直流炉的协调控制
超超临界直流炉机组协调控制策略
汽 包 锅 炉 基 本 相 同 而 当 锅 炉 负 荷 继 续 增 加 ． 发 量 蒸
大 于 最 小 流 量 时 ．分 离 器 中 的 饱 和 水 转 变 为 饱 和 蒸 汽 ． 炉 运 行 于 干 态 模 式 由 此 也 可 看 出 整 个 锅 炉 启 锅 动 过 程 中 就 是 非 线 性 过 程 ［ ３、 ］
点 ） 该 温 度 设 定 值 是 南 压 力 形 成 的 单 值 函 数 总 而 ．
言之 ． 力控 制是 直流 锅炉 控制 系统 的关 键环 节 ． 压 压 力 的变 化 对机 组 的外 特 性 来说 将 影 响 机组 的 负荷 ． 对 内 特 性 来 说 将 影 响 锅 炉 的 温 度 控 制 力 是 稳 定 控制 超临 界机 组 的基础 ． ． 为 了 满 足 电 网 ＡＧＣ（ 动 发 电 控 制 ） 要 求 ， 自 的 本
轮 机 耗 汽 量 的 平 衡 关 系 ｋ－ 变 为 吸 热 量 与 给 水 量 ｌ ｆ转 的 平 衡 ．只 要 保 持 好 变 负 荷 过 程 中 的 这 一 热 量 平 衡 关 系 ． 分 离 器 出 口 比 焓 或 过 热 度 将 始 终 保 持 则 平 稳 ． 炉 处 于 协 调 平 稳 的 受 控 状 态 理 论 上 ． 机 如
量 ． 用 疏 水 控 制 启 动 分 离 器 水 位 ． 动 时 分 离 器 出 利 启
口温 度 处 于 饱 和 温 度 ．此 时 直 流 锅 炉 的 运 行 方 式 与
较 高 ． 机 前 压 力 波 动 幅 度 较 大 ． 经 过 优 化 控 制 逻 但 后 辑 ． 力 也 得 到 了 很 好 的 控 制 现 以 北 疆 电 厂 和 潮 州 压
直流锅炉控制
电厂660 MW 机组锅炉为DG2000/26.15-Ⅱ型超超临界参数变压直流型锅炉
减温水流量 锅炉指令BD 中间点汽温 负荷指令
f(t)
f(t)
f(x)
∑
PI
× 燃料量M 给水指令 燃料率指令 原控制方案
主汽温度在锅炉运行稳定的情况下波动达到15℃左右，变负 荷过程中，有时汽温波动达到30℃。
改进 （1）协调控制协调，汽机控制加压力限制；避免汽轮 机调门动作对锅炉的储能过度的释放，导致汽温骤然 下降。
第三节 直流锅炉控制方案
一、直流锅炉的控制任务
直流锅炉的控制任务和汽包锅炉基本相同； （1）使锅炉的蒸发量迅速适应负荷的需要； （2）保持蒸汽压力和温度在一定范围内； （3）保持燃烧的经济性； （4）保持炉膛负压在一定范围内。 直流锅炉的控制系统也包括给水、燃料、送风、炉膛压 力和汽温等控制系统。 在给水控制、过热汽温控制、直流锅炉特有的启动过 程控制（或燃料控制）上有所不同，而送风、炉膛压力和 再热汽温等控制系统与汽包锅炉相同。
燃水比改变后，汽水流程中各点工质焓值和温 度都随着改变，可选择锅炉受热面中间位置某点 蒸汽温度作为燃水比是否适当的信号。 中间点温度不仅变化趋势与过热汽温一致，而 且滞后时间比过热汽温滞后时间要小得多。中间 点温度过热度越小，滞后越小，也就是越靠近汽 水行程的入口，温度变化的惯性和滞后越小。超 临界机组一般取汽水分离器出口蒸汽温度作为中 间点温度来反映燃水比。
（1）调整给水量（以燃料为基础控制）
锅炉指令BD
燃料量M
给水流量W
f (t )
f (x ) 基本给水指令 × 分离器出口温度修正 减温器进出口温差修正 以及其它修正
燃料调节器
给水调节器
对我国大型火电机组协调控制系统的分析
对我国大型火电机组协调控制系统的分析摘要：目前我国火电站领域的技术具有快速的发展，单元机组的容量已从300mw发展到600mw，外高桥电厂单元机组容量已达到900mw。
dcs系统在火电站的成功应用，大大提高了电站控制领域的自动化投入水平。
本文主要对大型火电机组的两种主要炉型-汽包炉和直流炉机组的协调控制系统的设计机理进行概要性的说明。
关键词：火电站；汽包炉；汽轮机一、协调控制系统的功能和主要含义协调控制系统是我国在80年代引进的火电站控制理念，主要设计思想是将锅炉和汽机作为一个整体，完成对机组负荷、锅炉主汽压力的控制，达到锅炉风、水、煤的协调动作。
对于协调控制系统而言包含三层含义：机组与电网需求的协调、锅炉汽轮机协调以及锅炉风、水、煤子系统的协调。
锅炉汽轮机的协调被认为是机组的协调，主要是协调控制锅炉与汽轮机，提高机组对电网负荷调度的响应性和机组运行的稳定性。
从协调控制系统而言，对汽包锅炉和直流锅炉都具有相同的控制概念，但由于两种炉型在汽水循环上有很大的差别，导致控制系统具有很大的差别。
