2机炉负荷协调控制系统文档格式.docx

1、 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（C

2、CS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LDC OUT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132 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

3、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132（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

4、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132（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 138）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133所示，在机组主控站的输出上叠加了频差信号。这样，机组的

5、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133表示。图133 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134。 图 134 机组负荷指令形成原理（二） （1）负荷变化速率限制 xyKW/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。 （

6、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135 RB/RD/RU指令（1） RUN DOWN与RUN UP（迫降与迫升） 首先，谈一下闭锁增（BLOCK INCREAE）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

7、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（RUN DOWN）与RU（RUN UP）： 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。关于RD 在RD/RU允许的情况下，若已经出现BLOCK INC，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135，当出现RD时，L

8、DC OUT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LDC OUT变化（见图 137 ）。 当锅炉指令减小后，RD条件将在某个时刻消失，此后LDC OUT又回到正常情形。所以当RD导致LDC OUT从原先的锅炉指令逐步变小时，并不是一定要变到零。RU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，BLOCK INCREASE和BLOCK DECREASE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

9、，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。关于RUN BACK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

10、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136 主汽

11、压力定值的形成 如图136，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“LDC OUT”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“LDC OUT”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

12、实际压力。2.4.3机、炉控制指令的形成1锅炉指令图137 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137 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

13、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

14、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137 可见，此时，锅炉指令BD为，这

15、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LDC OUT变化。2汽机主控指令汽机主控指令的形成原理如图138所式。图138 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LOAD REF。 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

16、，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PtPs 。 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（LDC OUT）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MWLDC OUT。为了提高负荷响应速度，将LDC OUT用作汽机主控指令的前馈信号

17、。 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LDC OUT调，LDC OUT将按照RD/RU/RB的要求变化，而汽机侧

18、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FUEL MASTER）：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

19、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LDC OUT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 PVMW SPLDC OUT1 机组主控站（UNIT MASTER）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

20、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/RBf. 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（LDC OUT）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

21、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LDC OUT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（TURBINE MASTER）、炉主控站（即燃料主控站FUEL MASTER）以及机组主控站（又称ADS INTERFACE）。 2投/切DEB

22、3RD/RU功能的切投 4RB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139所示。在该画面上提供了下ADS INTERFACE（即机组主控站）、TURBINE MASTER（即汽机主控站）、FUEL MASTER（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、CCS2.6 RB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

23、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。2RUN BACK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。