第10章 单元机组主控制系统

（2）机组就地设定的负荷指令；
（3）电网调频所需负荷指令。
正常工况下的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
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，影响机组的实际负荷， 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它处，甚至引起单元机组停机 事故。
3.负荷闭锁增/减 当机组在运行过程中，如果出现下述任一种情况，就
认为设备工作异常，出现故障
任一主要辅机已工作在极限状态，比如给风机等工作在最大 极限状态。 燃料量、空气量、给水流量等任一运行参数与其给定值的偏 差已超出规定限值。
此时需对实际负荷指令加以限制，即不让机组实际负荷指 令朝着超越工作极限或扩大偏差的方向进一步变化，以防止事 故的发生，直至偏差回到规定限值内才解除闭锁，这就是所谓 的负荷指令闭锁或负荷闭锁。
（1）以锅炉跟随为基础的协调控制方式(BFCC)
（2）以汽轮机跟随为基础的协调控制方式(TFCC)
（3）综合型协调控制方式
•综合协调控制方式实现“双向”协调，即机、炉主控制指令信 号MB、MT都是同时受N和P信号的协调控制。
•当负荷指令N0改N变时，机、炉调节器PIT和PIB同时对汽轮机侧和
锅炉侧发出负荷控制指令，并行地改变锅炉的燃烧率（及相应 的给水流量）和汽轮机调门开度。同时为了使主汽压的变化幅
•适用于:带基本负荷的单元机组或当机组刚投入运行时，采用这种 控制方式保持机组有较稳定的汽压，为机组稳定运行创造条件。
•当单元机组中汽轮机设备运行正常，机组的输出电功率因锅炉部分 设备工作异Biblioteka Baidu而受到限制时，可采用汽轮机跟随方式。
2．机炉协调控制方式(Coordinated control mode)
负荷指令处理
负荷指令处理部分(或负荷指令处理装置)的主要作用是： 对外部负荷要求指令（目标负荷指令）进行选择并加以处理，
使之转变为实际负荷指令N0，作为适合于机、炉运行状态的功率 给定值信号。
一、正常工况下的负荷指令处理
在机组的设备及主参数都正常的情况下，机组的外部负荷要求指令 来自三方面：
（1）电网中心调度遥控的负荷分配指令（ADS指令，即Automatic Dispatch System）；
•协调控制方式的控制策略是：
允许汽压有一定波动，以便能充分利用锅炉的蓄热量，使机组能较 快地适应电网的负荷要求。但是，这里利用锅炉蓄热量是有限度的， 必须保证机前压力与给定值的偏差不超过允许值。所以协调控制方 式既能使机组较快适应电网的负荷要求，又能确保汽压的波动在允 许的范围之内。
•常见的机炉协调控制方式有三种方案：
•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，只能通过测量有关运 行参数的偏差间接确定。
•针对以上两类故障，对机组实际负荷指令的处理方法有四种： 处理第一类故障的方法: 负荷返回（或称甩负荷）； 快速负荷切断； 负荷闭锁增/减和负荷迫升/迫降。
负荷闭锁分： 增闭锁——实际负荷指令上升方向被闭锁 减闭锁——实际负荷指令下降方向被闭锁
度 机不调致门N太开大度，的还变根化据，汽并压适+PN当T偏m地ax 离加给强定锅值炉P0燃的烧情率况的适控当制地作限用制。汽轮当
调节结束后，机炉主控制器共同保证输出电功率NE与负荷指令N0
一致，汽压NP0T恢复为给定值P0。
•综合型协调控制方式通过“双向”的机炉协调操作，具有较好的 负荷适应性能和汽压控制性能，是一种较为合理和完善的协调控 制方式。
单元机组主控制系统
