2机炉负荷协调控制系统文档格式.docx
《2机炉负荷协调控制系统文档格式.docx》由会员分享,可在线阅读,更多相关《2机炉负荷协调控制系统文档格式.docx(19页珍藏版)》请在冰豆网上搜索。
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。
本节主要介绍的协调控制系统方案以及运行方式。
协调控制系统的运行方式也分为:
1.手动方式MANUAL,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。
2.4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。
2.4.1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,机组主控站投自动意味着ADS投入。
但是当下列任一信号出现时,机组主控站不能投自动:
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RD、RU、RB(在本节后面介绍);
机组负荷指令LDCOUT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13-2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13-2(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13-2(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13-8)将对负荷指令和实际MW进行PI运算,最终会使MW=负荷指令。
这说明,若负荷指令中不含频率信号,机组的实发MW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。
如何插入频率信号?
如图13-3所示,在机组主控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%,则可折算:
52HZ对应―300MW
48HZ对应+300MW
所以,指令负荷的构成可用图13-3表示。
图13-3机组负荷指令形成原理
(一)
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,参见图13-4。
图13-4机组负荷指令形成原理
(二)
(1)负荷变化速率限制x~yKW/min。
速率可以由运行人员设定。
(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RD/RU/RB时,负荷指令按照事先规定好的RD/RU/RB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:
图13-5RB/RD/RU指令
(1)RUNDOWN与RUNUP(迫降与迫升)
首先,谈一下闭锁增(BLOCKINCREAE)和闭锁减(BLOCK、DECREASE)的问题:
闭锁增,即不可再增大;
闭锁减,则不可再减小;
当送风机的开度指令已达上限;
或
给水泵控制指令已达上限;
引风机指令已达上限;
汽机阀指令已达上限时,则闭锁增。
当出现送风机指令已达下限;
引风机指令已达下限;
给水泵指令已达下限;
给粉机指令已达下限;
汽机阀位指令达下限时,则闭锁减。
再谈RD(RUNDOWN)与RU(RUNUP):
首先,在CCS方式下,在LDC画面上,按下RD/RU允许按钮,则表明可以实现RD/RU功能。
①关于RD
在RD/RU允许的情况下,若已经出现BLOCKINC,当
a.燃料量比其需求量要小(得多)
b.送风量比其需求量要小(得多)
c.给水量比其需求量要小(得多)
*d.炉膛压力比其定值高(得多)
此时,将进入RD状态。
进入RD后,将按照一定的速率开始减少LDC输出。
当上述偏差被缩小后,RD过程结束。
如图13-5,当出现RD时,LDCOUT将从原先的锅炉指令起,逐步向零变化(切换开关T算法可以设定变化速率),此时的锅炉指令将跟随LDCOUT变化(见图13-7)。
当锅炉指令减小后,RD条件将在某个时刻消失,此后LDCOUT又回到正常情形。
所以当RD导致LDCOUT从原先的锅炉指令逐步变小时,并不是一定要变到零。
②RU关于与RD意义相反
这里,有一个概念问题需要说明一下,在有些厂家的设计中,BLOCKINCREASE和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RD、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。
我们认为,这样一种概念或提法是比较恰当的。
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:
跳一台空预器;
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);
汽轮发电机部分甩负荷
给粉机跳闸(一层或多层,图中未画出)。
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。
何时结束RB?
当锅炉指令已降到辅机允许的最大出力时,则自动结束RB。
2.4.2主汽压力设定值的形成
图13-6主汽压力定值的形成
如图13-6,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。
如何选择滑压方式?
