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
2.3 机炉主控制器(BM/TM)组成
炉主控制器(Boiler Master) / (Manual/Automatic)
BM M/A TM M/A
机其
他 信
机组
号控制方式管理源自TP MW机主控制器(Turbine Master) PS / (M/A) ULD
Pressure Set
BM TM
机组 Unit Load Demand
机组允许 负荷能力 运算回路
离设定值的程度来生成机组 能够承受的允许最大负荷指 通常称为返航目标值。 令，通常称为返航目标值。
负荷指令运算回路的任务是： 根据机组的运行状况，对来自外部 的负荷请求信号（ADS负荷指令、 人工手动设置指令及频差负荷校 正指令）和来自内部的负荷信号 （实际功率信号和机组最大允许 功率信号）进行选择和处理，生 成机组可以接受的目标负荷指令 ULD。
BD
TD
炉 (Boiler Demand)
机 (Turbine Demand)
3 、 超临界机组协调控制方式
一、超临界机组控制系统的特点
1、控制系统分析 超临界变压运行直流锅炉，由于没有汽包， 超临界变压运行直流锅炉，由于没有汽包，当 外部负荷变化时，汽压波动大且因加热、蒸发、 外部负荷变化时，汽压波动大且因加热、蒸发、 过热过程在各受热面没有固定的分界线， 过热过程在各受热面没有固定的分界线，当给 水或燃料扰动时，都将引起汽温的波动。 水或燃料扰动时，都将引起汽温的波动。因此 为使锅炉有良好的调节品质， 为使锅炉有良好的调节品质，要有高性能的控 制系统。 制系统。即以汽轮机调节对压力响应快的特点 来稳定压力，克服燃料、给水量对压力的影响。 来稳定压力，克服燃料、给水量对压力的影响。 通过给水量控制机组负荷，同时由“ 通过给水量控制机组负荷，同时由“燃料/水” 比控制燃料来稳定中间点的温度。 比控制燃料来稳定中间点的温度。
2、汽轮机主控制器的结构
协调方式下汽轮机主控制指令计算
当机组在协调方式下运行时， 当机组在协调方式下运行时，机组的主蒸汽压力和 负荷是由锅炉、汽轮机共同来调节。 负荷是由锅炉、汽轮机共同来调节。
汽轮机跟踪方式
当机组切换到汽轮机跟踪方式运行时， 当机组切换到汽轮机跟踪方式运行时，亦即锅炉侧 手动调节功率，汽轮机侧自动调节主汽压力。 手动调节功率，汽轮机侧自动调节主汽压力。
在变压运行时， 在变压运行时，调节系统通过增加燃料量和给 水量来提高发电机出力，是主蒸汽压力上升。 水量来提高发电机出力，是主蒸汽压力上升。 直流锅炉是汽水一次循环，锅炉的储热比较小。 直流锅炉是汽水一次循环，锅炉的储热比较小。 直流锅炉－ 直流锅炉－汽轮机是复杂的多输入多输出的被 控对象，燃料量、给水、 控对象，燃料量、给水、汽机调门开度的任一 变化，均会影响机组的负荷、中间点的温度、 变化，均会影响机组的负荷、中间点的温度、 压力的变化，而燃料、 压力的变化，而燃料、汽机调门的变化又会影 响到给水流量的变化和主汽压力的变化， 响到给水流量的变化和主汽压力的变化，因此 对于直流锅炉机组的协调控制系统来说， 对于直流锅炉机组的协调控制系统来说，主蒸 汽压力控制是最基本的控制。 汽压力控制是最基本的控制。 控制中间点温度是直流锅炉控制的重要环节。 控制中间点温度是直流锅炉控制的重要环节。
1.3 超临界机组协调控制系统的主要特点
系统具有多种控制方式，可实现无扰动切 换 具有完善的连锁保护功能 具有完善的监视功能（CRT显示图象和数 据） 具有功能强大的组态软件，用户可选择的 余地大，方便系统的组态和修改 测量系统采用了冗余变送器，可自动切换
附：超超临界机组的CCS的控制特点
