0时，前馈作用不存在。 2、以锅炉跟随（汽机基本）为基础的协调控制系统：
处于自动状态，维持机前压力。汽机主控制器处于手动状态。
（５）方式V－－手动控制方式 这时锅炉和汽机都处于“手动”控制，单元机组的运行由运行人员手动操作，主
控制系统中的负荷要求指令P0 跟踪机组的实际出力，为投入自动作好准备。
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第二节 协调控制系统的基本方案分析
根据单元机组的动态特性及其负荷控制系统的任务，已经设计出了多种不同类型
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p幅pt课度件。
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（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 （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
单元机组协调控制系统
单元机组动态特性
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一、单元机组的运行方式
单元机组的运行方式有定压运行和滑压运行两种。定压运行是指无论机组负荷怎样变动，始终维持主蒸汽压力以及主蒸汽温度为额定值，通过改变汽轮机调节汽门的开度，改变机组的输出功率。 滑压运行则是始终保持汽轮机调节汽门全开，在维持主蒸汽温度恒定的同时，通过改变主蒸汽压力改变机组的输出功率。
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直流锅炉汽水流程示意图 直流锅炉单元受控对象模型
如果能做到燃水比恒定，就可由燃料量B代表给水量，相应地可保持汽水流程中各点温度的稳定。这样，就可以把直流锅炉单元机组受控对象简化为与汽包锅炉机组相类似的双输入、双输出模型。
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图. 汽包锅炉与直流锅炉单元机组动态响应曲线比较 1－汽包锅炉响应曲线；2－直流锅炉响应曲线
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二、单元机组协调控制系统
单元机组协调控制系统把锅炉和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、联锁保护等功能有机地结合在一起，构成一种具有多种控制功能，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。
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单元机组协调控制系统的设计充分利用了机炉对象特性方面的特点，采用了前馈、补偿、多变量解耦等控制策略，使控制系统具有合理、可靠、易于维护调整等优点。建立在现代控制理论和方法基础上的单元机组协调控制系统也处于研究和发展之中。
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滑压运行方式具有以下主要特点:
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在部分负荷下，主蒸汽和再热蒸汽的压力降低，容易保持蒸汽温度不变。可获得较高的循环效率。
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汽轮机调节汽门保持近似全开将会使进汽节流损失降低。负荷越低，节流损失的降低越明显。另外，汽轮机的级效率也要比定压运行时高。例如某机组在50%负荷下，滑压运行级效率比定压运行时要高出15%左右。
单元机组协调控制系统共84页
单元机组协调控制系统第一节协调控制系统的基本概念随着电力工业的发展，高参数、大容量的火力发电机组在电网中所占的比例越来越大。
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。
一、单元机组负荷控制的特点随着大容量机组在电网中的比例不断增大，以及因电网用电结构变化引起的负荷峰谷差逐步加大，大容量单元机组的运行方式也逐步发生了变化，过去常常只带固定负荷的大机组，现在也需求根据电网中心调度所的负荷需求指令和电网的频率偏差参与电网的调峰、调频，甚至在机组的某些主要辅机局部故障的情况下，仍然维持机组的运行。
在单元制运行方式中，锅炉和汽轮发电机既要共同保障外部负荷要求，也要共同维持内部运行参数（主要是主蒸汽压力）稳定。
单元机组输出的实际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的供求平衡关系；而主蒸汽压力则反映了机组内部锅炉与汽轮发电机之间能量的供求平衡关系。
然而，锅炉和汽轮发电机的动态特性存在着很大差异，即汽轮发电机对负荷请求响应快，锅炉对负荷请求的响应慢，所以单元机组内外两个能量供求平衡关系相互间受到制约，外部负荷响应性能与内部运行参数稳定性之间存在着固有的矛盾，这是单元机组负荷控制中的一个最为主要的特点。
