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1、邹平六电锅炉MCS说明书MCS控制说明一 概述：本说明对300MW机组的MCS控制系统进行介绍，燃烧系统采用5台中速直吹磨，给水系统为两台50%的汽泵和一台30%的电泵。二 系统组成：MCS系统主要由下列各系统组成：A. 协调控制系统包括RB功能，一次调频功能。提供定压运行和滑压运行。B. 燃料控制系统C. 磨煤机风量控制系统D. 磨煤机出口温控制系统E. 一次风压控制系统F. 给水控制系统G. 送风控制系统包括氧量调节。H. 吸风控制系统I. 左、右主蒸汽温度控制系统J. 左、右一级减温控制系统K. 左、右再热蒸汽温度控制系统L二次风箱/炉膛差压调节M. 除氧器水位控制系统N凝汽器水位控制O

2、高低加水位控制P旁路压力和温度控制Q其他单回路控制第一节 协调控制设计简介控制系统设计原则是将汽机、锅炉作为整体考虑。在能量平衡控制策略基础上，通过前馈/反馈、连续/断续、非线性、方向控制等控制机理的有机结合，来协调控制机组功率与机前压力，协调处理负荷要求与实际能力的平衡。在保证机组具备快速负荷响应能力的同时，维持机组主要运行参数的稳定。2.1.1机组指令处理回路机组指令处理回路是机组控制的前置部分，它接受AGC指令、操作员指令、一次调频指令和机组运行状态。根据机组运行状态和调节任务，对负荷指令进行处理使负荷能力与运行状态相适应。2.1.2 AGC指令AGC指令由省调远方给定，420mA对应1

3、50MW300MW。当机组发生Run Up/Run Down；Runback；非CCS方式；机组负荷和AGC指令偏差大；以上之一时退出AGC控制。2.1.3 操作员指令 非AGC工况由操作员给出机组指令，经指令处理（速率、上下限幅）作为实际负荷指令（AGC指令也同样）。2.1.4一次调频指令 一次调频指令由当前频率与额定频率常数（50Hz）的差的折线给出。折线的参数由采用的不等率（4-6%）决定。频率调节死区范围为0.033HZ，即CCS侧一次调频调节死区范围为30002r/min。频率调节范围确定为500.168 HZ。10r/min对应9MW。当频率信号坏或非CCS方式时退出一次调频控制。

4、2.1.5机组指令的实际能力识别限幅功能机组指令的实际能力识别限幅是根据机组运行参数的偏差、辅机运行状况，识别机组的实时能力，使机组在其辅机或子控制回路局部故障或受限制情况下的机组实际负荷指令与机组稳态、动态调节能力相符合；保持机组/电网，锅炉/汽机和机组各子控制回路间需要/可能的协调，及输入/输出的能量平衡。机组指令的实际能力识别限幅功能，反映了协调控制系统一种重要设计思想控制系统自适应能力：1）正常工况“按需要控制”，实际负荷指令跟踪（等于）目标指令；2）异常工况“按可能控制”，目标指令跟踪实际负荷指令。机组指令的实时能力识别限幅功能主要有：1）方向性闭锁2）迫升/迫降（Run Up/Ru

5、n Down）3）辅机故障快速减负荷（Runback）所有机组实时能力识别限幅功能，均设计有超驰优先级秩序，并具备明了的CRT显示。2.1.5.1方向闭锁功能方向闭锁技术作为CCS的安全保护，具有下例功能：1）防止参数偏差继续扩大的可能；2）防止锅炉各子控制回路间及锅炉、汽机间的配合失调有继续扩大的可能。2.1.5.2机组指令增闭锁1）机组指令达上限（运行人员设定）；2）风量设定实际风量100t/h；3）送风机指令达上限；4）一次风机指令达上限；5）引风机指令达上限；6）实际压力主汽压力设定0.7MPa；7）汽包水位设定实际水位50mm；3）实际压力主汽压力设定0.7MPa；4）燃料量设定实际

6、燃料量100t/h；2.1.5.4迫升/迫降（Run Up/Run Down）指令迫升/迫降作为CCS的一种安全保护，具备按实际可能自动修正机组指令功能。迫升/迫降主要作用是机组在发生增，减闭锁并持续一段时间（1Min）时，自动增加或降低负荷迫使偏差回到允许范围内，从而达到缩小故障危害的目的。2.1.6辅机故障快速减负荷（Runback）1) 机组主要辅机在运行中跳闸是突发事件，此时若仅靠运行人员操作，由于操作量大、人为因素多，不能确保机组安全运行。因此RB功能是否完善是衡量CCS系统设计重要指标。2) 本公司根据多年RB功能设计与工程实践，提出“以静制动、综合协调”的RB控制策略。 a) 以

