单元机组负荷控制方式特点
单元机组负荷控制方式特点
单元机组负荷控制方式特点单元机组各种负荷控制方式工作特点热力发电厂机组负荷控制方式一般以下有5种，即锅炉跟随控制方式、汽机跟随控制方式、及以锅炉跟随为根底的协调控制方式、以汽机跟随为根底的协调控制方式、综合型协调控制方式。
一锅炉跟随〔BF〕的控制方式：单元机组锅炉跟随方式示意图1、工作特点：当负荷变化时，汽机主控首先发出调门开度指令以调节负荷；随后压力发生变化，锅炉主控再发出燃料量指令来调节汽压。
2、具体动作过程：当负荷指令P0改变时，汽轮机主控制器先发出汽机控制指令MT，再通过汽轮机子控制系统发出调门开度指令uT，从而改变汽轮机的进汽量，使机组输出电功率PE迅速与P0趋于一致。
调门开度改变后汽压pT随即变化，这时，锅炉主控制器根据汽压偏差发出控制指令MB，再通过锅炉子控制系统改变锅炉的燃烧率指令uB，使汽压pT恢复到给定值p0。
最后稳态时，PE=P0，pT= p0。
3、优点：此控制方式，利用锅炉的蓄热能力，通过直接开关调门改变蒸汽流量，从而改变负荷，所以负荷响应快，对电网稳定有利。
4、缺点：假设负荷变换快，调门动作大，将会造成汽压波动大；另外是当煤量波动引起汽压波动时，为了保持输出电功率而要动作调门，将近一步加大汽压的波动。
5、适应场合：当单元机组中锅炉设备运行正常，机组的输出电功率因汽轮机局部设备工作异常而受到限制时，可采用锅炉跟随方式。
由汽轮机根据带负荷能力控制机组负荷，由锅炉保持汽压。
二汽轮机跟随(TF)的负荷控制方式：单元机组汽轮机跟随方式示意图1、工作特点：当负荷变化时，锅炉主控先发出燃料量指令调节负荷；随后汽压发生变化，汽机主控再发出调门开度指令以调节汽压。
2、具体动作过程：当负荷指令P0改变时，锅炉主控制器先发出锅炉控制指令MB ,锅炉子控制系统计算后发出改变锅炉的燃烧率指令uB。
待汽压pT改变后，汽机主控制器发出汽机控制指令MT，再通过汽轮机子控制系统发出调门开度指令uT，从而改变进入汽轮机的蒸汽流入量，使机组输出电功率PE改变，并与负荷指令P0趋于一致。
机炉协调控制
有所简化，而且利用汽包压力微分起到使控制过程更加平稳的作 用。汽机能量需求信号直接作为锅炉指令，与热量反馈信号构成 燃料控制信号，可以更为直接、快速地实现机、炉之间的动静态 能量平衡。
单元机组协调控制
DEB协调控制系统具有以下特点：
N
机炉控制对象
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）
压力 定值 + -
Ps
机组 指令
ULD
+ -
F(t) PI
总燃料量TFF
+ ++BD
PI B
K(s)
+
PI TD +
PD 锅炉控制器
P0
+ _
汽机控制器
锅炉
P0-PT PT
_+ μT
μB (b)
汽机
+ _
N0
NE
单元机组协调控制
压力
定值
-
+
Ps
机组 指令 +
ULD -
F(t) PI
总燃料量TFF 或热量
+ ++ BD
B PI
F(x)
+
TD
+
T
PI
+
fs +
F(x)
-
f
GPB
PT
机前 压力
GPT
GNB
GNT
机组 功率
CCS
b
b
)
dP dt
b
负荷管理控制中心
T1
T2
T8
T9
<
最大负荷限制设定器
N0
图2—1 负荷要求指令处理模块结构图
滑压运行时锅炉跟随方式分析
当负荷指令和实际负荷之间偏差较小时，系统中非线性元件输出为零，µ T 就等于f3(x)的输出，即保持一定的汽机调门开度，但当机组功率跟不上负 荷指令的变化时，其差值经非线性元件暂时改变µ T'。由于这一改变量不能 太大，故系统中采用了小值选择来保证该改变量不会大于15%。
该系统直接采用经过动态校正的(P 该系统直接采用经过动态校正的 1/PT)×PSP作为 × 锅炉负荷指令信号。 锅炉负荷指令信号。燃料控制回路的反馈信号采 用热量信号（ 用热量信号（P1+CbdPb/dt ）。 进入锅炉燃料控制器入口的能量偏差信号为
P1 ∆e = ( ) × P SP − ( P 1 + C PT ( P SP − P T ) = P1 × − C PT P1 = × ∆ PT − C PT
间接能量平衡（ 间接能量平衡（IEB）协调控制系统 ）
系统的特点是用用负荷指令间接平衡机炉之间的能量关系， 系统的特点是用用负荷指令间接平衡机炉之间的能量关系，属于 以汽轮机跟随为基础的协调控制系统。 以汽轮机跟随为基础的协调控制系统。
直接能量平衡（ 直接能量平衡（DEB）协调控制系统 ）
