#1000MW机组锅炉闭环控制说明.docx

1、#1000MW机组锅炉闭环控制说明1000MW机组锅炉闭环控制系统功能说明（锅炉本体）锅炉闭环控制系统功能说明（锅炉本体） 页码1.0概述 .空2.0控制回路的功能说明2.1机组协调控制 1机组运行方式机组主控负荷增/减闭锁汽机主控锅炉主控主汽压力控制锅炉输入率需求湿态与干态的切换快速减负荷（RB）操作交叉限制功能协调控制回路的总体说明2.2给水控制给水主控 10锅炉给水泵流量控制 （见注1）2.3水分离器控制11 分离器的液位控制锅炉再循环水量控制WDC阀的控制BCP热备用疏水排放调节阀BCP喷水阀控制2.4汽机旁路控制 （见注1）概述高压汽机旁路压力控制高压汽机旁路温度控制低压汽机旁路压力

2、控制低压汽机旁路温度控制2.5燃料控制燃料量需求指令 13水/燃料比控制 13轻油控制 14给煤机控制（见注1）2.6磨煤机点火控制14一次风流量控制磨煤机出口温度控制磨煤机旋风分离器控制2.7风量和炉膛负压控制 14风量控制炉膛负压控制2.8一次风压控制152.9主蒸汽控制15一级过热器喷水控制二级过热器喷水控制三级过热器喷水控制2.10再热蒸汽温度控制 16过热器/再热器旁通烟道出口烟气分配挡板控制燃烧器摆动控制再热器喷水控制2.11风箱挡板控制（见注2）注：1.详见图61110-1021-2锅炉闭环控制系统功能说明（锅炉本体外）2.详见图61120-1002风箱挡板控制方法和控制要求1.

3、0概述空2.0控制回路的功能说明2.1 机组协调控制 机组运行方式机组协调控制就是用来根据机组运行工况形成一个下面所列的适合与锅炉和汽机要求的需求指令。.锅炉输入需求指令.汽机主控需求指令.锅炉输入率需求指令这些需求指令间的关系完全取决于选择的运行方式。 .协调控制方式（CC） .锅炉跟随控制方式（BF） .锅炉输入控制方式（BI）：包括汽机跟随方式 .锅炉手动方式(BM)：包括汽机跟随方式a. 协调控制（CC）方式：这是机组正常运行方式。把机组负荷需求指令（就是功率需求）送给锅炉和汽机，以便使输入给锅炉的能量能与汽机的输出能量相匹配。汽轮发电机控制将直接跟随MW（功率）需求指令。锅炉输入控制

4、将跟随经主蒸汽压力偏差修正的MW需求指令。期望在这种方式下能稳定运行，因为汽机调速器的阀门能快速响应MW需求指令，因此也会快速改变锅炉负荷。这种控制方式可以极大地满足电网的需求（MW需求指令来自NLDC，即National Load Dispatch Center ，频率稳定要求）。为了投入协调控制（CC）运行方式，不仅要把锅炉输入控制和汽机主控投入运行，而且还要把所有的主要控制回路投入运行。诸如给水、燃料量、风量和炉膛压力控制。这些控制回路都应处于自动方式。下面要说的另一个控制方式使用一个不同的控制策略，因为从NLDC发来的和/或操作人员手动设定的MW需求指令是不能用的。取而代之的是协调汽机

5、和锅炉的需求信号，用自动方式下的主汽压力控制回路控制压力，而其它的控制方式则处于手动。b. 锅炉跟随控制（BF）方式：汽机主控在协调控制方式运行期间切换到手动时，运行方式就会从CC方式切换到BF方式。在这种运行方式下，机组负荷通过汽机主控在手动时由操作人员手动来改变。在“锅炉输入控制自动”和“汽机主控手动”条件下，自动地设定去锅炉的需求指令，来控制主蒸汽压力，这个主蒸汽压力是用实际的MW信号修正的。在这种方式下，实际的MW信号跟踪MW需求信号。c锅炉输入控制（BI）方式：在这种运行方式下，锅炉的输入指令是由操作人员手动操作给出的。这意味着机组负荷的改变是由操作人员通过锅炉输入控制来完成的。在“

6、锅炉输入控制手动”和“汽机主控自动”的条件下，自动地设置去汽机调速器的需求指令来控制主蒸汽压力。由于直接调整锅炉的输入，可以预料在这种运行方式下极大的稳定运行机组。然而，这种运行方式对机组负荷要求作出反应这方面却不如协调控制（CC）和锅炉跟踪（BF）方式。在这种方式下，实际的MW信号跟踪MW需求信号。当发生锅炉辅机故障快速减负荷（RB）时，会自动地选择锅炉输入控制方式。d锅炉手动（BM）方式在机组启动和停止期间使用这种方式。当给水控制在干态方式运行期间切换到手动时，或燃料量控制在湿态运行期间切换到手动时，会自动的地选择这种方式。在这种运行方式下，机组负荷是不受控的。如果汽机主控处于自动方式，那

7、么汽机调速器将控制主蒸汽压力。锅炉控制方式控制条件备注协调控制（CC）方式CC方式（干态）发电机已同步汽机主控：自动 MW控制（MW跟踪由运行人员或中调设定）锅炉输入控制：自动（如下） 跟随MWD和Pt控制给水流量控制/燃料量控制/风量控制/炉膛压力控制：自动水燃料比（WFR）控制:自动水分离器入口温度（Twsi）过热比率的控制* BIDMWD + Pt 控制修正（MWD MW目标和负荷率设定）正常运行方式MW跟踪由运行人员或中调设定CC方式（湿态）发电机已同步汽机主控：自动 MW控制（MW跟踪由运行人员或中调设定）锅炉输入控制：自动（如下） 跟随MWD 给水流量控制/燃料量控制/风量控制/炉