概 述 调节对象的动态特性 负荷控制方式 前馈控制的应用 滑压运行机组的协调控制方案 负荷指令处理 单元机组主控系统实例
概述
一、单元机组负荷控制系统的任务
大型机组负荷控制的首要任务: 保证机组出力适应电网的负 荷变化要求、维持机组稳定运行。具体地说就是对外保证单元机 组有较快的功率响应和有一定的调频能力，对内保证主蒸汽压力 偏差在允许范围内。
处理第二类故障的 负荷闭锁增/减和负荷迫升/迫降）。
1.甩负荷
甩负荷是指在机组运行时，如果某个影响机组出力的辅机 跳闸，则主控系统迅速减小负荷指令，使负荷指令与机组此工 况下最大可能出力相一致。
同理，若汽机辅机发生跳闸而产生负荷返回，则机组将以锅 炉跟随方式运行。 2.负荷快速切断（FCB）
负荷快速切断是指当主机（汽轮发电机）发生跳闸时，快 速切断负荷指令，维持机组继续运行。
锅炉跟随方式的基本工作原理是：由汽轮机调节机组的输出 电功率、锅炉调节汽压。
锅炉跟随方式的特点:当N0改变时，由于利用了锅炉的蓄 热能力，具有较好的负荷适应性，对机组调峰调频有利，但汽 压波动较大；当有内扰（燃烧率扰动）时，汽压波动较大。
对于大型单元机组，锅炉的蓄热能力相对减小，当负荷要 求指令N0变化幅度较小时，在汽压允许的变化范围内，充分利 用锅炉的蓄热以迅速适应负荷的变化是有可能的。在负荷要求 指令N0变化幅度较大时，汽压波动就太大，会影响锅炉的正常 运行。
•机炉主控制器由两部分组成。 （1）锅炉主控制器：计算锅炉主控制指令MB的运算回路。 （2）汽轮机主控制器：计算汽轮机主控制指令MT的运算回路。
一、负荷控制方式
负荷控制方式可分为两类：机炉分别控制方式和机炉协调控制方式 1．机炉分别控制方式
（1）锅炉跟随（boiler follow，简写为BF）方式
（2）汽轮机跟随（turbine follow,简写为TF）方式
汽轮机跟随方式的基本工作原理是：由锅炉调节机组的输出电功率、汽轮机 调节汽压。
• 当负荷指令N0改变时，锅炉主控制器先发出改变锅炉的燃烧率 （及相应的给水流量）的指令MB。待机前压PT改变后，汽轮机主控 制器发出改变调门开度的指令MT，从而改变进入汽轮机的蒸汽流入 量，使机组输出电功率NE改变，并与负荷指令N0趋于一致。最后稳 态时，NE=N0，PT=P0。
负荷自动控制系统作用:接受外部负荷要求指令，并发出 使机炉调节系统协调动作的指挥信号
负荷自动控制系统机炉调节系统发出的指挥信号分别称为 汽轮机主控制指令MT和锅炉主控制指令MB。
机、炉主控制指令MT、MB分别代表了汽轮机调门开度（或汽 轮机功率）指令和锅炉燃烧率（及相应的给水流量）指令。
二、主控系统与机、炉调节系统的关系
•当燃烧率扰动时，汽压变化而产生偏差，蒸汽流量也变化，机组输 出电功率随之变化。汽轮机主控制器为了保持汽压而要动作调门， 其结果将进一步加剧蒸汽流量的变化，使机组输出电功率的变化加 剧，偏差增大。造成较大的输出电功率波动。
•汽机跟随方式的特点：汽压波动小。但由于没有利用锅炉的蓄热 能力，有较大的迟延，因此适应负荷变化能力差，不利于带变动负 荷和参加电网调频。
主控制系统相当于机炉调节系统的指挥机构，起上位控制作 用；
机炉调节系统对于主控制系统相当于伺服机构，起下位控 制的作用，是主控制系统的基础，两者构成分层控制的结构。
协调控制系统: 主控制系统和锅炉、汽轮机各自的调节系统的总称。
负荷控制方式
•机炉主控制器的主要作用：
根据机组运行的条件及要求，选择合适的负荷控制方式， 接受负荷指令处理部分发出的实际负荷指令N0，以及机组的实 发电功率NE、和主蒸汽压力PT及其给定值P0信号，通过一定的运 算回路，计算出锅炉和汽机的主控制指令MB和MT，以实现相应 的负荷控制方式，从而完成负荷控制任务。