Pb
在稳定工况下，汽轮机第一级压力 代表了进入汽机的蒸汽量； 在稳定工况下，汽轮机第一级压力P1代表了进入汽机的蒸汽量；P1与机前压力 PT的比值可以很好地代表汽机调节阀门的开度。在动态过程中，（ 1/PT）×Psp不 的比值可以很好地代表汽机调节阀门的开度。在动态过程中，（ ，（P 等于实际进入汽机的能量，而是代表了汽机所需的能量。 等于实际进入汽机的能量，而是代表了汽机所需的能量。 信号的另一特点是不受锅炉内扰的影响， 发生变化时， （P1/PT）×Psp信号的另一特点是不受锅炉内扰的影响，PT发生变化时，汽机首 级压力P 也会相应地变化， 近似不变。 级压力 1也会相应地变化，P1/PT近似不变。
热工自动装置检修职业技能鉴定题库(高级工)第005套
热工自动装置检修职业技能鉴定题库（高级工）第005套一、选择题【1】锅炉负荷増加时，对流过热器出口的蒸汽温度（ B ）。
A．升高B．降低C．不变D．不确定【2】汽包水位调节对象属于（ A ）对象。
A．无自平衡能力多容B．有自平衡能力多容C．无自平衡能力单容D．有自平衡能力单容【3】一系统对斜坡输入的稳态误差为零，则该系统是（ C ）。
A．0型系统B．I型系统C．II型系统D．无法确定【4】1151系列变送器进行正负迁移时对量程上限的影响（ C ）。
A．偏大B．偏小C．没有影响D．不确定【5】在利用网孔法求解复杂电路时，网孔电流是（ C ）。
A．彼此相关的一组量B．实际在网孔中流动的电流C．彼此独立的一组量D．支路电流【6】在分散控制系统中，DEH控制调门的卡为（ C ）。
A．模拟量输入卡B．模拟量输出卡C．伺服控制卡D．转速控制卡【7】当锅炉汽包采用的就地水位计内部水柱温度能始终保持饱和水温时，表计的零水位线应（ C ）于汽包内的零水位。
A．偏高B．偏低C．一致D．说不准【8】光电二极管常用于光的测量，它的反向电流随光照强度的增加而（ C ）。
A．下降B．不变C．上升D．以上三项均有可能【9】机组采用旁路启动时，在启动的初始阶段，DEH系统采用（ A ）控制方式。
A．高压调节阀门或中压调节阀门B．高压调节阀门或高压主汽阀C．中压调节阀门或高压主汽阀D．高压主汽阀和中压主汽阀【10】根据欧姆定律可以看出，电阻元件是一个（ C ）元件。
A．记忆B．储能C．耗能D．线性【11】如需要振荡频率稳定度十分高的矩形波应采用（ D ）。
A．施密特触发器B．单稳态触发器C．多谐振荡器D．石英晶体多谐振荡器【12】在网络技术中，信息传递的基本单元为（ A ）。
A．包B．帧C．字节D．以上都是【13】在串级汽温调节系统中，副调节器可选用（ A ）动作规律，以使内回路有较高的工作频率。
A．P或PDB．PIC．PIDD．以上都可以【14】根据《火力发电厂设计技术规程》，（ A ）容量机组的协调控制系统运行方式宜包括机炉协调、机跟踪、炉跟踪和手动运行方式。
热工过程自动控制复习题·王建国
10级热动《电厂热工过程自动控制》1．掌握自动控制系统中常用的基本术语。
被控量被控对象给定值扰动控制量控制对象2．掌握自动控制系统常见的分类方法，并能够判别实际系统所属类别。
按生产过程中被控量所希望保证的数值分恒值控制系统(过热汽温控制系统再热汽温控制系统) 程序控制系统随机控制系统根据控制系统内部结构分类闭环控制系统（反馈控制系统）开环控制系统复合控制系统3．掌握被控对象分类方法、各类对象的动态特性曲线及其平衡特性。
有自平衡能力的无自平衡能力的有自平衡能力对象：被控对象收到扰动后平衡被破坏，不需要外来的控制作用，而依靠被控量自身变化使对象重新恢复平衡的特性，称为对象的自平衡特性，具有这种特性的被控对象就是有自平衡能力的被控对象。
￥无自平衡能力对象：当这种被控量平衡关系破坏后，被控量以一定的速度继续变化下去而不会自动地在新的水平上恢复平衡，具有这种现象的对象成为无自平衡能力对象。
4．控制器有哪些基本动作规律各种动作规律的阶跃响应曲线，控制动作的特点、参数变化对其控制过程的影响。
比例控制P（有差调节）比例带减小，控制系统稳定性变差，比例带太小将使系统不稳定，系统稳定时比例带越小静态误差越小但被控量振荡加剧积分控制I（无差调节）积分时间T1越小积分作用越强调节阀的动作越快就越容易引起和加剧振荡但与此同时振荡频率将越来越高而最大动态偏差则越来越小被控量最后都没有静态偏差。
微分控制D（超前调节）有某种程度的预见性5．被控对象控制通道、扰动通道的特性对控制质量的影响。