7、静制动指发生RB工况时，BMS按要求切磨投油，CCS根据RB目标值计算出所需的燃料量后，锅炉主控处于静止状态。b) 综合协调指发生RB工况时，协调各子系统以确保运行工况的平衡过渡，汽机主控维持负荷与机前压力关系。在快速减负荷的同时要对某一辅机跳闸引起的运行工况扰动进行抑制，即采用适当的前馈量，以减小RB工况初期影响机组运行稳定的不利因素。对外协调BMS、DEH、SCS控制系统快速、平稳地把负荷降低到机组出力允许范围内。2.1.6.1机组RB控制策略简介1 Runback项目a) 运行中一台送风机跳闸；b) 运行中一台引风机跳闸；c) 运行中一台一次风机跳闸；d) 运行中一台给水泵跳闸；e) 运

8、行中一台磨煤机跳闸；f) 运行中一台空预器跳闸；2 BMS快速且切除磨煤机完成粗调a) RB发生时，A磨或B磨运行投下层油；如果下层油启动不成功，则投中层油。RB发生时，A、B磨未运行投中层油；如果中层油启动不成功，则投下层油。b) 大于三台磨运行,按E、D、C磨顺序切除，间隔6秒。c) 一次风机RB，大于三台磨运行,按E、D、C磨顺序切除，间隔3秒d) 磨煤机运行中跳闸，按上述原则投油。CCS判断是否产生磨煤机RB？不是，其它给煤机自动提速，确保燃料平衡；如果是，按燃料 RB的出力给定。3 锅炉主控“按可能控制”协调控制设计的重要思路是，正常工况按“按需控制”、异常工况按“可能控制”。在CC

9、S内部实时计算单位煤耗，当RB发生时根据不同辅机RB目标值，锅炉主控处于跟踪状态，以一定速率跟踪输出相应的RB工况的燃料指令。当辅机出力的最小值小于当前锅炉主控的输出并超过一个死区范围内（0.5%），RB动作，一分钟后RB过程结束。4 内部协调 RB过程中切除燃料的同时，由于燃料量变化相应风量指令变化去调节送风量，并通过前馈作用使引风控制相应减小（幅度与切除燃料量成比例）。5 RB下机组的控制RB过程的主要手段是快速切除燃料，使其热负荷符合相应辅机的出力需要。但为了保证机组其他运行参数的品质，如汽温等。机组一般采用滑压运行，TF方式。因此在RB过程中，汽压设定投入自动，进入滑压方式，机组控制方

10、式为TF方式。6 给水泵RB电泵自动抢水功能a) 二台汽泵运行，一台运行中跳闸，备运电泵自启动成功，从初始位以一定速率增速，勺管目标值为原运行泵位置（的105），备运泵增速受电泵安全运行和与汽泵的配合限制。b) 二台汽泵运行、一台跳闸，备运电泵自启动不成功。负荷大于170MW，产生RB，目标值160MW。c) 二台汽泵运行、一台跳闸，处于自动工况下的泵将快速增速，以求总给水量不变。当水位低于-80mm、同时水位下降率大于80mm/min，转速指令减闭锁。泵的高限转速为5900rpm，平衡算法自动消除调节死区。第二节 控制方案要点简介2.2.1协调控制方式 协调控制分：MAN、BF、TF、CCB

11、F四种方式。1 MAN方式 MAN方式即锅炉主控、汽机主控都在手动方式。2 BF方式 BF方式即锅炉控制主汽压力，汽机主控在手动方式。3 TF方式 TF方式即汽机控制主汽压力，锅炉主控在手动方式。4 CCBF（炉跟机协调）方式 CCBF方式即汽机控制功率，锅炉控制压力。这是一种控制功率为主的综合控制方式，机组指令按比例直接作用到汽机主控、锅炉主控。功率偏差、DEB与热量信号偏差作为细调。为了限制过多失放蓄热，在汽机主控设计压力拉回回路。2.2.2锅炉主控方案 协调方式锅炉PID采用指令平衡的处理方式。被调量为机前压力，机组指令，机组指令的微分，压力指令的微分，压力偏差的微分作为前馈。2.2.2