二、汽包锅炉机组的协调控制系统汽轮机、锅炉协调控制系统概念的引出，主要在于汽轮机和锅炉对于机组的负荷与压力具有完全不同的控制特性，汽轮机以控制调门开度实现对压力、负荷的调节，具有很快的调节特性，而锅炉利用燃料的燃烧产生的热量使给水流量变为蒸汽，其控制燃料的过程取决于磨煤机、给煤机、风机的运行，对压力、负荷的调节具有很慢的调节特性。
因此协调控制系统就是要以优良的控制策略实现对锅炉-汽轮机的统一控制。
以达到锅炉-汽轮机组对负荷响应的快速性和对压力控制的稳定性。
协调控制系统的设计包含了两种协调控制方式，一种是以炉跟机为基础的协调控制系统，这种协调控制方式是建立在锅炉控制压力、汽机控制功率的基础上，具有负荷响应快的优点。
另一种是以机跟炉为基础的协调控制系统，这种协调控制方式是建立在汽机控制压力、锅炉控制功率的基础上。
对于炉跟机为基础的协调控制系统有必要提到80年代中期引用的直接能量平衡控制系统，该控制系统的引用，使汽包锅炉机组的协调控制系统从探索趋于成熟，使汽轮机-锅炉协调控制系统趋于简单、响应性快、稳定性高。
直流锅炉的运行调节
汽温信号
燃料和给水流量发生扰动，主蒸汽温度的响应滞止 时间与飞升时间都较长。
中间点:为了提高调节质量，按照反应较快和便 于检测等条件，通常在过热区的开始部分选取 的一个合适的地点，根据该点工质温度来控制 “煤水比”。 在给定负荷下，与主蒸汽焓值一样，中间点的 焓值（或温度）也是煤水比的函数。只要煤水 比稍有变化，就会影响中间点温度，造成主蒸 汽温度超限。而中间点的温度对煤水比的指示， 显然要比主蒸汽温度的指示快得多。
4． 过量空气系数 当增大过量空气系数时，炉膛出口烟温基本不变。但 炉内平均温度下降，炉膛水冷壁的吸热量减少，致使过热 器进口蒸汽温度降低，虽然对流式过热器的吸热量有一定 的增加，但前者的影响更强些。在煤水比不变的情况下， 过热器出口温度将降低。
随着过量空气系数的增大，辐射式再热器吸热量减少 不多，而对流式再热器的吸热器增加。对于显示对流式汽 温特性的再热器，出口再热汽温将升高。
3． 中间点温度偏差大 当中间点的温度保持超出对应负荷下预定 值较多时，有可能是给水量信号或磨煤机煤量 信号故障导致自控系统误调节而使煤水比严重 失调，此时应全面检查、判断给煤量、给水量 的其他相关参数信号，并及时切换至手动。因 此，即使采用了协调控制，也不能取代对中间 点温度和煤水比进行的必要监视。
一、汽压调节
1 影响汽压变化的主要因素 （1）外部扰动 外扰是指外部负荷的正常增减及事 故情况下的甩负荷，它具体反映在 汽轮机所需蒸汽量的变化上。
汽压的稳定取决于锅炉产汽量与汽 轮机的需要汽量的平衡。
（2）内部扰动 内扰是指锅炉机组本身的因素引起的 汽压变化。 在外界负荷不变时，汽压的变化主 要决定于炉内燃烧工况的稳定。 锅炉热交换情况的改变也会影响汽 压的稳定。
2、汽压的控制与调节
第六讲 直流炉给水控制系统(12页)
第四章直流炉给水控制系统直流锅炉给水调节系统具有多重控制任务：（1）维持中间点温度等于定值；（2）快速跟随燃料量，保证燃水比，共同满足负荷要求；（3）调整中间点温度，实现过热汽温粗调。
第一节直流炉给水系统的特点一、汽包炉给水系统特点在汽包锅炉中，汽包把整个锅炉的汽水流程分隔成三部分，即加热段（省煤器）、蒸发段（水冷壁）和过热段（过热器）。
这三段受热面面积的大小是固定不变的。
汽包除作为汽水的分离装置外，其中的存水和空间容积还作为燃水比失调的缓冲器。
当燃水比（给水跟踪燃料流量的比例关系）失调后，在一段相当长的时间里（非事故的范围内），并不改变原来那三段受热面面积的大小。
例如，增加给水流量，给水量的变化就破坏了原来的平衡状态，汽包水位升高了；但由于燃料流量没有变化，所以蒸发段的吸热量及其产生的蒸汽量可近似认为不变。
因为过热段的受热面是固定的，因此出口汽压、汽温都不会有什么变化，如同燃水比未失调一样。
如果燃料方面的变化破坏了原来的平衡状态，比如燃料量增加，蒸发段就会产生较多的蒸汽，但同时过热段也吸收了较多的热量，所以可使汽温变化不大，然而此时出口蒸汽压力和流量却都增加了。
由于给水流量没有改变，汽包中的部分水变成了多蒸发的那部分蒸汽，所以汽包水位降低了。
从以上所述可以看出，在汽包锅炉中，水位是燃水比是否失调的标志。
用给水流量调节水位，实质上起到了间接保持燃水比不变的作用。
二、直流炉给水系统特点直流炉的汽水流程中既没有汽包，又没有炉水小循环回路。
直流炉是由受热面以及连接这些受热面的管道所组成，图4-1是直流炉汽水流程示意图．给水泵图4-1直流炉汽水流程示意图给水泵强制一定流量的给水进入炉内，一次性流过加热段、蒸发段和过热段，然后去汽轮机。
它的循环倍率始终为1，与负荷无关。
给水泵出口水压通过上述三段受热面里的工质，直接影响出口汽压，所以直流炉的汽压是由给水压力、燃料流量和汽轮机调节汽门共同决定的。