扰动通道（扰动和被控量之间的信息通道）1、放大系数增大静态偏差也增大所以扰动通道的放大系数越小越好对控制越有利2、时间常数越大阶次m越高，被控量受到扰动后的动态偏差就较小，这将有利于控制。
控制通道（控制作用和被控量之间的信息通道）1、放大系数增大静态偏差减小有利控制2、时间常数越大阶次n越大控制作用就较迟缓控制不灵敏，显然不利控制。
6．》7．复杂控制系统主要包括哪几种串级控制系统比例控制系统前馈-反馈控制系统8．串级控制系统基本组成原理，系统中常见术语及其控制作用分析。
浅谈单元机组的负荷自动控制
浅谈单元机组的负荷自动控制摘要:在本文中,通过对现代大型火力发电机组的负荷控制特点的分析,全面介绍和分析全面的将制动控制系统在单元机负荷的应用做一个介绍和分析。
本文在大型单元机组负荷控制方面,注重强调了像特点、任务以及对象动态特性,基本的单元机组控制方式,组成单元机组协调控制系统的方面,和它所具有的功能以及控制方案。
关键词:单元机组负荷自动控制General Introduction to Load Autocontrol of the Unit AircrewAbstract:in this paper,through the analysis of the modern large-scale thermal power unit load control characteristics,a comprehensive introduction and analysis of automatic control system applied to the unit load.This paper focuses on the characteristics,large unit load control taskand object dynamic characteristics,basic mode of unit load control,composition,function and control method of unit coordinated control system.Key Words:Unit;Load;Automatic control高参数、大容量机组所占电网比例和国民经济发展的趋势呈现正比例增长,电网日负荷曲线随着用电结构的改变出现一些地区的高峰和低谷的峰谷差上升至50%甚至更多,并呈现继续上升的趋势,所以该现象也对单元机组的电网调峰、调频能力提出了更高要求。
第7章单元机组负荷自动控制系统new
第七章单元机组负荷自动控制系统§7-1 引言母管制：汽机与锅炉之间无一一对应关系，汽机和锅炉的负荷控制系统是各自独立的。
汽机的调节系统按负荷要求改变调节阀的开度；锅炉的汽压控制系统按汽压改变燃料量。
单元制：一台汽机配一台锅炉，对锅炉和汽机进行统一控制，共同适应电网的负荷要求。
负荷控制系统与燃烧控制系统的关系：以炉跟机为例说明：负荷控制系统：主要是设计功率调节器或汽压调节器，或各种可能的组成方案。
而汽压调节器的输出L则作为燃烧系统的负荷要求信号。
燃烧系统是协调系统的一个下级系统：在燃烧系统中，当L变化时，B、V、V S能共同协调地变化，也就是L能改变锅炉的燃烧率μB。
协调控制系统投入的基础：是各子系统必须投入自动。
负荷系统的基本任务：当负荷指令改变时，如何协调动作μB和μT，使发电机组的实发功率快速适应负荷的需要，同时保证机组的稳定性。
单元机组负荷控制系统有三种： 1. 炉跟机的负荷调节方式 2. 机跟炉的负荷调节方式 3. 机—炉协调控制方式前两种运行方式是基本的运行方式，协调控制方式就是在这两种基本方式的基础上进行改进的。
§ 7-2 单元机组负荷自动控制系统 一、 单元机组的动态数学模型被控对象包括锅炉和汽轮机本身的系统：ETμTμ两个输入量：μB ：锅炉负荷指令，在燃烧子系统投入自动的情况下，燃烧率与之成正比，即μB 为锅炉的燃烧率。
μT ：对汽机的负荷要求指令，一般情况下，汽机调节阀（液压调节系统）的开度与之成正比，一般情况下，是指汽机调节阀的开度变化。
两个输出量：N E ：单元机组的输出电功率； P T ：机前蒸汽压力，或称节流压力。
W PB (s)、W NB (s)——当汽机调门开度不变时，燃烧率指令μB 变化引起机前压力P T 和输出功率N E 改变的传递函数。
W PT (s)、W NT (s)——当锅炉燃烧率指令不变时，汽机调门开度μT 变化引起机前压力P T 和输出功率N E 改变的传递函数。