12、.1 减小磨煤机启停对负荷的影响1 众所周知直吹式制粉系统磨煤机启停对负荷影响大，对采用燃料平衡的系统来说，有以下因素：a）停给煤机必然使其它处于自动工况的给煤机增速，而磨煤机内的余粉通过一次风送进炉膛，引起停磨增负荷。b）启动给煤机使其它处于自动工况的给煤机减速，引起启磨减负荷。2 对不采用燃料平衡的系统来说，有以下因素：启/停给煤机对燃料的内扰要等汽包压力变化时才能进行调节，显然对负荷影响也大。综合上述因素，启停阶段对燃料反馈信号进行动态补偿，维持进炉膛燃料量平衡。a) 启磨时，该磨燃料反馈信号经迟延、惯性环节，来维持燃料量平衡。b) 停磨时，该磨燃料反馈信号经惯性环节，减小余粉影响。本设

13、计采用燃料平衡的系统。3 燃料信号的热值补偿 燃料量的热值补偿环节，用PID调节来保持机组负荷指令折算的标煤蒸发量与锅炉蒸发量保持一致，它的调节输出送到乘法模块对锅炉指令信号进行修正。4 提高负荷响应速率直吹式制粉系统的锅炉燃烧系统是大迟延环节，过分利用蓄热将加大机、炉间能量供需不平衡，负荷响应速度不能持久。因此在适当利用蓄热的同时，采用下列措施：a）增加燃料量的前馈利用机组指令的前馈信号，迅速改变给煤量，使锅炉的燃烧率提前发生变化，适应负荷变化需要。b）增加一次风量的前馈利用机组指令的前馈信号同时改变一次风量，充分利用磨煤机内的蓄粉来快速响应负荷需要。5 风/煤交叉风/煤交叉采用锅炉指令与该

14、指令经惯性环节输出相比较，取大值控制风量、取小值控制燃料量，可以避免实际信号波动对控制带来负面影响，方便地实现了加负荷先加风、后加煤；减负荷先减煤、后减风的“富风”策略。6 滑压定值 滑压定值是负荷函数，增加滑压偏置，既能满足运行使用的灵活性，又能解决滑压、定压的无扰切换。2.2.3汽机主控 在CCBF方式下控制机组负荷，另外叠加压力拉回的指令。并接受负荷的指令作为前馈。RB过程采用TF方式。当DEH RB接口动作，汽机主控跟踪负荷参考。2.2.4引风系统1 引风控制方案引风控制主要任务维持炉膛压力稳定，本系统设计防内爆、方向闭锁和联锁保护功能。引风系统采用静叶控制。2 防内爆发生MFT瞬间炉

15、膛压力急剧下降，可能发生炉膛变形。因此一旦发生MFT、炉膛压力不高，引风调节机构按记忆的主汽流量的折线输出减小，30秒后逐步恢复。1） 非线性控制炉膛负压影响因素较多，波动也很频繁。对于较小波动（偏差小于20Pa）不调节，偏差小，增益小；偏差大，增益大。这样有利于运行工况稳定。2）方向闭锁 炉膛压力高于80Pa,送风控制增闭锁、引风控制减闭锁；炉膛压力低于-200Pa,送风控制减闭锁、引风控制增闭锁。3）送风指令前馈采用送风指令的一定比例作为引风调节前馈。4）预喘振保护当电流超过一定值时，输出指令超驰关3%。同时该风机增闭锁。2.2.5送风控制保证燃料在炉膛中充分燃烧是送风控制系统的基本任务。

16、本机组的送风系统中，一、二次风各用两台风机分别供给。一次风通过制粉系统并带粉入炉，一次风的控制涉及到制粉系统和煤粉的喷燃的要求，所以锅炉总风量主要由二次风控制。本系统包括氧量校正，并具备完善的方向闭锁和连锁功能。1） 风/煤限制采用风量与燃料信号转换为统一工程量，可以方便地实现风/煤方向闭锁。2） 预喘振保护（轴流风机） 预喘振保护采用当电流超过一定值时，输出指令超驰关3%。同时该风机增闭锁。3） 风量指令由锅炉主控输出折算出风量指令。氧量调节的输出与折算出的风量指令相乘与最小风量的大值得出风量调节指令。风量计算：下面的公式为质量流量的计算公式:2.2.6一次风控制本机组有独立的一次风机（二台