直流炉汽水流程中的三段受热面没有固定的分界线。
(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。
600MW直流炉-华北电力大学协调控制系统讲义
第二章协调控制一、协调控制概述协调控制系统关键在于处理机组的负荷适应性与运行的稳定性这一矛盾。
既要控制汽机充分利用锅炉蓄能，满足机组负荷要求；又要动态超调锅炉的能量输入，补偿锅炉蓄能，要求既快又稳。
超临界机组中的锅炉都是直流锅炉，作功工质占汽－水循环总工质的比例增大，锅炉惯性相对于汽包炉大大降低；超临界机组工作介质刚性提高，动态过程加快。
超临界直流炉大型机组的协调控制需要更快速的控制作用，更短的控制周期，以及锅炉给水、汽温、燃烧、通风等之间更强的协同配合。
二、协调控制的主要策略（1）锅炉、汽机之间功率平衡信号与汽机相比，锅炉系统动态响应慢、时滞大；对直流炉来说，合理地选择功率平衡信号，才能适应直流炉对快速控制的要求。
因此功率平衡信号的选择，对整个机组动态特性的影响极大。
依照实际的P1(或MW)信号出现后,再反馈到锅炉侧,因此是基于反馈的锅炉跟踪汽机设计.根据MWD,控制锅炉侧,因此是一种前馈控制.控制策略思想比P1信号慢,相差一个汽机/发电机时间常数τ.比MWD 信号慢,相差一个锅炉侧时间常数τB 。
时间上MWD 信号出现最早.时间关系机组的实发电功率.当前发电汽机实际消耗的功率.机组为达到一定负荷应当需要的功率.特点当前的机组发电功率代表了当前机组承担的负荷,也即锅炉应产生的负荷功率。
汽机第一级压力P1可换算为汽机侧当前实际消耗的蒸汽量,也即锅炉侧当前应提供的蒸汽功率。
机组负荷指令(MWD)代表了机组应发的功率,也代表了锅炉侧应提供的蒸汽功率。
物理意义第三方案机组实发功率(MW)第二方案汽机第一级压力(P1)第一方案机组负荷指令(MWD)需求信号MWD信号在快速性及时间上具有优势，前苏联及日本一般采用MWD信号。
下图为前苏联设计的协调系统示意框图。
图1 所示的前苏联协调控制方案，则是简单地采用了主汽压力Pt的动态微分来抵消锅炉侧的内扰，虽可以发挥一定的作用，但未能考虑到主汽压力与额定（设定）值之间的偏差，例如主汽压力已低于设定值，主汽压力升高过程中，锅炉侧反会减负荷，是其设计不合理之处。
直流炉控制
超临界直流炉控制策略特点一、超临界直流炉机组特点当蒸汽压力提到高于22.1Mpa时就称为超临界机组，如果蒸汽压力超过27Mpa，则称为超超临界火电机组。
由于超临界压力下无法维持自然循环即不能采用汽包锅炉，直流锅炉成为唯一型式。
随着锅炉朝着大容量参数的方向发展，超临界机组日益显示其诸多优点，不仅煤耗大大降低，污染物排污量也相应减少，经济效益十分明显。
超临界机组与亚临界汽包锅炉结构和工艺过程有着显著不同，其控制具有如下一些特点：1、超临界直流炉没有汽包环节，给水经加热、蒸发和变成过热蒸汽时一次性连续完成，随着运行工况不同，锅炉将运行在亚临界或超临界压力下，蒸发点会自发的在一个或多个加热区段内移动，汽水之间没有一个明确的分界点。
这要求控制系统更为严格保持各种比值的关系（如给水量/蒸汽量、燃料量/给水量及喷水量/给水量等）。
2、由于没有储能作用的汽包环节，锅炉的蓄能显著减小，负荷调节的灵敏性好，可实现快速启停和调节负荷，但汽压对负荷变动反映灵敏，变负荷性能差，汽压维持比较困难。
3、直流炉由于汽水是一次完成，因而不象汽包炉那样。
汽包在运行中除作为汽水分离器外，还作为燃水比失调的缓冲器。
当燃水比失去平衡时，利用汽包中的存水和空间容积暂时维持锅炉的工质平衡关系，以保持各断受热面积不变。
这使得直流炉汽机与锅炉之间具有强烈的耦合特性，整个受控对象是一多输入多输出的多变量系统。
二、超临界机组的控制策略超临界机组的发电负荷在电网中的比重正在稳步上升，电网要求超临界机组能调峰运行，其控制策略应保证机组良好的负荷响应性和关键运行参数的稳定。
直流锅炉作为一个多输入、多输出的被控对象，其主要输出量为汽温、汽压和蒸汽流量（负荷），其主要的输入量是给水量、燃烧率和汽机调门开度，由于是强制循环且受热区段之间无固定界限，一种输入量扰动将对各输出量产生作用，与汽包炉相比，其控制策略最大的区别在于：协调控制系统、给水调节系统、减温调节系统。
机炉协调控制
随着大型热力发机电组日益增多，单机容量不断增大，采用中间再热的机组也逐渐增加。
为便于进行燃烧调整，提高循环效率。
汽轮机、锅炉联合运行时，大容量机、炉都采用了单元制热力系统，单元机组的负荷适应性相对较差，汽轮机中、低压缸功率滞后明显，一次调频能力降低。
为改善单元机组的调节性能，提高电网自动化水平，加强机、炉运行的稳定性，目前单元制机组都采用机、炉联合控制的方式进行运行调节。