负荷控制方式
负荷控制方式机炉主控制器的主要作用是，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。
请参阅图10-1。
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．机炉分别控制方式所谓分别控制，指的是一个被调量只有一个调节量来控制，机炉分别控制方式分两种，即锅炉跟随的负荷控制方式（简称锅炉跟随方式或炉跟机方式）和汽轮机跟随的负荷控制方式（简称汽轮机跟随方式或机跟炉方式），这是两种基本的控制方式。
下面分别介绍其工作原理和主要特点：（1）锅炉跟随（BOILER FOLLOW，简写为BF）方式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。
图10-6为锅炉跟随方式示意图, 根据图10-6可画出其方框图10-7。
图10-6 锅炉跟随方式示意图图10-7 锅炉跟随方式方框图N0—机组负荷要求指令，由负荷指令处理部分产生。
调节对象—指的是包括机、炉调节系统在内的广义调节对象。
当负荷指令（功率给定值）N0改变时，汽轮机主控制器先发出改变调门开度的指令MT，从而改变汽轮机的进汽量，使机组输出电功率NE迅速与N0趋于一致。
调门开度改变后汽压PT随即变化，这时，锅炉主控制器根据汽压偏差发出控制指令MB，改变锅炉的燃烧率（及相应的给水流量），使PT恢复到给定值P0，最后稳态时，NE=N0，PT=P0。
当燃烧率扰动（内扰）时，汽压变化而产生偏差，蒸汽流量也变化。
汽轮机侧为了保持输出电功率而要动作调门，其结果将进一步加剧汽压的变化，使偏差增大，造成较大的汽压波动。
自动发电控制AGC介绍
许可控制区间：AGC计算出的PLC功率增量（PLC的功率设定值与其当前实发功率之差）可能有正有负，当ACE处于这一区间时，AGC只允许功率增量与ACE异号（即使│ACE│减小）的PLC改变其所控制的机组出力，其它PLC的出力维持其原值不变。
紧急控制区间：当ACE处于紧急控制区间时，AGC忽略掉考虑经济性的机组出力分配原则，直接按紧急情况下的机组带出力原则调节出力，使 ACE值能迅速减小。
当电钟误差超过限值时，AGC发出报警信息，通知调度员。
系统频率
电钟误差
联络线的量测
当AGC检测到一条或多条联络线的有功功率量测无效或丢失的时间间隔大于给定值时，AGC则暂停，并报警通知调度员。 当联络线净交换功率偏差超过限值时，AGC则发出报警信息。
（9）系统重要参数的监视与处理
（10）PLC的控制及PLC期望出力的计算
AGC工作原理
AGC是闭环控制系统
AGC的控制方式决定着ACE的计算公式，AGC有如下三种基本控制方式：
定频率控制方式 （CFC） 在此方式下，AGC以维持系统频率在一给定值为目标控制机组出力，ACE中只包含由频率偏离给定值产生的ACE分量。
定联络线净交换功率控制 （CNIC） 在此方式下，AGC的控制目标是维持本系统与相邻系统的联络线净交换功率在计划值，ACE中只有净交换功率的偏移量。
(7)、计算AGC的总调节功率
区域AGC的调节功率由两部分组成：一部分是ACE的比例分量，另一部分是ACE的积分分量。计算公式如下： 式中： PR 系统总调节功率 PI 系统稳态调节功率 PP 系统暂态调节功率 GI 积分增益系数 GP 比例增益系数
AGC根据滤波后的ACE值划分控制区间，不同区间采用不同的控制策略，一般控制区间分为四个，如下图所示：
火电厂集控运行专业《CCS协调控制试题》
一、 判断题单元机组负荷控制的特点及任务〔16〕1、火力发电厂的协调控制系统出发点是把汽轮机和发机电作为一个整机来考虑。
〔 × 〕2、单元机组是一个多输入、多输出的被控对象，分析负荷控制系统时，须把锅炉和汽轮机作为一个整体考虑。
〔 × 〕3、协调控制系统英文缩写为 CCS 。
〔 √ 〕4、协调控制系统直接作用的执行级是锅炉燃料控制系统和汽轮机控制系统。
〔 √ 〕5、采用中间再热的单元制机组，庞大的中间再热容积使得汽轮机中低压缸功率滞后，加之锅炉的热惯性大，使得汽轮发机电 组的一次调频能力降低。
〔 √ 〕6、从运行的角度讲，机组对负荷要求的快速响应能力必须建立在不能危及机组本身运行稳定性的根抵上。
〔 √ 〕7、常规的自动调节系统是汽轮机和锅炉分别控制，汽轮机调节机组转速和负荷， 主汽压力的控制由锅炉控制系统来完成。
