CCS控制原理教学教材文档格式.docx
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1.手动方式:
汽机指令和锅炉指令都是手动发出,此时,运行人员兼顾汽压和负荷,手动调节汽机指令(调门开度指令)及锅炉指令,使压力基本稳定,并使机组负荷按照电网需要变化。
2.机跟炉方式(汽机跟随锅炉)
此时,锅炉侧根据电网负荷需求来调节锅炉指令(增/减燃烧率),而汽机则根据主汽压力的变化,自动调节汽机调门开度。
可以看出,这种方式下,当外界需要机组增加负荷时,锅炉开始加强燃烧,压力渐渐升高,汽机则根据压力升高情况,自动地调整汽机指令,渐渐开大调门开度,负荷随之增加,由于锅炉响应较慢,所以使负荷增加得较慢,但是由于汽机调门变化对压力的影响较快,所以压力显得十分稳定。
该方式的特点是:
压力稳定,但负荷响应慢。
3.炉跟机方式(锅炉跟随汽机)
此时,汽机侧根据电网负荷需求来调节汽机调门开度,而锅炉则根据主汽压力的变化自动地调整燃烧。
当外界负荷需求增加时,汽机可以很快地升高机组的负荷,但压力将下降,由于锅炉惯性较大,它虽然根据压力变化进行调节,但压力难以很快补上来,可能导致压力下跌较多。
负荷响应快,但压力不稳定。
4.协调控制方式
协调方式则是综合机跟炉和炉跟机方式的优点,尽可能地克服它们的缺点。
协调方式下,机、炉主控都将处于自动方式,即机指令和炉指令都是自动调整的。
协调控制方案较多:
例如
同时将外界负荷变化指令送达机侧和炉侧;
采用直接能量平衡信号(DEB);
进行压力限制;
采用各种前馈、微分环节,用以改善系统特性。
新铝电厂协调控制系统的运行方式也分为:
1.手动方式,此时机主控、炉主控(燃料主控)都在手动。
2.机跟炉方式TF,特征是机主控自动、炉主控手动。
3.炉跟机方式BF,特征是炉主控自动、机主控手动。
4.协调控制方式CCS,特征是机、炉主控都自动。
四、协调控制系统的构成
系统由三部分构成:
1.负荷指令的形成
2.压力定值的形成
3.机、炉主控制指令的形成
此外,还有一个功能全面的逻辑控制系统,用来实现方式切换和跟踪等功能。
(一)负荷指令的形成
1.正常情况下负荷指令的形成(CCS方式下)
指令的来源:
(1)运行人员手动给定。
(2)来自ADS(自动调度系统)。
当投入AGC(自动发电控制)后,机组将由电网调度发出的负荷指令直接控制。
就本机组而言,机组负荷控制站投自动意味着ADS投入。
但是当下列任一信号出现时,机组负荷控制站不能投自动:
汽机主控站在手动;
锅炉主控站在手动;
ADS故障或ADS不可用(例如来自调度系统的遥调信号质量坏、遥调信号不在正常范围等);
出现RB、FCB、负荷指令增闭锁、负荷指令减闭锁;
机组负荷指令超过高限。
(3)一次调频信号。
这是根据汽轮机的静态特性曲线生成的指令。
(a)(b)
图2汽轮机静态特性
一般来说,当电网频率发生变化时,汽轮机的调速系统会自动根据电网频率的变化来改变阀门开度,从而使机组的负荷发生变化。
该过程称为一次调频。
例如,如图2(a),原来机组在NA,3000rpm,即A点运行,当转速升高(电网频率升高)时,如果DEH的速度反馈信号是插入的,则机组将按照静态特性参与一次调频,也就是说它将自动关小调门,降低供给电网的电量,从而缓解频率的升高,此时,工作点移到B点,负荷降为NB。
也就是说,当汽轮机转速升高时,它将自动地按一定比例减小发出的功率。
尽管汽轮机按照其静态特性减小了功率,但此时转速仍高于3000rpm,电网频率仍偏高。
若要进一步降低转速(使电网频率继续降低),电网调度可以要求网上的各机组(包括本机组)再适当降一点负荷。
这属于二次调频。
二次调频结束后,工作点处于C点,此时,负荷为NC,转速又回到3000rpm。
二次调频相当于平移了汽轮机的静态特性曲线,如图2(b)所示。
为什么要在协调控制系统的负荷指令中,加入频差信号呢?