答：为改善单元机组的调节特性，增强其负荷适应性，提高一次调频能力，在单元机组中，普通都采用机、炉联合控制方式进行运行调节，也即将功率、转速或者汽压信号同时输入汽轮机、锅炉控制器，使两者进行协调控制，同时由于采用协调控制后，机组自动化水平得到提高，可很方便地进行电网负荷调度中心(以下简称中调)远方控制，实现机组二次调频，并可进一步实现自动发电功能(AGC)。
协调控制的主要任务是：1 )根据本机炉具体运行状态及控制要求，选择协调控制的方式和恰当的外部负荷指令。
2)对外部负荷信号进行适当处理，使之与机炉的动态特性及负荷变化能力相适应，并对机炉发出负荷指令。
3)根据不同的负荷指令，锅炉确定相应的风、水、煤量，汽轮机确定相应的高、中压调节阀开度。
协调控制系统具有如下普遍特点： 1 )为了迅速地满足电网调频的要求，尽量从控制系统方面提高机组的负荷适应性，增加了超前回路，目的是尽量利用锅炉蓄热能力。
2 )为保证机、炉更加协调控制，增加了反馈回路的稳定性和超前回路的静态补偿。
3)协调控制系统的范围不断扩大，不仅要在正常运行时能实现负荷自动控制，而且要求在机组 (或者辅机) 异常时能在保护系统配合下自动处理故障，有时需要自动切换控制系统，使其能达到低一级水平的控制状态。
4)为提高整个控制系统的可靠性，在实现手段上，使其功能和结构进一步分散，并增加了冗余功能。
协调控制系统具有的功能如下： 1 )根据机组的运行状态，选择不同的外部负荷指令信号。
2)根据本机组辅机的运行状况、运行台数以及燃烧率偏差信号计算出机组最大允许出力。
协调系统讲解
什么是协调控制系统
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（汽压、负荷）的 稳定，这样的控制系统，称为协调控制系统。For exmaple: 在实际加负荷过程中（尤其是变负荷率较大时），当主汽压力 偏低时，汽机会放慢加负荷速度，等等锅炉，一直等到锅炉压力恢 复的差不多，汽机再去开调门加负荷（在这个过程中大家可以去注 意一下有时候会发现实际负荷会比设定负荷少不少，这“都是锅炉 反应慢惹的祸”） 当主汽压力偏高时，汽机会加快加负荷速度，一直等到锅炉压力恢 复的差不多（在这个过程中大家可以去注意一下有时候会发现实际 负荷会比设定负荷多不少，这“都是锅炉反应慢惹的祸”） 总之一句话：协调就是“锅炉跑的慢，汽机跑的快，跑满的快 点，跑快的慢点”（个人理解）
滑压运行曲线（举个例子）
附图：
18 16 14 12 10 8 6 4 0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 110
新汽压力 a
16.67 a
滑
7.41 a
压
运
行
范
围
工况百分数
120 ％
汽轮机定滑定运行曲线
协调控制主要输入、输出信号
机炉主控制器主要输入信号有： 机组实际负荷指令； 机组实发电功率； 机前压力；（举例） 压力设定值； 调节级压力；（举例）
主蒸汽压力稳定的意义
主蒸汽压力是电厂集控运行中监视的最为重 要的参数之一，不论对于原来的自然循环炉还是 现在的超临界直流炉，主蒸汽压力稳定则整个机 炉电系统就会相对稳定，所以不论是正常运行中 还是异常情况下都要尽量保持主蒸汽压力稳定。
直流锅炉-汽轮机协调系统自适应控制算法研究
科技 国向导
２ ０ １ ３ 年 第０ ５ 期
直流锅炉 一汽轮机协调系统 自适应控制算法研究
王 霆 毅
（ 邵 阳学院
【 摘
湖南
邵阳 ４ ２ ２ ０ ０ ０ ）
．
要】 协调好锅 炉与汽轮机之 间的能量供 求关 系 在 具体的火力发 电机组运行 的时候有着至关重要的作用 不 仅是 保 证 机 组 高 效 运 行 的
调控制系统也逐渐更新 了控制算法 ， 采用的是二 自由度的 Ｐ Ｉ Ｄ控制算 法， 基本 的原理就是在原先的控制算法的基础上增加了一个和系统共 同运作的补偿环节 ， 同时还要补充 扩展一些对 系统起到一定调整作用 的系数 ， 这样 就使得 控制器 的参数可 以依据外扰抑 制特征 以及 目标值 １ ． 直流锅炉一汽轮机协调系统的特点 的跟踪特点来确定 ， 提高了参数确定 的准确性与科学性 锅炉一 汽轮机机组是火力发 电厂的机组 的重 要组 成部分 ． 通常情 通 常情况下 ， Ｐ Ｉ Ｄ控制器 的参数 在进行 整合确定的时候 ．要依据 况下 ． 火力发 电厂 的生产运作过程相 当于在各种机组 设备中进行 的一 两个 原则 ， 一是依据 干扰抑制 的最适 宜取值来确定 ． 二是 依据最佳 的 个能量转化 的过程 ， 在这一过程 中， 忽略能量损耗 的部分 ． 总体的能量 跟踪值来确定 。 在二 自由度系数 中还引入 了与之相关的二 自由化 系数 是处于平衡 的状态 的。 