二、协调控制系统及其任务单元机组的协调控制系统（Coordinated Control Systen简称CCS）是根据单元机组的负荷控制特点，为解决负荷控制中的内外两个能量供求平衡关系而提出来的一种控制系统。
从广义上讲，这是单元机组的负荷控制系统。
它把锅炉和汽轮发电机作为一个整体进行综合控制，使其同时按照电网负荷需求指令和内部主要运行参数的偏差要求协调运行，即保证单元机组对外具有较快的功率响应和一定的调频能力，对内维持主蒸汽压力偏差在允许范围内。
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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 FSSSDEH 等的联系如图所示：其组成如下。
手设 动 定ADS行政管理中心逋 监视保护 系统汽包水位 汽水取样 连续分析I 示记录仪表音 亍响灯光报警锅炉 及给水 控制操 作 中 心汽轮发电机控制CCSPASS SSS TISDEH MEHMARC「级管理计算机火焰BTGCRT控制室机房组成：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ADS△ f输出信号：机组负荷指令NN负荷指令处理回路实例图工作过程：运行人员输入T负荷率限止T上下限限止T机组负荷出力。
增减（出力变化率限止）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 o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%勺燃烧率，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：运行人 员要求 负荷指 令减增I I-PR-I100% 24 n0% G21给水泵100%50%O 燃烧率偏差信号19 2364士A士A -1%-4%f回转式空气预热器100%13燃烧器221450%100%锅炉循环泵47%CU-33%Q25 凝结水泵0%310G100%dd50%■ <t -1LJ卓9—118G30%12机组最大可能出力1 "30 31AT允许最大负荷U、U3、U4、U6分别为积分器2、反向器3、偏置器4和6的输出信号T 0出现6%然烧率偏差T 1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4T 2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T 3、故障排除，燃烧率偏差信号V 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。
T 4监控器31将切换器5恢复到原位置，返航回路恢复原状态。
三、协调控制系统的基本类型1、以汽机跟随为基础的协调控制系统(1) 汽机跟随特点：功率响应慢，汽压波动小。
(2) 以汽机跟随为基础的协调控制的特点：设法利用锅炉蓄热，允许汽压在一定范围内波动。
(3) 系统原理图及方框图△p△ NW B(b)系统方框图图5 以汽机跟随为基础的协调控制系统2、以锅炉跟随为基础的协调控制系统(1)构成：在原有锅炉跟随控制系统基础上增加一个非线性元件而形成。
(2)系统原理图及方框图N o N E P o P TW T(a)系统原理图P o P TN o N EP o（b ）系统方框图图6以锅炉跟随为基础的协调控制系统四、西屋机炉协调控制方案1、 主控系统组成：负荷指令运算回路；机炉主控制器2、 工作方式：7种基本方式（BASE锅炉跟随1方式（BLR FLW1 锅炉跟随2方式（BLR FLW2 汽机跟随1方式（TURB FLW1 汽机跟随2方式（TURB FLW1以锅炉跟随为基础的协调控制方式（COORD BF 以汽机跟随为基础的协调控制方式（COORD TFN oW B（a ）系统原理图W TW BW TN E+二（一）负荷指令运算回路（LDC（Load Dema nd Computer））结构原理1、功能：将各种负荷要求加工成机组实际可以接收的指令。
负荷要求：运行人员设定的机组目标负荷；电网调度中心遥控目标负荷（ADS；机组异常工况对目标负荷的修正。
2、LDC原理框图（二）、机炉主控制器机炉主控制器是以协调控制原理为基础建立起来的单元机组主控制装置，它由锅炉控制回路和汽机控制回路组成，接受LDC送来的实际负荷指令LDC输出，经处理后发出要求机炉协调响应的锅炉主控指令 B. M和汽机主控指令T. M同时根据机组的运行状态，进行工作方式的自动或手动切换。
机炉主控制器原理框图如图11所示。
从图中可以看出，它接受的输入信号有：LDC输出指令、节流压力（机前压力或称主汽压力）设定信号TP. SP、节流压力（机前压力或称主汽压力）信号TP、电网频率校正信号Hk、机组总功率信号MW根据机组不同工况和运行要求，锅炉主控B、M和汽机主控T. M可具备不同的工作方式（共有7种工作方式），由此构成LDC不同的运行方式。
不同工作方式下的机炉主控制器结构由LDC输出、TP. SP及各个控制逻辑的状态确定，它们与工作方式的对应关系如表I。