这是因为当投入CCS方式后,汽机功率PI控制器(见图8)将对负荷指令和实际负荷进行PI运算,最终会使实际负荷=负荷指令。
这说明,若负荷指令中不含频率信号,机组的实发负荷将不受频率影响,即使DEH将速度反馈插入,也不起作用,也就是说,机组丧失了一次调频能力,这对于并于网上的机组来说,是不合适的。
在机组负荷控制站的输出上叠加了频差信号。
这样,机组的负荷指令,不仅仅是运行人员给定的值或仅仅是ADS指令(ADS指令可以由运行人员偏置),它还包括频差信号成分。
这个成分可能是零(相当于没有插入)也可能是按静态特性曲线折算出的负荷(即已插入)。
若机组的速度不等率定为4%(我厂为4.5%),则可折算:
52HZ对应―300MW
48HZ对应+300MW
若来自DEH的频率信号无质量问题且机组处于CCS运行方式,本机组一次调频自动投入,即插入频差信号。
上述三种成分构成的负荷指令还不能直接用于CCS的负荷指令,它还要受到下列限制:
(1)负荷变化速率限制0~10MW/min。
速率可以由运行人员设定,孤网运行下,负荷变化速率设定为5MW/min。
(2)负荷指令受到最大负荷、最小负荷的限制。
(3)当不在CCS方式时,机组负荷指令跟踪实发功率信号。
当出现异常情况时,例如当出现RB、FCB、负荷指令增闭锁、负荷指令减闭锁时,负荷指令按照事先规定好的RB、FCB、负荷指令增闭锁、负荷指令减闭锁速率改变。
例如,一台引风机跳闸引超RB时,负荷指令将以150MW/min的速率降低。
2.异常情况下的负荷指令:
(1)闭锁增和闭锁减的问题:
闭锁增,即不可再增大;
闭锁减,则不可再减小;
闭锁增BLOCKINCREASE和闭锁减BLOCKDECREASE并不是在某些指令达到上限或下限时才出现,而是在运行过程中当发现需求量(例如送风量需求)与实际过程变量(送风量)出现大的偏差时,为防止偏差进一步扩大,需求量将停止增加或减小,这是在行进的过程中停来下“等待”,而并非一定要等到执行机构的指令(例如送风机动叶指令)不能再升或降时才停下。
而迫降RD、迫升RU则是在执行机构已达上限或下限时,若需求与设计过程变量仍然存在很大偏差时,才出现,而且,此时将通过降低“需求”,来缩写偏差。
可见,这里的BI或BD是一种积极消除大偏差的行为,而RD、RU则是一种被动的行为,因为此时执行机构已无法再开大或关小,已不能通过增加或减小执行机构开度来消除大偏差,所以只能通过降低“需求”来减小偏差。
热电350MW机组负荷指令增闭锁条件为(OR):
汽包水位设定>实际水位(200mm)
实际压力<主汽压力设定(2MPa)
燃料量设定>
实际燃料量(30T)
任意一台一次风机(频率>50Hz)出力达上限
任意一台送风机(动叶开度>84%)出力达上限
任意一台引风机(动叶开度>84%)出力达上限
机组系统转速<2985rpm
热电350MW机组负荷指令减闭锁条件为(OR):
汽包水位设定<实际水位(200mm)
实际压力>主汽压力设定(2MPa)
燃料量设定<
机组系统转速>3015rpm
3.关于RUNBACK快速降负荷(RB)
当机组在某个较高的负荷水平上运行时,若出现了重要辅机跳闸,机组就可能不能继续维持原来的负荷水平。