每一单元机组 主要包括发 电机 、 汽轮机 、 锅炉设 ａ ． ｂ 、 ｃ ，因而在实 际的控 制中还要满足干扰抑制 的控制值和设计跟踪 在此过程 中． 为 了进一步增强结果 运行的可靠性 ． 可 备。 三者共 同作用才能更好 地满足机 组的稳定性 ． 同时才可 以为火力 值相适应 的要求 。 发电系统的稳定性奠定 良好 的基础 以在对参数 控制的时候 ． 按 照有关 的步 骤进行 ． 第一点是要 先使用 比 对相关 的参 数进行调整 ． 尽 量避免一切干 扰因素对其 在 日常的运行 中． 锅炉一汽轮机的协调系统 的控制效果 也会 受到 较常规 的方式 ． 然后使得 目标值达到相应 的效果 。在对控制器的参数进 种种 因素的影响 ． 就会对整个机组的运行质量带来消极 的作用 这些 产生的影响 ． 可 以使 用遗传算法 ． 会 取得较为 良好 的控 制效 因素 主要包 括运行的过程中出现滑压的现象 ． 锅炉在运行响应 的过 程 行相应 的优化 的时候 ． 中出现延缓 的现象 ． 锅炉本身 的蓄热能力对 控制效果 的影 响 ． 整个机 果。建立遗传算法模 型可以有效 弥补复杂对象难 以建立模 型的缺陷 ． 可 以有效解 决类似 的复杂 问 组系统 的结构 复杂程度也会对运行 的效果带来一定 的影 响 这些影 响 同时这种算 法还具 有非常大 的优越性 ． 可 以在确定 的范 围内对 数量非 常庞大 的数据做 出科学 的求解 过 因素会导致在 为控制对象建立数学模型 的时候 出现差 异性 ． 所 以就会 题 ． 具有非常 大的搜索空 间 。 满足 了协调 系统的控制功能 。采用遗传 导致系统控制 的结果不尽人意 现 阶段 ． 火力发 电厂的机组运行时候 程 ． 对锅 炉一汽轮 机系统 的运作 运用 的方法主要是把锅炉作为系统跟随 的基础 ． 运用 负荷 指令信号来 算 法可 以有 效解决 控制量 的变化问题 ． 同时可 以提 高 系统机 组的运行 能 力 ． 增 强 火 平衡 系统 之间的关 系 ． 通 过对负荷指 令经幅值 的恰 当控制 ． 汽轮机 的 起到很好 的辅 助作 用 ． 为 电力 系统 的可持续发 展奠定 主控部分和锅炉 的主控部分 和相应 的压力定值之 间成 为一定的 回路 ． 力发 电厂 的运行 的安全性与 稳定性 ． 当协调系统 的负荷产生一定 的变化时 ． 汽轮机 和锅 炉的协 调运行产生 良好 的基础 。 的压力定值就会给 回路之 中添加一些微分环节和多级惯性 的环节 ． 这 ３ ． 结 束 语 综上所 述 ． 和传统 的协调系统控 制算 法相 比． 对直 流锅炉一汽轮 样锅炉的惯性时间也就是总体热量产生的时间和蓄热所需要 的时间。 Ｉ Ｄ控制 器参数选 在锅炉一汽轮机的协调系统 中． 传统的控制方案 已经无法满 足现有的 机 的协调控 制系统进行算 法的优化不仅 可以提高 Ｐ 同时可 以提高 系统的运行效 率 ， 可见遗传算法 的方式值 生产系统的运行要求 ．因此要对其控制算法进行相应 的改革 与创新 ， 择 的准确性 ． 并 可以将其应用领域 不断扩大 ． 尤其 是对结构复杂 的对 象进 使 用比较先进 的控 制理论 ． 来 弥补传统算 法的不足之处 ． 从而有效 地 得推广 ． 增强锅 炉一 汽轮机的整体性能。
超超临界直流炉机组协调控制策略_1
超超临界直流炉机组协调控制策略发布时间：2021-11-05T04:56:51.887Z 来源：《中国电业》（发电）》2021年第13期作者：杨忠山[导读] 最近五年，随着我国经济的快速腾飞，用电量需求急剧增加，电网容量也在不断扩大，用户对电能质量要求日益提高。
电网负荷分配通常采用AGC控制方式，由中调统一分配，机组升负荷、降负荷均要达到电网的要求。
甘肃电投常乐发电有限责任公司 736100摘要：最近五年，随着我国经济的快速腾飞，用电量需求急剧增加，电网容量也在不断扩大，用户对电能质量要求日益提高。
电网负荷分配通常采用AGC控制方式，由中调统一分配，机组升负荷、降负荷均要达到电网的要求。
对配备中间粉仓的中储式制粉系统的机组，达到相应速率指标难度不大，但对直吹式机组，由于其惯性大，要达到规定的升负荷、降负荷速率除与机组本身特性有关外，还与所设计的控制系统有关。
当负荷指令发生变化时，由于直吹式制粉系统锅炉燃烧存在极大的惯性，主汽压力不能及时随汽机调汽门变化而变化，容易造成主汽压力调节过调，偏差超过规定值，影响锅炉系统运行的安全性。
要使机组在确保稳定性的前提下，具有更快、更灵活的负荷响应，就需要协调机组负荷适应能力和主汽压力稳定的矛盾，对协调控制系统的设计提出来更高的要求。
论文所设计的协调控制策略已在某电厂660MW超超临界机组中得到应用，长时间的良好应用效果证明所设计的控制系统具有一定的适用性、代表性。
