热工控制系统第十二章单元机组协调控制系统.ppt

能源与动力工程学院 能源与动力工程学院 能源与动力工程学院 能源与动力工程学院 能源与动力工程学院 单元机组协调控制系统 一　引言 （一）基本概念 单元机组在处理满足负荷要求并同时维持机组主要运行参数稳定这两个问题时，是将机炉作为一个整体来看待的。然而汽机、锅炉实际上又是相对独立的，它们通过各自的调节手段，如汽轮机调节阀开度、锅炉燃烧率，满足电网负荷的要求并保持机组主要参数（主蒸汽压力）的稳定，但它们能力不尽相同，差异较大。 当前随着大型发电机组的日益增多，大容量机组的汽机和锅炉都是组成单元制热力系统。 若在单元机组控制系统设计中，充分考虑它们差异，以及各自特点，采取某些措施（如引入某些前馈信号、协调信号），让机炉同时按照电网负荷要求变化，接收外部负荷指令，根据主要运行参数偏差，协调地进行控制，从而在满足电网负荷要求同时保持主要运行参数稳定，这样控制系统称为协调控制系统（CCS）。 单元机组协调控制系统可认为是一种二级递阶控制系统。处于上位级的机炉协调级，也叫作单元机组主控系统，是整个系统的核心部分。处于局部控制级的子系统包括锅炉燃料控制系统，风量控制系统，汽轮机功率/ 频率调节系统，以及直流锅炉的给水控制系统。 单元机组主控系统产生指挥机炉控制器动作的锅炉指令和汽机指令。局部控制级的控制器执行主控系统发出的指令，完成指定的控制任务。 协调控制主控系统结构框图 负荷管理中心结构图 WT2(s) WpB(s) WT1(s) WPT(s) WPB(s) WpT(s) P0 PE - - + + + + + + μB μT p0 pT 机炉协调控制器 控制对象 （二）机组控制对象分析 锅炉和汽轮机在响应外界负荷时的动态特性存在很大差异。 主蒸汽压力反映机炉内部的能量是否平衡，实发功率表征发 电机组与外部电网是否平衡。 WpB(s) WPT(s) WPB(s) WpT(s) PE pT + + + + μB μT P:功率 p：压力 二　机、炉主控制器 机、炉主控制器是单元机组的控制机构，它的主要功能是根据机组的运行条件和要求，运行人员可以选择锅炉跟随、汽轮机跟随及协调等控制方式，给出合理的控制方案提供机组全面的协调控制。 （一）分开控制 1、炉跟机（BF boiler following turbine） 炉跟机的特点：负荷适应性强，机组稳定性差 WT2(s) WpB(s) WT1(s) WPT(s) WPB(s) WpT(s) P0 PE - - + + + + + + μB μT p0 pT 原理框图 2、机跟炉（TF） 机跟炉的特点：机组稳定性强，负荷适应性差。 WT1(s) WPT(s) WT2(s) WpB(s) WpT(s) WPB(s) p0 P0 PE pT - - + + + + + + μB μT 原理框图 （二）协调控制方式 目前，各种不同单元机组协调控制系统的设计，都是从处理快速负荷响应和主要参数运行稳定这一矛盾出发的，一般协调控制系统可按反馈回路或前馈信号的不同进行分类。 1、按反馈回路分类 按反馈回路分类可以将协调控制系统分为以锅炉跟随（汽机基本）为基础的协调控制系统和汽机跟随（锅炉基本）以为基础的协调控制系统。 （1）以炉跟机为基础的协调控制系统 CBF： 特点： （2）以机跟炉为基础的协调控制方式CTF 特点： 2、前馈控制在机炉协调控制中的应用 （1）直接能量平衡（DEB direct energy balance） 按蒸汽流量需求进行的前馈控制 若系统在锅炉跟随方式下，负荷指令由汽轮机手动控制或由DEH就地控制，P0跟踪机组实际功率，P0=PE，而PE是被调量，不能主动反映负荷需求的变化，这时再用P0作前馈就失去了“前馈”的意义。 这时，通常采用蒸汽流量需求信号作为锅炉的前馈信号。蒸汽流量需求是汽轮机希望消耗的能量，用此信号可保持汽轮机耗能与锅炉产能随时平衡，从而改善机组的负荷响应。汽轮机对锅炉的能量需求信号也称能量平衡信号。 p1大体上代表汽轮机的进汽量，可以作为对锅炉的能量需 求信号。 缺点：仅采用p1作为前馈信号，当锅炉侧内扰时，将对汽压 pT造成动态正反馈。 如：燃烧率扰动使主汽压增加时，即使调门开度不变，调节 级压力p1也增加，如果直接把p1作为前馈信号直接作用于锅 炉，就会使燃烧率进一步增加。 因此，若采用p1作为前馈信号，就必须对其进行修正。 具有压力比修正的能量平衡信号 当锅炉内扰引起进入汽轮机的蒸汽量变化时，p1/pT可保持不变。这样就消除了内扰影响。 滑压运行时由于p