此时,为了能使机组继续稳定运行,应该主动、快速降低负荷指令。
例如:
原来在50%负荷以上运行,这时跳一台引风机,剩下的一台引风机最多只能维持50%负荷,所以负荷指令应迅速降低到50%。
下列情况导致RB:
跳一台一次风机;
跳一台引风机;
跳一台送风机;
跳给水泵(三台泵中要有两台泵都停,而且要经适时延时);
要使系统具有RB功能,运行人员必须事先在CRT的LDC画面上按下“RB允许”按钮。
当锅炉指令已降到辅机允许的最大出力时,则自动结束RB。
(二)主汽压力设定值的形成
机组主汽压力可以由运行人员从燃料主控站(即锅炉主控站)上设定。
当要求机组以滑压运行方式运行时,压力定值将根据负荷指令“LDCOUT”自动设定。
当在CCS方式,或在BF方式时,只要主汽压力与其设定值没有大的偏差,运行人员可从LDC画面上按下“定/滑压切换”按钮,则可进入滑压方式。
不在CCS或BF方式,或在出现RD、RU、RB时,将退出滑压运行方式。
当按下“定/滑压切换”按钮,则退出滑压运行方式,进入定压运行方式。
无论是手动给定,还是根据负荷指令“LDCOUT”给定,都要经过一个速率限制以及最大、最小限制。
当在手动方式时或旁路打开时,压力定值将跟踪实际压力。
(三)机、炉控制指令的形成
1.锅炉主控指令
当锅炉主控站在手动时,给粉机指令由运行人员手动调节,给粉机指令的上级指令燃料指令FD将跟踪热量信号HR(燃料量),而燃料指令的上级指令锅炉指令BD则跟踪燃料指令FD。
当锅炉主控投自动后,有两种情形:
A、若汽机主控站在手动,则为BF方式(炉跟机方式)
B、若汽机在自动,则为CCS方式(协调方式)
不管是上述哪种情形,此时,都由锅炉侧自动调节主汽压力。
2.汽机主控指令
(1)当DEH不在遥控方式时,汽机主控不能投自动,此时汽机主控指令TD将跟踪DEH的负荷基准LOADREF。
运行人员可利用DEH操作画面或手动盘控制汽轮机调门开度,继而控制负荷和压力。
在DEH投遥控后,若机主控站处于手动方式,运行人员可以用机主控站上的增/减键改变汽机指令。
(2)当汽机主控站投自动时,又有两种情形:
A、锅炉主控在手动。
此时为TF方式,汽机将自动维持主汽压力,主汽压力Pt与其设定值Ps求偏差,然后交给汽机主汽压力控制器运算,输出指令去汽机DEH,最终使Pt=Ps。
B、若锅炉主控也投自动,此时为CCS方式,主汽压力将由锅炉主控去调,汽机侧将根据机组负荷及负荷指令调节。
测量到的实际MW(双测量)与设定值(LDCOUT)求偏差,并由汽机功率(MW)控制器进行PI运算,其输出去控制汽机负荷基准,继而改变机组负荷,最终MW=LDCOUT。
为了提高负荷响应速度,将LDCOUT用作汽机主控指令的前馈信号。
可以看出,,这里的CCS方式特点是机调功,炉调压,即CCS是建立在BF基础之上的。
若负荷需变化过大,或其它原因,仍有可能使主汽压波动较大,例如,在增负荷时,主汽压力会降低,若降得过多,则不利于机组安全运行,此时应该注意防止由于汽机指令进一步增加而导致压力进一步下降。
因此,用压力与其定值的偏差程度,去限制汽机指令的进一步变化,用一个带死区的函数发生器,允许压力波动,但不能过大。