〔 √〕 机前压力的波动也和锅炉的蓄热能力有关，锅炉的蓄热能力 题型 知识点题目数量题目数量题目总数合计主控制 系 统16 23 39 96单 元 机 组 负 荷 控 制 的 特 点及 任务1614 30机组负荷 控制方式 15 12 27判断题选择题 8、越大，机前压力波动越大。
〔×机组在 CCS 方式下运行， DEH 接受 CCS 的汽轮机调节汽门开9、度指令。
〔×〕RB 〔负荷返回〕功能与机组增减负荷限制等控制功能可以有10、效地降低机组异常工况时运行人员的操作强度，保障机组的平安运行。
〔√ 〕FCB 〔快速切除负荷保护〕的种类可分为甩负荷只带厂用电11、运行、甩负荷停机不停炉。
〔√ 〕辅机跳闸自动减负荷的目标值，称为 RB 目标值。
〔√ 〕12、当单元机组发生 RB 时，说明汽轮发机电运行不正常。
〔× 〕13、迫降功能是协调控制系统中负荷指令处理器的其中一个作14、用。
〔√ 〕RB 试验是对机组主要辅机设备故障下运行能力的检验，是15、对控制系统性能和功能的检验， RB 机组的实现为机组在高度自动化运行方式下提供了安全保障。
单元机组协调控制系统(CCS)
§7.1 CCS的基本概念(6)
➢ 以锅炉跟随为基础的协调控制方式:
§7.1 CCS的基本概念(7)
➢ 以汽轮机跟随为基础的协调控制方式
§7.1 CCS的基本概念(8)
➢ 综合型协调控制方式
§7.1 CCS的基本概念(9)
CCS 的基 本组 成
➢ CCS
➢ p1/pT信号的微分项整定不受汽轮机控制回路的影响，只需按 机炉对负荷要求响应速度的差异确定参数就可以了。与负荷 指令间接平衡的协调系统相比，锅炉控制回路的前馈信号无 论是动态的还是静态的精度都比较高，整定也比较方便。
§7.3 机炉主控制器(17)
系统分析(2)
➢ 从锅炉内扰来看，当燃烧率自发增加时，pT及p1均升高，因 为p1对燃烧率变化比实发电功率PE灵敏，在汽轮机控制回路 中功率积分项尚未改变时，汽轮机调节器就使汽轮机调节阀 关小，促使p1恢复到与功率给定值相适应的水平。与此同时， 锅炉控制回路接受两个减小PB指令的信号，一个是由于p1恢 复而使p1/pT减小的信号，另一个是负的压力偏差信号（p0pT），所以锅炉侧消除内扰的能力较强。
§7.1 CCS的基本概念(1)
CCS释义： 在单元机组的调节方式中，无论扰动发生在
锅炉侧还是汽轮机侧，都能保证机炉之间能很好 地相互跟随协调运行，同时兼顾负荷和汽压两者 的关系，能在确保机组安全运行的前提下最大限 度地适应负荷需要的调节方式或控制系统。
§7.1 CCS的基本概念(2)
单元机组负荷控制的特点：
协调锅炉、汽轮发电机的运行，在负荷变化较大时，能维持两 者之间的能量平衡，保证主蒸汽压力稳定。
协调机组内部各子控制系统（燃料、送风、炉膛压力、给水、 汽温等控制系统）的控制作用，在负荷变化过程中使机组的主 要运行参数在允许的工作范围内，以确保机组有较高的效率和 可靠的安全性。
浅谈单元机组的负荷自动控制
一
要： 在本文 中， 通过 对现代 大型火 力发 电机 组的 负荷控 制特 点的分析 。 全 面介绍和 分析全 面的将 制动控制 系统在单元机 负荷 的应 用做 个 介 绍和 分析 。 本文在 大 型单 元机 组 负荷控 制方 面， 注重 强调 了 像 特点 ， 任 务 以及对 象动态特性 ， 基 本的单 元机 组控 制方式 ， 组成 单元 机 组协 调控 制 系统的 方 面， 和 它所 具有 的功能 以及控 制方案 。 关键 词 ： 单元机组 负 荷 自动控 制 中图 分 类 号 ： Ｔ Ｋ ３ ２ 文献 标 识 码 ： Ａ 文 章编 号 ： １ ６ ７ ２ －３ ７ ９ １ （ ２ ０ １ ３ ） １ １ （ ｃ ） 一 ｏ １ ｌ 卜ｏ ５
Ｗｉ ｔ ｈ ｔ ｈｅ ｄ ｅ ｖ ｅ ｌ ｏ ｐｍｅ ｎｔ ｏ ｆ ｔ ｈｅ ｎａ ｔ ｉ ｏｎ ａｌ
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浅谈单元机组的负荷自动控制
１ 单 元机组 负荷控 制 的特 点及 功能
１ 单 元 机 组 负 荷控 制 的特 点 ． １