关键词：直流炉；协调控制；超超临界；AGC引言节约一次能源，加强环境保护，减少有害气体的排放，降低地球的温室效应，已经受到国内外的高度重视。
我国电力总装机容量已逾3亿kW，但火电机组平均单机容量不足10万kW，平均供电煤耗高达394g／kWh，较发达国家高60～80g／kWh，高出25％左右，资源浪费大，废气排放严重。
火电机组随着初蒸汽参数的提高，效率相应提高，超临界机组平均煤耗在310～320g，比亚临界机组平均减少20～40g 煤耗，因此我国从20世纪80年代后期开始重视发展超临界机组。
1000MW直流锅炉受热面超温分析及控制措施
学术论坛 1000MW直流锅炉受热面超温分析及控制措施薛森林（广东惠州平海发电厂有限公司，广东 惠州 516000）摘要：某电厂1000MW机组，为超超临界燃煤直流炉，锅炉采用Π型结构，锅炉受热面分为启动部分、过热器系统及再热蒸汽系统，启动部分为省煤器、水冷壁、分离器，过热器部分为顶棚过热器、低温过热器、前屏过热器、后屏过热器、高温过热器，再热器部分为低温再热器、高温再热器。
水冷壁采用上下分段的结构,炉膛下部水冷壁采用螺旋管圈,从冷灰斗进口标高处炉膛四周采用螺旋管圈，炉膛上部水冷壁采用垂直管圈，冷灰斗采用螺旋管圈，螺旋管与垂直管的过渡采用中间混合联箱型。
关键词：锅炉受热面；超温分析；控制措施锅炉受热面超温一直以来在火电机组频繁发生，给机组安全运行带来一定的隐患，各电厂协同锅炉厂家也在不断分析总结相关经验，从多方面着手，避免或减少锅炉受热面超温情况的发生。
锅炉受热面超温情况复杂，原因各有不同，下面将从几个方面阐述锅炉受热面超温的危害、原因及控制措施。
1 直流锅炉受热面超温的危害锅炉受热面是按照其相应区域热负荷、烟气温度及内部流通的介质温度的不同而选材的，如果因为各方面因素造成受热面管壁超温，达到一定的累积值，金属管材会产生疲劳损伤，金属的机械性能及金相组织会发生变化，蠕变速度也会加快，不仅会影响金属管材的使用寿命，当达到一定的损失程度，最终会导致锅炉受热面爆管，给设备安全和生产运行均带来一定的威胁。
2 直流锅炉受热面超温原因分析受热面的金属材质。
因超超临界机组的蒸汽压力和温度均较高，对受热面等各金属材质要求也相应较高，如果选材不当，高温区域受热面选用低耐热金属材质，极易造成该处受热面金属管材超温，如果长期超温运行，达到了疲劳损伤极限，就会造成管壁爆管，需停炉进行换管处理。
结构布置及安装质量。
锅炉结构及各受热面的布置方式，以及在安装时的质量监督和验收方面，都会影响到日后运行中壁温超温情况的发生，特别是在工艺流程的执行、酸洗和吹管是否合格等方面因素的影响，如果酸洗或吹管不彻底，运行中会造成管子中的杂质堵塞部分管子，工质无法流通，引起该处管壁超温，严重时导致爆管。
5协调控制CCS和模拟量控制MCS
锅炉主控指令
汽机主控指令
锅炉控制系统
汽机控制系统
燃空 给
调
料气 水
门
单元机组级
锅炉
汽机
给定值的选择和处理，机组状态的判断和运行方式的切换 保证机组对内、对外的两个平衡及安全。
5.1.3 机组负荷指令的形成
1）目标负荷的形成：
– AGC投入时，由AGC 指令给出。
– AGC未投，机组在 CCS控制方式时，由 运行人员在负荷控 制里输入设定值
系统分别对于送风机、引风机、一次风机、空预器 、给水泵、燃料设备、凝结水泵的运行情况给出。 ◆机组的最小出力限制 根据燃料设备的运行情况给出。 ◆负荷限制的运行人员手动设定功能。
逻辑最小负荷限制与运行人员设定的最小负荷限制 取大值；
逻辑最大负荷限制与运行人员设定的最大负荷限制 取小值。
5）机组负荷闭锁
3）一次调频
• 考虑了主汽压力对一次调频的修正。 • 设计了上限、下限和速率限制功能。
◆一次调频投入的条件： •没有发生RUNBACK •机组在协调模式 •频率偏差信号好
当上述条件满足时，CCS侧一次调频自动投入。 当上述条件不满足时一次调频自动退出。
• 一次调频
4）负荷上限/下限
机组负荷指令经上限和下限限制后形成机组给定功 率指令。 ◆机组的最大出力限制
（1）机炉协调控制（CC）方式（干态）
这是机组正常运行方式。
• 汽机主控：自动，功率（MW）控制（目标功率 由运行人员设定或来自ADS） • 锅炉主控：自动，由机组给定功率指令MWD ＋ 主汽压（Pt）控制组成 • 给水流量控制/燃料量控制/总风量控制/炉膛压力 控制，给水/燃料比（WFR）控制：自动 * 锅炉输入指令BID＝MWD + Pt 控制修正
直流锅炉的控制和调节
600MW超临界机组的投产标志着我国火电机组的运行水平步入新境界，而直流锅炉也是大容量锅炉的发展方向之一。