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“选择滑压方式”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“选择定压方式”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“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。
2.4.3机、炉控制指令的形成
1.锅炉指令
图13-7锅炉主控指令的形成
当锅炉主控站在手动时,给粉机指令由运行人员手动调节(参见第十一节中燃料控制部分),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,锅炉指令的形成原理如图13-7所示。
这里有两种做法。
a.采用锅炉主汽压力控制器。
将主汽压力测量值(三测量)与主汽压力设定值求偏差,在锅炉主汽压力控制器中进行PI运算,其输出为锅炉指令BD,主汽压力控制器最终使得主汽压力Pt等于设定值PS。
为了提高锅炉的负荷响应速度,改进压力调节品质,将机组的负荷指令用作锅炉指令的前馈信号,而且采用了一个超前环节。
b.采用DEB信号。
要使汽压稳定,最好能做到锅炉的能量输入始终与锅炉的能量输出相平衡。
锅炉的能量输出一般就是指汽机的能量输入,而汽机能量输入可以用汽机一级压力P1来表示,所以可以考虑用P1信号直接控制锅炉指令,但仅用P1是不够的,它可能产生正反馈影响。
例如,由于锅炉自身扰动,燃烧短暂加强,这会使Pt上升,又会使P1上升,按照上述设计,锅炉侧则理解为汽机所需要的能量增加了,这就会使锅炉指令再增加,结果使Pt继续上升。
所以这样的设计是不稳定的,应进行改进。
汽机的能量需求,应体现在对汽机阀门的开度变化上。
在某一主汽压力Pt下,调门开度越大,调节级压力P1越大,或者说,调门开度与
成比例。
在当前要求的主汽压力下,汽机的能量需求应为调门开度×
主汽压力设定值,即
锅炉应根据这个需求增加锅炉指令BD,才能使锅炉的能量输入与输出能量相平衡,显然用这个信号具有直接和快速的优点。
所以被称为直接能量平衡信号DEB。
为了改善动态品质,所以采用了DEB微分信号与DEB叠加,最终成为锅炉指令BD。
这里没有了锅炉主汽压力控制器,压力还能维持在定值上吗?
从图13-7可见,此时,锅炉指令BD为
,这个指令经交叉限制后,成为即燃料指令,与HR求偏差后进行PI运算,并输出给粉机指令(参见第十一节燃料控制系统)。
因此最终应有
即,
稳定时,微分输出为0,所以
所以,即使没有PI调节器的校正,也能使主汽压力最终与其设点值相等。
c.在出现RD、RU、RB时,锅炉指令BD将按LDCOUT变化。
2.汽机主控指令
汽机主控指令的形成原理如图13-8所式。
图13-8汽机主控指令的形成原理
(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。
尽管采用DEB可以改善压力调节品质,但若负荷需变化过大,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,如图中f(x),它是一个带死区的函数发生器,它表示允许压力波动,但不能过大。
对于RU、RD、RB情形(此时仍在CCS方式,且只能在CCS方式),此时锅炉按LDCOUT调,LDCOUT将按照RD/RU/RB的要求变化,而汽机侧将维持主汽压力的稳定,此时由汽机指令由主汽压力控制器决定。
2.5站方式及运行
这里主要介绍负荷协调控制系统中各种运行方式的选择方法,以及运行中的注意事项。
如前所述,站的方式决定了协调控制系统的运行方式,所以,首先介绍各站投入自动的条件。
1.炉主控站(即燃料主控站FUELMASTER):
当下列情况出现时,切手动
(1)MFT
(2)主汽压力及其设定值偏差大
(3)主汽压力高
(4)主汽压力测量BQ
(5)汽压一级压力BQ
(6)汽包压力BQ
(7)A、B、C、D、E给粉机控制站都在手动
*建议把送风机动叶控制站在手动、两引风机控制站都在手动、或给水控制站都在手动作为切手动信号。