目前 ， 火力发电厂大容量机组均按单元制方式运行 ， 在 机组 负荷 改变 时 ， 供利 用 的锅 炉 蓄热 较小 ， 汽压 变 可 主 化较 大 。因此 ， 机组 负 荷控制 主要 有 以下 几个 特点 ： 单元 ①单元 机 组是 指 由发 电机 、汽 轮机 和锅 炉 构成 的一 个 整体 ，共 同适 应 电网 的负 荷要 求 ，保 持机 组 的稳 定运 行 ，所 以不 能将 汽轮机 和 锅 炉 的负荷 控 制任 务分 割 开讨 论。 总之 ， 机组 是一 个相互 关 联 的复杂 的多 输入 多输 单元 出的控制对 象 ， 将机 炉 视为一 个整 体来 考 虑 。 必须 ②锅 炉 和 汽轮 机 在 适应 电 网负 荷 变 化 上 存在 差 异 。 从动 态特性 上 看 ， 炉具 有较 大 的惯 性 ， 燃烧 率 的 改变 锅 从 到机 前压 力 的变 化有较 大 的 时间 常数 和迟 延 时 间 。相对 而言 ， 汽轮机 的惯 性要 小得 多 ， 从调 节 阀 门开度 的改变 到 机 组 实发功 率 的变 化时 间 常数很 小 。所 以单 元 机组 在 适 应 电网 的增 负 荷要 求 时 ，初 始 阶段 所需 要 的蒸 汽 量 主要 由锅 炉释放 蓄 热量来 产 生 ，这样 势 必引 起机 前 压力 有 较 大变 化。随 着单 元机 组 容量 的增 大 ，锅 炉蓄 热 量相 对 减 小 ，单元机组的负荷适应能力与保持机前压力稳定之间 的矛盾更 加 突出 。 ③ 电网供 电质量 对单 元机 组 参加 调频 的能 力要 求 日 益提高。 随着电网容量的扩大， 单元机组发电负荷 比例越 来越高 ， 因此即使是承担基本负荷的机组 ， 也要求具有参 加 电网一 次调频 的能 力 。 于以火 电机 组 为主 的 电力 网 ， 对 大容量单元机组必要时也应该参加 电网的二次调频 ， 以 维持 电网频率 的稳定 。 ④电网 自动化水平 的提高对单元机组负荷控制提出 了更高的要求 。为了保证供电质量 ，提高 电网 自动化水
《汽轮机原理》第10章01
第一节 单元制机组的运行
现代大型火电厂都是由过滤、汽轮机、发电机等主辅机组成的庞大、复杂 的独立的单元制机组。随着用电结构的变化，机组的功率必须适应负荷变化的 要求，参加电网调频、调峰运行。
一、单元制机组运行特点
（一）单元制机组的负荷适应性 • 锅炉与汽轮机的时间常数相差很大，负荷改变引起锅炉风、煤、水量变化； • 汽轮机中低压缸功率滞后。 导致机组功率变化滞后于外界负荷的变化，对外界负荷适应性较差，一次调频 能力相对降低。
为保证转子不发生脆断，汽轮机的超速试验以及带大负荷运行，应在定速 后经一段时间的低负荷运行，待转子被加热到脆性转变温度以上再进行。
12
（5）热冲击
热冲击是指蒸汽与汽缸、转子等部件在短时间内进行强烈热交换的过程。
此时金属部件内温差大，热应力大，甚至超过材料的屈服极限。严重时，一次
严重的热冲击就可能造成部件损坏。热冲击的主要原因有三种：
降负荷率应比启动或升负荷时更小。
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热应力与汽缸内外壁温差成正比。可通过控制汽缸内、外壁温差来控制热 应力。汽缸内外壁的最大允许温差为50一70℃。
在启动和负荷变化时，调节级汽室的汽温变化很大，汽缸的最大温差常常 出现在调节级对应的汽缸壁与法兰螺栓孔处。必须严格控制调节级汽室蒸汽温 度的变化率。 （2）螺栓及法兰的热应力。
14Leabharlann （2）转子的绝对膨胀。• 转子的相对死点：推力轴承与转子推力盘接触面是转子的死点。转子轴向
位置由推力轴承决定。
• 转子的绝对膨胀：转子以该相对死点为起点，沿转子轴向的膨胀称转子的
绝对膨胀。
（3）汽缸与转子的相对膨胀
汽轮机启、停和工况变化时，转子和汽缸分别以各自的死点为基准沿轴
完整word版,单元机组负荷控制方式特点
单元机组各种负荷控制方式工作特点热力发电厂机组负荷控制方式一般以下有5种，即锅炉跟随控制方式、汽机跟随控制方式、及以锅炉跟随为基础的协调控制方式、以汽机跟随为基础的协调控制方式、综合型协调控制方式。
一锅炉跟随（BF）的控制方式：单元机组锅炉跟随方式示意图1、工作特点：当负荷变化时，汽机主控首先发出调门开度指令以调节负荷；随后压力发生变化，锅炉主控再发出燃料量指令来调节汽压。
2、具体动作过程：当负荷指令P0改变时，汽轮机主控制器先发出汽机控制指令MT，再通过汽轮机子控制系统发出调门开度指令uT，从而改变汽轮机的进汽量，使机组输出电功率PE迅速与P0趋于一致。
调门开度改变后汽压pT随即变化，这时，锅炉主控制器根据汽压偏差发出控制指令MB，再通过锅炉子控制系统改变锅炉的燃烧率指令uB，使汽压pT恢复到给定值p0。
最后稳态时，PE=P0，pT= p0。
