超临界控制策略详解

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采用汽机调节级压力P1信号的协调控制策略
P1/PT :代表了调节门开度 P1/PT.PTS :代表了蒸汽流量
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超临界大型机组的控制特点及对策
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目
录
一．超临界参数大型机组控制工程的基本特点 二．快速协调控制的基本方法
- 不可观测的变量及工艺过程是不可控制的； - 在一定意义下可控性等价于控制的快速性：
- 控制的快速性越好，可控性越好。
- 控制周期实质上是不可控环节，控制周期越短越好，当 然为此要付出经济代价。一般说来，以受控工艺时间常数T为准 则，控制周期TO以不大于T/10为好。
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• 例如：汽机转子运动方程、时间常数分析及DEH控制周期的要求：
汽机转子运动方程：
d I ω = M h - Me - M f dt
其中： I：汽机转子的转动惯量； ω：转子角速度； Mh：蒸汽主动力矩； Me：电负荷力矩； Mf：摩擦力矩；
(1)
令：M h― Me ― Mf ＝△ M 当
dω > 0对应升速状态； dt dω Δ M＝ 0时； ＝0 对应恒定转速状态； dt dω Δ M < 0时； < 0对应减速状态； dt
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二．快速协调控制的基本方法 1. 对控制策略的基本要求 - 具有成功地投运经验 - 对数学模型的精度要求不高 - 对负荷需求指令，有快速的响应 - 能够实现炉－机－电之间的稳态、动态功率平衡 2. 四种机组运行方式 - 协调方式 - 锅炉跟踪汽机的工作方式 - 汽机跟踪锅炉的工作方式 - 锅炉、汽机手动状态方式 3. 二类基本控制策略 - 采用P1信号的控制策略 - 日立公司的控制策略
» - 主环路工作周期τ τ 2 1 ，此时，对主环路而言副环路可以简 化为一个比例环节。主、副环路本质上解耦，可以分别镇定、分别调 试，系统工作稳定，调试方便。反之系统工作不稳定，调试困难。 3. 小偏差调节状态 从数学模型分析，电站工艺过程与其它工艺过程相同，必然是个 非线性过程。线性仅是在某稳态工作点X 0 邻域内的性质。当系统负荷 大范围变化时，要使调节过程符合线性化性质，控制系统必需处在小 偏差工作状态，这样才能得到正确的模型预测及好的调节品质。
Δ M > 0时；
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-蒸汽主动力矩（Mt）
Mh = 1 .13 G 0×H 0 × η im (公斤× 米) n （2）
其中： G 0 ：蒸汽流量； n ：转速； H 0ηim ：焓降； 同样的蒸汽流量，低转速下产生的蒸汽力矩 M h 高，高转速下，产生的蒸汽力矩 M h 低。 因此，这是一类自平衡系统。 - 全飞升时间 （Ta）的物理意义： 定义：若 Me =M f =0 时，在额定蒸汽力矩 （M H ）的条件下，汽机转速从零上升到额定值 ω0时所需要的时间。此时（1）转化为：
经验数值： 200MW： Ta≈7～8秒
300MW： Ta≈6～7秒
600MW： Ta≈5～6秒
日立DEH控制周期的确定：
这是一个理论上的极限数值，实际上是不可能达到的。因 此，日立公司 HIACS 系统 DEH 的设定值为 50 ～ 60ms 。为 600MW 机 组全飞升时间Ta的1/100。这一数据是有理论依据的。
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2.串级调节系统中的工作周期概念 串级反馈系统中，工作周期是个重要的物理概念。控制系统测点 及执行器的位置设计时，直接影响工作周期，因此，应遵守如下准则：
1 尽可能地短； - 副环路工作周期τ
Y=P1[1+K( PTS-PT)] (F算法)
基本思想： 以P 1作为Boiler 功率需求信号， 协调B-T侧的 能量平衡。 6
当K=1/PT时
Y=P1[1+1/ PT(PTS-PT)] =P1/PT *PTS (L-N算法)
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日立公司超临界、直流炉的协调控制思想
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三.闭环控制工程中的几个重要概念
1.可控性（controllability）、快速性和控制周期。 现代控制理论中，可控性是个最基本的概念。在实际工程中，
非常有意义的有两点：
I× dw dt = M (3)
Ta
H
I × d w = M h ×
0
w0

0
dt
Iw 0 = M H × T a Ta = Iw M
H
Iw 0 = 量纲： MH
(4)
×M ) ( K g×S 2 ( K g×M )
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S = S (秒 )0BHC10All rights reserved, copyright(C) 2001, BHC, Ltd.
三．闭环控制中的重要概念
四．AGC及协调控制在HIACS系统中的实现方法 五. HIACS－5000M系统的实时性对策
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一．超临界、直流炉大型机组控制工程的基本特点：
1. 对象特点： - 输入/输出工艺变量多。 - 动态过程快：由于没有汽包环节，作功工质占汽－水循环总工质的比 例增大，动态过程加快。需要更快速的控制作用，更短的控制周期。 - 主汽压参数上升（246Kg/cm2），工作介质刚性提高，动态过程加快， 同样需要更快的控制作用及更快的控制周期。 - 数学模型不精确。 2. 机组控制系统(DCS)面临的主要问题 - DCS系统的实时性更好： 快速的I/O处理； 快速的CPU处理； 更短的控制周期； - 快速控制、快速保护 - 汽机－锅炉－发电机总体优化的快速控制策略 - 快速响应负荷需求 - 总体协调 - 高可靠性 3