17、）提供制粉系统所需风量，并带粉入炉。一次风控制包括风压、风量、风温控制，以及有关逻辑功能。1）一次风压控制一次风压控制任务是维持母管压力稳定，一次风压与定值作为单回路控制系统的输入。并具备一次风压低，执行机构减闭锁等联锁保护功能。2）磨煤机风量控制磨煤机风量控制按给煤机转速指令所产生的定值信号控制热风挡板，使磨煤机风量与给煤机转速保持一定的函数关系。锅炉主控指令微分和一定比例的锅炉主控指令作为前馈，使磨煤机的出粉量快速变化，从而提高负荷变化率。在RB发生时切除锅炉主控指令的微分。3）磨煤机出口风温控制通过控制冷风挡板调节磨煤机出口温度。前馈信号来自磨煤机风量调节模块输出，以保持磨煤机出口温度稳

18、定。系统保护逻辑功能：当MFT动作或磨保护跳闸时全关冷，热风挡板。2.2.7汽包水位控制 本机组采用两台50%锅炉额定容量的汽动给水泵，和一台电泵。水泵出口有主阀及其旁路阀。给水控制系统通过对泵速的控制来保持汽包水位。给水控制系统包括给水泵与旁路给水阀，作为全程控制系统。为适应机组的各种运行方式，设计多回路变结构控制系统。 机组在启动和低负荷时，由一台电泵向锅炉供水。这时给水调节系统按单冲量方式工作。当锅炉给水量很小时，电泵运行在较低转速，用出口旁路阀调节给水量。由电泵控制锅炉给水压力。当负荷大于15%，转为电泵单冲量控制。当负荷大于15%低于30%时，当汽泵启动并从MEH取得控制权正常运行时

19、，由一台汽泵进入三冲量控制。随着负荷上升，启动另一汽泵，并进行控制。电泵处于后备抢水状态。 1）汽包水位测量 汽包水位计算公式（单室） H=LF（x1）PF（x2）10000.5L F（x1）rar” F（x2）rr” ra 平衡容器内水的重度 r饱和水重度 r”饱和蒸汽重度 L 平衡容器内水的恒定高度，单位mP测量值差压，单位mmH2O由于平衡容器内水的温度可测，F（x1）采用分段计算。2）给水流量和主汽流量计算一般300MW以上机组主汽流量采用调速级压力进行折算. 3）备用泵抢水位功能4）给水泵RB功能 2.2.8 汽温控制系统 1 过热汽温 过热汽温控制方式为串级，其主环为比例、积分、微

20、分调节，付环均为比例、积分调节。 1）抗积分饱和功能由于汽温调节对象的惯性和延迟大，调节特性差，使主调容易发生积分饱和现象，从而使系统动作迟缓，易发生振荡。为此，采用付调输出限值启动抗积分饱和功能。 2）前馈功能a) 加燃料，增加喷水量；b) 蒸汽量增加，减小喷水量；3）逻辑功能a) MFT强关减温喷水阀。b) RUBACK发生时，发一个超驰脉冲关减温喷水阀。 2）再热汽温 再热汽温采用喷水减温分左右两侧，控制方式为串级。为克服燃烧方面扰动，除采用过热汽温前三项的前馈外，增加再热器进口温度作为前馈信号。再热汽温给定值、抗积分饱和功能、逻辑功能，与过热汽温控制类似。2.2.9 除氧器水位系统 1

21、单冲量调门控制在负荷50%，由调门进行控制。 2单冲量变频控制在50%负荷70%，由变频进行控制。3串级变频控制在70%负荷，由变频进行控制。 2.2.10其它系统均为单冲量控制，不再简介。模拟量控制MCS系统实现所有闭环调节，对机炉运行中各主要参数进行控制，保持机组内部参数在额定范围内，在维持机组内部物质与能量平衡的前提下，快速适应电网对机组的负荷要求，实现机组运行方式切换和安全保护逻辑。组态需要规范的问题:1. 设定值的处理:设定值是从手操器上设定还是另外有输入窗口?对于有多台设备调节一个参数的设定值又怎样处理?2. 手操器是否需要改进?无法进行上下限的赋值,跟踪项显示问题,偏置的显示问题.