表中给出的均是被选定工作方式在正常工作时的状态或数值，其中，LDC输出一栏中括号内的值ADS为远方工作方式（Remots Mode）时由负荷指令运算回路来的负荷指令；TP SP 一栏中括号内的值对应于滑压方式的情况；BMO 为锅炉主控制器输出（Boiler master Out nut ）; VLVTP为汽机调节阀门开度VLV与TP SP汽机主控输岀图8基本方式下的机炉主控制器BASE BF TF 1 BF 2 TF 2 CC-BF CC-TF LDC 输出 MW VLVTP BMO Target (ADS) Target (ADS) Target (ADS) Target (ADS) TP.SP TPTarget (LDC) Target (LDC) Target (LDC) Target Target (LDC)TargetLDC 自动TrueTrue TrueTrue选择汽机跟踪 TrueTrueTrue选择汽机调整 TrueTrue选择锅炉跟踪 TrueTrueTrue选择锅炉调整TrueTrueTrueTrue固定和跟踪True值的乘积。
表1各种状态与工作方式的对应关系、各工作方式下的机炉主控制器1.基本方式(Base Mode )当锅炉主控和汽机主控均在手动控制方式时，机组处于基本工作方式，此时,信号和汽机主控信号跟踪其手动信号。
可以画出基本方式，机护主控制器的原理框图，如 图8所示：锅炉主控固定和跟踪汽机不在远控(T M )负荷参数(DEH 来的负荷基准)TP 、 SP=TPKMRELDC 输出'A/M 站 T4 Y2 •锅炉跟随方式（BF i）当锅炉主控自动和汽机主控手动时，机组将进入锅炉跟随1方式，此时，节流压力（机前压力）TP及其设定值TP.SP的偏差将送人锅炉节流压力控制器，控制器输出在加法器中与其功率前馈信号LDC输出相加，其输出经锅炉主控自动/手动站环节，得到锅炉主控信号BM汽机主控信号为LDC输出信号，这样由锅炉调节机前压力，汽机保证负荷要求。
可以画出锅炉跟随1方式下机炉主控制器的原理框图，如图9所示。
3、汽机跟随1方式（TF i）当锅炉主控手动和汽机主控自动时，机组处于汽机跟随1方式，此时，节流压力（机前压力）TP及其设定值TP.SP的偏差信号进入汽机节流压力控制器，LDC输出信号作为功率前馈信号，控制器输出经汽机主控自动/手动站环节，得到汽机主控信号T.M，锅炉主控信号为LDC输出信号，即由汽机调节机前压力，锅炉满足负荷要求。
可以画出汽机跟随1方式下机炉主控制器的原理框图，如图10所示。
TP、SP=TPLDC 输出4、锅炉跟随2方式（BF2）这种方式与BF方式类似，机前压力仍由锅炉控制器调节，LDC输出信号经电网频率偏差信号校正后作为其功率前馈信号，仍由汽机保证负荷要求，汽机主控信号为LDC输出信号。
可以画出锅炉跟随2方式下机炉主控制器的原理框图，如图11所示。
LDC 输岀 频率校正 TP 、 SP=TP5 •汽机跟随2方式（TF 2）TF 2方式由汽机调节机前压力，LDC 输出信号作为其功率前馈信号, 求，LDC 输出信号经电网频差信号校正后作为锅炉主控信号2方式下机炉主控制器的原理框图，由锅炉满足负荷要图12 TF2方式下的机炉主控制器可以画出汽机跟随如图12所示。
汽机主控输岀锅炉主控输岀6、以汽机跟随为基础的协调控制方式（CC-TF）CC- TF方式仍由汽机调节机前压力，LDC输出信号作为其前馈信号，由发电机来的实发功率信号MW与其设定值LDC输出信号比较后，偏差信号送入功率控制器，控制器输出与经电网频率偏差信号校正后的LDC输出信号相加，最后得到锅炉主控信号，即由锅炉控制回路调节功率变化，满足负荷要求。
可以画出以汽机跟随为基础的协调控制方式下机炉主控制器的原理图，如图13所示。
7、以锅炉跟随为基础的协调控制方式（CC- BF）这种方式由锅炉调节机前压力，LDC输出信号经电网频率偏差信号校正后作为其功率前馈信号，由汽机调节功率以满足负荷要求。
可以画出以锅炉跟随为基础的协调控制方式下机炉主控制器的原理框图，见图图14： CC-BF 方式下机炉主控制器上述BF 2、TF 2、CC-TF 、CC- BF 方式中，方案设计有一次调频功能，DEH 来的汽机转速信号经一函数环节 f （x ）,得到频率校正信号与实际负荷指令LDC 输出相加，使机组参与电网一次调频，这样在电网二次调频之前就可以减小电网频率变化的幅度，提高机组的 负荷适应能力。
若机组处于远方（Remote ） ADS 方式，这种控制方式和就地方式（ BF i 、TF i 、BF z 、TF 2、 CC-TF 、CC- BF 方式中任一种）一样操作，只是此时目标负荷由电网调度ADS 设定，负荷变化速率由ADS 增加/减少速率决定。
二、机护主控制器工作方式的切换根据机组状态和负荷要求，机组运行中可能要改变工作方式，即从一种工作方式转换到另一种工作方式，转换过程中必须避免不必要的扰动各种工作方式转换的关系工作方式的转换有两种，一种是运行人员手动切换，另一种是自动切换。
1、手动切换设计中还考虑了用于实现滑压/定压、远方/就地的方式转换请求按键； 锅炉主控自动/手动操作站“ BOILER MASTER // M STATION ;汽机主控自动/手动操作站“ TURBINEMASTERAMSTATION 。
工作方式转换的方向•根据手动切换关系，可以把7种工作方分为3个级，即低级方式，包括BASE 方式、BF 1方式和TF 方式；中级方式包括 BE 方式和TF 2方式；高级方式包 括CC- BF 方式和CC- TF 方式.在低级方式中，BASE 方式是最基本的工作方式。