因为这些下级子系统是实现CCS的基础,只有它们投入自动后才能真正实现CCS方式。
2.锅炉主控站的指示
CO-给粉机控制指令
SP-主汽压力设定值
PV-主汽压力
3.汽机主控站
当出现下列信号时切手动
(1)MFT
(2)主汽压力与其设定值偏差大
(3)主汽压力高
(4)主汽压力坏质量
(5)MW信号BQ
(6)MW与LDCOUT偏差大
(7)汽机指令与实际负荷基准大偏差
(8)DEH不在遥控
4.汽机主控站的指示
CO-汽机主控指令
PV-MW
SP-LDCOUT
1.机组主控站(UNITMASTER)
机组主控站是负荷协调控制系统与自动发电控制系统AGC之间的接口。
该站投入自动则意味着机组此时由电网调度直接控制负荷。
下列任一信号存在时,该站不能投入自动方式:
a.汽机主控站不在自动
b.锅炉主控站不在自动
c.ADS(自动调度系统)信号故障
d.ADS系统不具备条件
e.RD/RU/RB
f.调度指令与从机组主控站上发出的指令偏差大
g.机组负荷指令(LDCOUT)超过一定的值。
当机组主控站投入自动后,将发出一个信号给AGC系统,告知调度,机组已经进入AGC方式。
6.机组主控站的指示
PV-调度指令
SP-运行人员对调度指令的修正值
CO-从机组主控站输出的机组指令。
运行过程中还应注意下面两个问题:
1.当汽机调门已达高限时(来自DEH),或者汽机主控指令已达上限,或主汽压力比定值低得较多,或给粉机指令已达上限或送风机指令已达上限,或引风机指令已达上限,则汽机主控指令禁止增。
此时,无论是手动指令还是自动指令都不会增加。
反之,对于达下限情形,无论是手动指令还是自动指令则禁止减。
2.当LDCOUT已达上限,或给粉机指令已达上限,或送风机指令已达上限,或引风机指令已达上限,或给水泵指令已达上限,或汽机侧已禁止增,则禁止增加锅炉主控指令(即给粉机指令)。
反之,对于达下限情形,则禁止减。
下面谈一下方式选择操作。
在协调控制系统中,有下列主要操作:
1·
各个站的投自动/切手动操作,包括机主控站(TURBINEMASTER)、炉主控站(即燃料主控站FUELMASTER)以及机组主控站(又称ADSINTERFACE)。
2·
投/切DEB
3·
RD/RU功能的切投
4·
RB功能切投
5·
频差是否插入
6·
选择是否在滑压/定压运行。
以上操作一般是在LDC画面上进行的。
LDC画面如图13-9所示。
在该画面上提供了下ADSINTERFACE(即机组主控站)、TURBINEMASTER(即汽机主控站)、FUELMASTER(即锅炉主控站)操作面板画面;
还提供了RU/RD方式切投按钮、RB方式切投按钮、频率信号切投按钮、定、滑压方式选择按钮。
此外,在该画面上还有下列主要参数显示:
主蒸汽温度
机组功率
主蒸汽压力
机组运行方式:
BF、TF、CCS
2.6RB时,CCS对BMS的要求
1.当CCS送出RB信号后,BMS将切掉某些层的给粉机,以保证负荷能快速下降,现在设计的情况是:
(1)若原来有四层及以上煤粉在运行,且所有的给煤机都停(即制粉停,无三次风或三次风中无粉),则发出指令跳E层给粉机,6S后,跳D层。
(2)若原来有三层及以上煤粉在运行,若又有给煤机在运行,则先发出指令跳E层,6S后,若仍有三层及以上粉在运行,则6S后跳D层。
若在跳D后,仍有三层运行,则6S后跳C层。
总之,在RB后,跳粉的顺序是自上向下(E、D、C)。
跳完后,可保留三层或两层粉运行,这取决于制粉系统的给煤机是否在运行。
对于一次风机RB,又有其特殊性:
若原有3层及以上运行,则先跳E,若仍有3层及以上煤粉运行,2S后,则跳D,若仍有三层在运行,则跳C。
也就是说,一次风机RB时,最多只能保留两层煤粉运行。
2.RUNBACK时,切除煤粉是为了快速降负荷;
但为了稳定燃烧,需投油枪。
(1)RB后,若有给煤机运行,最终只剩下2层粉,若这两层煤粉是相邻的(如A、B),这时将启动DE层油枪,顺序为1#、3#、2#、4#,时间间隔15S。
若剩下的两层不是相邻的,则发出指令启动AB层油枪(顺序也为1#、3#、2#、4#)。
(2)对于无给煤机运行的情况(最终保留了三层粉),若原来有四层以上层粉运行,那么启动AB层油枪。