1. 2. 3. 4. 协调控制分为如下几种方式： 协调控制方式(CCS) 锅炉跟随方式(BF) 汽轮机跟随方式(TF) 基本方式 燃料主控在自动，锅炉主控手动控制燃料量，汽 机主控手动控制调门开度，为基本方式； 锅炉主控自动控制主汽压力，汽机主控手动控制 负荷，为锅炉跟随方式； 汽机主控自动控制主汽压力，锅炉主控手动控制 负荷，为汽机跟随方式。
机跟炉方式 炉跟机方式 机炉协调方式
机跟炉原理框图
△P
P0 Pe
PT
µT
炉跟机原理框图
PT
µT
机炉协调系统（ CCS ）
µT
1.2 协调控制系统（CCS）及其任务 协调控制系统（
协调控制系统：是指这样一
种控制策略，把锅炉和汽轮发 电机作为一个整体进行综合控 制，使机组既能快速地相应外 界负荷的要求，又能维持主蒸 汽压力在允许范围内。
汽轮机强制手动方式
在正常情况下， 在正常情况下，汽轮机主控输出由机组的运行方式 决定，即在协调方式，输出协调控制指令； 决定，即在协调方式，输出协调控制指令；在汽轮 机跟踪方式，输出汽轮机跟踪方式控制指令。 机跟踪方式，输出汽轮机跟踪方式控制指令。
第七章 协调控制系统
CCS－Coordinated Control System
1.1 单元机组负荷控制的特点
单元机组：是指汽轮机、锅炉和 发电机成为独立系统的机组。 （优越于母管制） 负荷控制特点：一快一慢，即汽 轮发电机对负荷请求响应快，锅 炉对负荷请求响应慢。
1.1附 单元机组负荷控制基本方式
CCS的主要任务：
1. 接受外界负荷指令、运行人员的负荷指令 和电网频率偏差信号，及时相应要求，以 满足电网负荷变化的需要。 2. 协调锅炉和汽轮发电机的运行，在负荷变 化较大时，能维持二者之间的能量平衡， 保证主汽压力稳定。 3. 协调系统内部燃料、送风、炉膛压力、给 水、汽温等子系统的平衡。 4. 系统外部负荷请求与主/辅设备实际承受能 力的关系。
汽轮机过程
机组负荷协调层：用以协调机组负 荷能力与外界负荷要求。 机炉负荷协调层：用以协调锅炉和 汽轮机两个能量转换和传输过程。 锅炉和汽轮机控制层：用以实现将 能量转换和传输过程中所有需要控 制的参数和信号控制到规定的数值。
2.2负荷指令运算回路
中调指令ADS 电网频率 操作人员指令
根据自动调度系 统指令(ADS)、电 网频率（GF）、机 ） 组设定指令（SET） ） 负荷指令计算回路 等负荷需求指令 和机组允许最大 负荷能力RUN 负荷能力 DEMAND，生成 ， 机组可以承受的 实际负荷指令 限制回路 当机组负荷要求超过实际的 根据主要辅机的运行/跳闸状 根据主要辅机的运行 跳闸状 允许出力时， 允许出力时，回路对负荷应 态，或根据系统重要参数偏 进行上、下值限制。 进行上、下值限制。
锅炉侧投自动调节压力，使其在设定值. 锅炉侧投自动调节压力，使其在设定值.
（3）RB或强制手动方式
当机组出现RUN BACK请求或锅炉主控强制切手动时锅 当机组出现RUN BACK请求或锅炉主控强制切手动时锅 炉主控制指令的计算。当机组发生异常状况（ 炉主控制指令的计算。当机组发生异常状况（如发生 RB请求或锅炉强制切手动 或机组进行启停顺控时， 请求或锅炉强制切手动） RB请求或锅炉强制切手动）或机组进行启停顺控时， 机组将自动变换运行方式，应对突发情况。 机组将自动变换运行方式，应对突发情况。
1.4 机组负荷控制时的问题
1. 响应外部负荷需求与机组内部参数的稳定 问题 2. 机组故障与机组允许最大负荷能力问题 3. 机组的负荷形式与机组的控制方法问题 （控制机组负荷的大小，通常有两种手段： (1)控制进入汽轮机的蒸汽流量DT，即汽轮 机调速汽门的开度；(2)控制燃烧率）
2.单元机组协调控制系统的组成
2.1 机组负荷控制系统的整体结构
中 调 指 令 机组设备状态 电 网 频 率 设 定 指 令 机前 汽压 给定 值
单元机组主控制器（UM） ）
机组负荷协调层
控制方式选择逻辑
炉主控制器＆机主控制器（BM/TM）
机炉负荷协调层
炉控制系统 （BCS）
机控制系统 (TCS)
锅炉/汽轮发电机 控制系统层
锅炉过程