众所周知，蒸汽温度过高可能导致受热面超温爆管，而蒸汽温度过低将使机组的经济性降低，严重时可能使汽轮机产生水冲击。
而这些现象在许多电厂均有发生，因此过热蒸汽温度与再热蒸汽温度直接影响到机组的安全性与经济性。
超临界直流锅炉的运行调节特性有别于汽包炉，煤水控制与汽温、汽压调节的配合更为密切。
下面针对襄樊电厂#5、#6机组所采用的SG1913/25.40-M957型号的锅炉，就机组启动至低负荷运行阶段，煤水控制与蒸汽参数调节浅谈一下自己的看法。
机组启动阶段：根据锅炉的型号不同，不同容量的锅炉其转干态直流运行的最低负荷有所不同，一般在25%～35% BMCR 之间，我厂为210MW左右负荷开始转干态，在湿态情况下，其运行方式与强制循环汽包炉是基本相同的。
汽水分离器及集水箱就相当于汽包，但是两者容积相差甚远，集水箱的水位变化速度也就更快。
由锅炉启动疏水泵将集水箱的水打至凝汽器,与给水共同构成最小循环流量。
其控制方式较之其它超临界直流锅炉有较大不同，控制更困难。
给水主要用于控制启动分离器水位，锅炉启动及负荷低于35%BMCR时，且分离器水位在6.2~7.2m之间时，由给水泵出口旁路调门和给水泵的转速共同来控制省煤器入口流量保证锅炉的最小循环流量574t/h，保证锅炉安全运行。
锅炉启动阶段汽温的调节主要依赖于燃烧主要控制，由旁路系统协助控制，通过投退油枪的数量及层次、调节炉前油压、减温水、高低旁的开度等手段来调节主再热蒸汽温度。
此阶段启动分离器水位控制已可投自动，但是大多数锅炉的水位控制逻辑还不够完善，只是单纯的控制一点水位，还没有投三冲量控制，当扰动较大时水位会产生较大的波动，甚至根本无法平衡。
此阶段要注意尽量避免太大的扰动，扰动过大及早解除自动，手动控制，以免造成顶棚过热器进入水。
锅炉启动初期需要掌握好的几个关键点： 1 工质膨胀：工质膨胀产生于启动初期，水冷壁中的水开始受热初次达到饱和温度产生蒸汽阶段，此时蒸汽会携带大量的水进入分离器，造成贮水罐水位快速升高，锅炉有较大排放量，此过程较短一般在几十秒之内，具体数值及产生时间与锅炉点火前压力、温度、水温度、投入油枪的数量等有关。
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直流炉的协调控制
2.2主要控制模式
(1)基本模式(BASE)：锅炉主控手动控制，DEH处于本地限压控制方
式(转速或负荷控制)。
(2)汽轮机跟随模式(TF)：锅炉主控手动控制， DE压。
(3)锅炉跟随模式(BF)：锅炉主控自动控制汽压，DEH处于本地限压
2、协调控制系统的构成
2.1主要功能
协调控制系统的功能与汽包炉并没有多大的差别，主要由以
下七个部分组成：
(1)负荷指令处理回路。
(2)主汽压力设定值形成回路。
(3)锅炉主控。
(4)汽机主控。
(5)辅机故障快速降负荷(RUNBACK)控制回路。
(6)电网频差校正回路。
(7)热值校正回路。
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直流炉的协调控制
行细调。
由于锅炉响应的延迟、蓄热的补偿，因此需要根据负荷指令、
压力设定、频差信号等进行动态补偿修正。
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直流炉的协调控制
(2)汽机主控
控制指令来自于机组负荷指令。由于锅炉响应的延迟、蓄热
的补偿，因此需要适当地延缓汽轮机的响应来防止主汽压力的大
幅波动，一般是对负荷指令增加惯性、压力拉回等。
(3)燃料、给水、风量控制
适应机组调峰的要求，对负荷调节既有利又有弊。
(3)汽包炉机组可以简化为一个双输入双输出的控制对象，而超临界
直流炉机组是一个多输入多输出的控制对象，各个过程参数之间
的偶合较强，动态特性的延迟和惯性时间大，因此，直流炉的自
动调节系统较复杂，控制难度显著增大，对调节系统提出了更高
的要求。
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直流炉的协调控制
负荷指令处理回路
负荷指令经过运行人员
手动设定的上、下限限制、
RUNBACK计算得到的上、
下限限制、升降负荷速率限
制、负荷指令增、减闭锁等
运算后分别送往机、炉主控
等回路。
负荷指令设定回路投入自
动方式即为接受网调自动发
电控制(AGC)指令。
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直流炉的协调控制
负荷指令增闭锁： 实际燃料小于燃料量设定 主汽压力低于设定1MPa 实际给水量小于给水量设定 实际总风量小于总风量设定 任意一台一次风机动叶开度大于95% 任意一台送风机动叶开度大于90% 任意一台引风机动叶开度大于90% 一次调频减负荷