3、优点：此控制方式，利用锅炉的蓄热能力，通过直接开关调门改变蒸汽流量，从而改变负荷，所以负荷响应快，对电网稳定有利。
4、缺点：若负荷变换快，调门动作大，将会造成汽压波动大；另外是当煤量波动引起汽压波动时，为了保持输出电功率而要动作调门，将近一步加大汽压的波动。
5、适应场合：当单元机组中锅炉设备运行正常，机组的输出电功率因汽轮机部分设备工作异常而受到限制时，可采用锅炉跟随方式。
由汽轮机根据带负荷能力控制机组负荷，由锅炉保持汽压。
二汽轮机跟随(TF)的负荷控制方式：单元机组汽轮机跟随方式示意图1、工作特点：当负荷变化时，锅炉主控先发出燃料量指令调节负荷；随后汽压发生变化，汽机主控再发出调门开度指令以调节汽压。
2、具体动作过程：当负荷指令P0改变时，锅炉主控制器先发出锅炉控制指令MB ,锅炉子控制系统计算后发出改变锅炉的燃烧率指令uB。
待汽压pT改变后，汽机主控制器发出汽机控制指令MT，再通过汽轮机子控制系统发出调门开度指令uT，从而改变进入汽轮机的蒸汽流入量，使机组输出电功率PE改变，并与负荷指令P0趋于一致。
协调控制系统
2、控制量与被控量关系的选择
被控参数压力的控制： 被控参数压力的控制： 在多个被控参数选择上首选汽轮机调门控制压 力。 被控参数温度的控制： 被控参数温度的控制： 在直流锅炉中影响中间点温度 中间点温度的主要因素是锅 在直流锅炉中影响中间点温度的主要因素是锅 炉的“ 给水量增加， 炉的“燃料/水”比。给水量增加，使汽化点 向出口端移动，过热区段缩短， 向出口端移动，过热区段缩短，因此蒸汽温度 下降。 燃料量增加， 下降。而燃料量增加，则使汽化点向入口端移 过热区段加长，主汽温度则上升。 动，过热区段加长，主汽温度则上升。
二、超临界机组协调控制策略
超临界机组的控制基本策略： 超临界机组的控制基本策略： 1. 系统中强化了燃烧率的作用； 系统中强化了燃烧率的作用； 2. 增大机前压力的波动幅度以充分利用机组的 蓄能； 蓄能； 3. 降低机组对负荷指令的响应速度来改善控制 效果。 效果。 超临界机组协调控制系统的负荷指令运算回 路和亚临界机组基本相同， 路和亚临界机组基本相同，最大不同是锅炉 控制侧。 控制侧。下面予以简介
1、锅炉主控制器结构
（1）协调控制方式下锅炉主控制指令计算
当机组切换到协调方式下运行， 当机组切换到协调方式下运行，机组的主蒸汽压力和 负荷是由锅炉、 负荷是由锅炉、汽轮机协调控制
（2）锅炉处于跟踪方式下的锅炉主控制指令 计算。锅炉跟踪方式，即汽轮机侧是手动调节功率， 计算。锅炉跟踪方式，即汽轮机侧是手动调节功率，
合理的协调系统控制方案是： 合理的协调系统控制方案是：采用燃料控制中间点 温度，给水控制负荷、汽轮机控制机组压力。 温度，给水控制负荷、汽轮机控制机组压力。
3. 控制特点
直流锅炉在稳定运行期间,为得到稳定的 控制,须维持某些比率为常数,在启动和低 负荷运行时,要大幅度地改变这些比率,以 得到宽范围的控制。这些比率是： 得到宽范围的控制。这些比率是： （1）给水量/蒸汽量 给水量（即煤水比） （2）热量输入/给水量（即煤水比） （3）喷水流量/给水流量
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单元机组各种负荷控制方式工作特点
热力发电厂机组负荷控制方式一般以下有5种，即锅炉跟随控制方式、汽机跟随控制方式、及以锅炉跟随为基础的协调控制方式、以汽机跟随为基础的协调控制方式、综合型协调控制方式。
一锅炉跟随（BF）的控制方式：
单元机组锅炉跟随方式示意图
1、工作特点：当负荷变化时，汽机主控首先发出调门开度指令以调节负荷；随后压力发生变化，锅炉主控再发出燃料量指令来调节汽压。
2、具体动作过程：当负荷指令P0改变时，汽轮机主控制器先发出汽机控制指令MT，再通过汽轮机子控制系统发出调门开度指令uT，从而改变汽轮机的进汽量，使机组输出电功率PE迅速与P0趋于一致。
调门开度改变后汽压pT随即变化，这时，锅炉主控制器根据汽压偏差发出控制指令MB，再通过锅炉子控制系统改变锅炉的燃烧率指令uB，使汽压pT恢复到给定值p0。
最后稳态时，PE=P0，pT= p0。
3、优点：此控制方式，利用锅炉的蓄热能力，通过直接开关调门改变蒸汽流量，从而改变负荷，所以负荷响应快，对电网稳定有利。
4、缺点：若负荷变换快，调门动作大，将会造成汽压波动大；另外是当煤量波动引起汽压波动时，为了保持输出电功率而要动作调门，将近一步加大汽压的波动。
