中蓝裕兴化工锅炉自控(四)锅炉CCS机炉协调系统图纸.docx

中蓝裕兴锅炉自控优化方案（四）公用工程车间锅炉工段赵文涛【编】前言如何平衡我厂钛白生产车间用汽与锅炉产汽，保证蒸汽低压、中压压力稳定，流量合适、锅炉运行安全、平稳——这一切长久以来都困扰着我公用工程车间。笔者在阅读相关热电厂运行资料后，了解到电厂CCS系统（机炉协调系统）就是解决蒸汽供求平衡问题的所在。可是CCS系统极其复杂，通常都是专业的热力设计院根据设计图纸与现场设备去编写控制方案，该技术不论是电厂还是设计院，通常都不会无偿外传，所以笔者虽多方联系都未能搞到一手技术资料。再加上，笔者仅仅工作四年，且不是热工自动化专业，对该项系统的学习与研究工作进展缓慢。本次《锅炉自控（四）》方案，主要介绍CCS系统的原理、设计思路以及相关图纸，部分图纸非常珍贵，笔者找寻了好久！有些图纸是截图，画质可能比较粗糙，望读者见谅。CCS系统对相关理论知识要求较高，即便笔者只做了简单介绍，篇幅也较多，也可能比较难懂，有些知识笔者也不是太清楚，有兴趣的同事可一同探讨。编者水平有限，不足之处望读者批评指正！【注1】方案以原始技术资料为主，若结合我厂生产运行实际情况的话，方案中汽轮机负荷可视为生产车间用汽需求。【注2】本优化方案主要以SAMA图为主，文章附有SAMA图例说明可参考。锅炉协调控制系统原理与工程实现技术【一】、基本概念协调控制系统是单元机组的负荷控制系统，由早期的锅炉跟随汽机或汽机跟随锅炉的负荷控制系统发展而来，它是由汽机和锅炉协调动作，共同实现机组的负荷控制：一方面，控制机组输出功率，满足电网负荷要求；另一方面协调汽机及锅炉各子系统，控制机前压力，使机组得以稳定运行。【二】、系统工作的基本原理协调控制系统的原则性方框图如下：功率偏差和汽压偏差同时送到汽机调节器WＴ１（s）和锅炉调节器WＴ２（s），在稳定工况下，实发功率NＥ等于功率给定值N０，机前压力PＴ等于压力给定值P０。当中调要求增加负荷时，将出现一个正的功率偏差信号（N０-NＥ），此信号通过汽机调节器开大调节阀，增加实发功率，同时，这个信号也作用到锅炉调节器，使燃料量增加，增加蒸汽流量。当调节阀开大时，会立即引起机前压力下降，尽管此时锅炉已经开始增加燃料量，但由于燃料-机前压力通道有一定惯性，这时仍然会有正的压力偏差（P０-PＴ）信号出现。这个信号按正方向作用到锅炉调节器，继续增加燃料量，同时反方向作用到汽机调节器，力图使汽压恢复到正常值。正的功率偏差信号和负的压力偏差信号作用的结果，会使调节阀开大到一定程度后停止，这时汽机实发功率还没有达到功率给定值，这种状态只是暂时的，因为正的功率偏差信号与负的汽压[偏差信号同时通过锅炉调节器增加锅炉燃料量，随着机前压力逐渐恢复，压力偏差逐渐减小，这时，汽机调节器在正的功率偏差信号作用下继续开大，提高实发功率，直到功率和汽压均与设定值相等，机组达到新的稳定状态。【三】、系统分类（一）锅炉跟踪方式（炉跟机）特点：系统响应速度快，但机组稳定性差。（二）汽轮机跟踪方式（机跟炉）特点：机组稳定性好。但系统响应速度慢。（三）矩阵解耦控制锅炉与汽轮机之间的控制存在一个耦合关系。左图为解耦系统原理，右图为矩阵解耦后的等效图解耦矩阵运算如下：特点：这种解耦控制方法不但可以解除系统耦合，还可以改变单变量对象特性。但解耦网络复杂，往往难以实现。以锅炉运行状态控制为例；微过热汽温、过热器温度和主汽压来表示机组的运行状态时，与3个主要控制量（给水流量、减温水流量和燃料量）之间的关系：左图就是锅炉运行三输入/三输出耦合矩阵。这种解耦控制精度极高，但要比传统的PID控制难实现得多，所以只有大型的临界或超临界直流锅炉才会使用此方法。（四）机炉综合协调控制（CCS系统）在锅炉跟随为基础或汽轮机跟随为基础的协调控制方式中，只有一个被控量是通过两个控制变量的协调操作来加以控制的，而另一个被控量是单独由一个控制变量来控制的，因而，它们只是实现了“单向”协调。“单向”协调控制在负荷的响应过程中，机组或机炉之间的能量供求仍存在较大的动态失衡现象。为避免这一问题，综合协调控制方式采用的是“双向”协调，即任一被控量都是通过两个控制变量的协调操作加以控制的。当主蒸汽压力产生偏差时，机、炉主控制器对锅炉侧和汽轮机侧同时进行操作，一方面加强锅炉燃烧率的控制作用，补偿蓄能的变化，另一方面适当限制汽轮机进汽调节阀的开度，控制蒸汽流量，维持主蒸汽压力稳定，以保证机、炉之间的能量平衡。这也是热电企业主流的平衡控制方式！！！【四】、CCS协调控制系统的分类CCS系统也分为两类：按指令信号间接平衡的协调控制系统能量直接平衡协调控制系统（1）按指令信号间接平衡的协调控制系统上图为以炉跟机为主的单向解耦协调控制系统，为带有死区的非线性环节，有利于提高协调控制系统的稳定性，死区的大小决定了蓄能的利用，兼顾负荷适应性与