主要的控制指令都来自于锅炉主控指令，同时又利用热值、
焓值、氧量分别对指令进行修正。
由于燃料、给水的动态响应特性不同，对给水适当地延缓，
对燃料增加动态解耦。
总风量指令=风煤比函数f2×氧量校正；燃料量指令=(锅炉主
控指令f4
+焓值调节的动态解耦)×热值校正；给水量指令=煤水比
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函数f3(迟延)×焓值调节器的输出。
锅炉跟随协调控制方式时，汽轮机控制机组负荷，锅炉控制
主汽压力，因此能够快速响应电网负荷需求，但是主汽压力等主
要运行参数波动较大。
(1)锅炉主控
最主要的控制指令来自于机组负荷指令，作为锅炉主控最基
本值去控制煤、水、风；主汽压力的变化代表了机炉能量的不平
衡，因此需根据压力的偏差相应改变煤、水、风，对锅炉指令进
负荷指令减闭锁： 实际燃料大于燃料量设定 主汽压力高于设定1MPa 实际给水量大于给水量设定 实际总风量大于总风量设定 一次调频增负荷
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直流炉的协调控制
主汽压力设定值形成回路
主汽压力根据负荷指令 折算得到，加上运行人员的 手动偏置，再经过惯性环节、 增减速率限制等运算后分别 送往机、炉主控等回路。
直流炉的协调控制
精选pp锅t 炉跟随协调控制原理图
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直流炉的协调控制
2.4电网频差校正回路 主要由DEH通过改变汽轮机调门开度来瞬间响应电网频率偏
差，MCS接受来自DEH电网频率偏差信号(一次调频增量)主要是 用于改变燃料量、给水量和总风量，克服由于汽轮机调门变化而 引起的主汽压力偏差。
DEH中一次调频不等率设为5%，调频死区设为±2r/min，最 大调频幅度为±6%额定负荷。DEH处于限压控制方式才能投入一 次调频。 2.5热值校正回路
控制方式(即负荷控制)。
(4)汽轮机跟随协调控制模式(CTF)：锅炉主控自动控制负荷，DEH
处于初压控制方式，控制汽压。这种控制方式汽压稳定，但响应
负荷相对较慢。
(5)锅炉跟随协调控制模式(CBF)：锅炉主控自动控制汽压，DEH处
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于遥控限压控制方式(即负荷控制)。
直流炉的协调控制
2.3锅炉跟随协调控制原理
参数稳定存在一定的矛盾。
适当地提高主汽压力，可以增加锅炉的蓄能，有利于加快对
负荷的响应，但是增加了汽轮机调门的节流损失，影响了机组运
行的经济性。因此，提高机组负荷适应能力与机组运行的经济性
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直流炉的协调控制
(2)没有储能作用的汽包，锅炉总体蓄能显著减小。在外界负荷变化
时，自行保持负荷和参数的能力就较差，对扰动较敏感，汽压波
动幅度较大，压力波动速度往往超过汽包锅炉一倍以上。但是在
主动调整锅炉负荷时，由于其蓄热能力小，且允许的压力升降速
度快，可以使其蒸汽参数迅速地跟上工况的需要，所以能较好的
直流炉的协调控制
1、超临界直流炉机组的特点 (1)给水的加热、蒸发和变成过热蒸汽是一次性连续完成的，汽水之
间没有一个明确的分界点，工质的流动，完全依靠给水泵产生的 压头。随着运行工况不同，锅炉将运行在亚临界、超临界压力下。 进入直流状态后， 当给水量、燃料量 和机组负荷等有扰 动时，蒸发点会自 发地在一个或多个 加热区段内移动。
单元机组协调控制的任务是快速跟踪电网负荷的需要和保持
主要运行参数的稳定。当电网负荷变动时，从汽轮机侧看，只要
改变汽轮机调门的开度，就能迅速改变进汽量，从而能立即适应
负荷的需要或维持主汽压力稳定。但锅炉即使马上调整燃料量和
给水量，由于锅炉固有的惯性及延迟，不可能立即使提供给汽轮
机的蒸汽量发生变化。因此，提高机组负荷适应能力与保持主要
采用比较电负荷和锅炉负荷的偏差作为热值校正的基准信号。
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直流炉的协调控制
2.6协调控制回路投运顺序
一次风压调节
磨煤机出口 磨煤机一次
炉膛负压调节 温度调节
风量调节
氧量调节
送风调节
给煤机转速调节
焓值调节
给水调节
锅炉主控
燃料主控
汽机主控
协调控制
热值调节
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直流炉的协调控制
3、协调控制系统的整定要点