5、适应场合：当单元机组中锅炉设备运行正常，机组的输出电功率因汽轮机部分设备工作异常而受到限制时，可采用锅炉跟随方式。
由汽轮机根据带负荷能力控制机组负荷，由锅炉保持汽压。
二汽轮机跟随(TF)的负荷控制方式：
单元机组汽轮机跟随方式示意图
1、工作特点：当负荷变化时，锅炉主控先发出燃料量指令调节负荷；随后汽压发生变化，汽机主控再发出调门开度指令以调节汽压。
2、具体动作过程：当负荷指令P0改变时，锅炉主控制器先发出锅炉控制指令MB ,锅炉子控制系统计算后发出改变锅炉的燃烧率
指令uB。
待汽压pT改变后，汽机主控制器发出汽机控制指令MT，再通过汽轮机子控制系统发出调门开度指令uT，从而改变进入汽轮机的蒸汽流入量，使机组输出电功率PE改变，并与负荷指令P0趋于一致。
最后稳态时，PE=P0，pT=p0。
3、优点：此控制方式下，由于汽压稍有变化，调门即动作维持汽压至设定值，故汽压波动小，有利于机组的安全稳定。
4、缺点：当负荷变化时，没有利用锅炉蓄热能力，而是先改变燃烧率，待主蒸汽压力变化时，调门才动作改变负荷，因此适应负荷响应慢；另外当煤量波动引起汽压波动，为了保持汽压而要动作调门，将近一步加大电负荷的波动。
5、适用场合：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常而受到限制时，可采用汽轮机跟随方式。
由锅炉根据带负荷能力控制机组负荷，由汽机保持汽压。
锅炉跟随和汽轮机跟随方式的优缺点比较
锅炉跟随和汽轮机跟随的负荷控制方式下，当负荷变化时，在输出电功率和汽压的控制性能方面存在顾此失彼的问题。
为了解决这一问题，就需要采取协调控制方式：即允许汽压有一定波动，以便能充分利用锅炉的蓄热量，较快地跟踪电网负荷，同时又必须保证机压力波动在一定范围。
三以锅炉跟随为基础的协调控制方式：
锅炉跟随方式中，汽机控制功率，锅炉控制汽压，由于机炉动态特性的差异造成汽压波动较大，为了减少汽压的波动，在锅炉跟随的基础上，将汽压偏差引入汽轮机主控制器（如图红色部分），让汽机主控调节电功率的同时，配合炉侧调整汽压，即为以锅炉跟随为基础的协调控制方式。
以锅炉跟随为基础的协调控制方式示意图
1、工作特点：当负荷变化时，汽机主控首先发出调门开度指令以调节负荷；随后压力发生变化，锅炉主控和汽机主控同时动作，分
别改变燃烧率和汽轮机调门开度来调节汽压。
最终由锅炉侧保证汽压pT为给定值p0，汽机侧保证输出电功率PE与指令P０一致。
2、优缺点：从汽压偏差对汽轮机调门的限制作用可见，相比锅炉跟随方式，这样可使汽压波动不超过允许范围，但同时也减慢了输出电功率的响应速度，实质上是以降低输出电功率响应性能作为代价来换取汽压控制质量的提高。
四以汽机跟随为基础的协调控制方式：
汽机跟随方式，汽机控制汽压，锅炉控制功率，锅炉的延迟特性使负荷响应很慢，为了加快负荷的响应速度，在汽机跟随的基础上，将输出电功率引入汽轮机主控制器（如图红色部分），让汽轮机主控制器调节压力的同时，配合锅炉侧共同调节电功率，即为以汽机跟随为基础的协调控制方式。
以汽机跟随为基础的协调控制方式示意图
1、工作特点：负荷变化时，锅炉主控和汽机主控同时动作，分
别改变燃烧率和汽轮机调门开度来调节负荷。
随后汽压发生变化，汽机主控再发出调门开度指令以调节压力。
最终由汽轮机侧保证汽压pT为给定值p0，锅炉侧保证输出电功率PE与指令P０一致。
2、优缺点：相比汽机跟随方式，在负荷指令改变时，汽轮机调门配合锅炉侧同时动作，暂时利用了蓄热能力，所以功率响应加快，但是汽压偏差也因此加大，实质上是以加大汽压动态偏差作为代价来换取功率响应速度的提高。
五综合型调控制方式：
前述两种协调控制方式只实现了“单向”的协调，机、炉主控制指令信号MT和MB中，只有一个指令信号同时受△N和△P信号的协调控制，而另一指令信号单独受△N或△P的控制。
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。
综合型协调控制方式示意图
1、工作特点：当负荷指令P0改变时，汽机、锅炉主控制器同时动作，改变锅炉的燃烧率和汽轮机调门开度，来应对负荷变化。
接着，当汽压产生偏差时，汽机、锅炉主控制器同时动作，一方面适当地限制汽轮机调门开度的变化，并适当地加强锅炉燃烧率的控制作用。
最终机炉主控制器共同保证输出电功率PE与负荷指令P0一致，汽压pT恢复为给定值p0。
2、优缺点：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。