8、膛压力控制：自动水燃料比（WFR）控制:自动或高压汽机旁路（HP-TB）阀主汽压控制：自动Pt控制* BIDMWD（MWD MW目标和负荷率设定）正常运行方式MW跟踪由运行人员或中调设定锅炉跟踪（BF）方式BF方式（干态）发电机已同步汽机主控：手动锅炉输入控制：自动（如下） 跟随MWD和Pt控制给水流量控制/燃料量控制/风量控制/炉膛压力控制：自动* MWDMW(MW跟踪)* BIDMWD （速率限制）+ Pt 控制修正汽机主控手动运行锅炉输入跟随MW+ Pt控制BF方式（湿态）发电机已同步汽机主控：手动锅炉输入控制：自动（如下） 跟随MWD给水流量控制/燃料量控制/风量控制/炉膛压力控制：自

9、动水燃料比（WFR）控制:自动或高压汽机旁路（HP-TB）阀主汽压控制：自动Pt控制* MWDMW(MW跟踪)* BIDMWD （速率限制）汽机主控手动运行锅炉输入跟随MWWFR或HP-TBPt控制锅炉输入(BI)方式BI方式（干态）发电机已同步无CC或BF方式给水流量控制：自动* MWDMW(MW跟踪)*BIDBI跟踪和负荷设定（BI跟踪由运行人员设定）*在RB情况下，BI目标设定到预先设定RB目标负荷。锅炉输入直接由运行人员设定TM：自动汽机跟随方式（Pt控制）TM：手动Pt控制手动BI方式（湿态）发电机已同步无CC或BF方式燃料量控制：自动* MWDMW(MW跟踪)*BIDBI跟踪和负荷

10、设定（BI跟踪由运行人员设定）锅炉输入直接由运行人员设定TM：自动汽机跟随方式（Pt控制）TM：手动Pt控制手动锅炉手动(BM)方式BM方式（干态）给水流量控制：手动* MWDMW(MW跟踪)* BIDFx（给水流量）或MW（在给水流量信号故障的情况下）Fx：根据静态特性把给水流量转换成负荷指标信号。TM：自动汽机跟随方式（Pt控制）TM：手动Pt控制手动BM方式（湿态）发电机没同步或燃料量控制：手动* MWDMW(MW跟踪)* BIDMWD （速率限制）TM：自动汽机跟随方式（Pt控制）TM：手动Pt控制手动机组主控表示可允许的负荷范围和负荷变化率的限制的MW需求信号是由操作人员手动给出的，

11、或者来自于NLDC发出的需求指令。a负荷目标设定在协调运行方式下，借助于操作人员手动操作（室内方式）或来自于NLDC发出的需求指令就可以设定负荷目标值。如果选择了除协调方式外的方式选择，那么实际的MW信号跟踪负荷目标值。如果在室内方式下，那就可以在VDU（Visual Display Unit）的控制站上进行负荷目标的设定。NLDC的切换操作可在VDU的控制站上进行。b负荷变化率设定负荷变化率的限制加在负荷目标信号上，以消除负荷需求信号的突然变化。可以用手动或自动的方法设定负荷变化率。在自动方式情况下，给出了由MW需求指令或锅炉输入指令所形成的已编制好的变化率。在手动方式情况下，操作人员可以在

12、VDU（视频显示单元）提供的控制站上设定负荷变化率。作为速率限制条件还要考虑汽机应力情况。在MT-DEH系统的汽机应力控制处于投入方式（IN mode）期间，由汽机应力所引起的负荷率的上限送给负荷目标信号。c频率偏置为了适应汽机调速器完成的频率自动调节功能，频率偏差信号加在负荷需求信号上。汽机调速器有一个固定偏差控制回路。根据电网频率波动的范围，汽机调速器将调整输出功率。如果通过锅炉控制修改并回复功率的变化，由汽机调速器所完成的固定偏差控制将被取消。因此符合固定偏差设定置的频率偏置加在了负荷需求信号上，以维持汽机调速器特有的固定偏差控制功能（调速器不起作用）。频率偏置只用于协调控制方式被选择时

13、。应考虑主蒸汽压力的修正，以致由于不同的运行压力能被减到最小而影响负荷。提供频差的高/低和速率限制，防止锅炉输入控制需求指令的波动，以维持锅炉在安全的范围内运行。d负荷的高低限制另外给出了对负荷需求信号的高值和低值的限制。可以由操作人员手动操作给出，并且只能在协调控制运行方式下使用。加上高低限制的负荷需求信号转换成所谓的MW需求信号。 负荷增/减闭锁负荷增/减闭锁功能的作用就是维持电厂稳定运行，并把这看作电厂控制系统保护功能的一部分。如果某些子控制回路，如汽机调速器、给水、燃料和风，在协调控制方式或者锅炉控制输入方式下达到了其控制范围的限制，那么电厂就不能稳定运行。因此，当负荷增/减闭锁条件存

14、在时，负荷变化率被强制设置为零，并且闭锁负荷变化。如果有关的子控制回路回复到其控制的范围内，那么这个功能得以复位并且将对负荷变化起作用。 汽机主控当选择了协调控制方式时，汽机主控将跟随机组主控和功率控制（发电机负荷），以便使实际功率与功率需求信号（MWD）相匹配。a 汽机调速器需求指令控制方式汽机调速器指令控制回路的自动/手动状态汽机调速器给水燃料风协调控制（CC）由功率需求令（MWD）控制功率自动自动自动自动锅炉跟随（BF）手动设定手动自动自动自动锅炉输入（BI）如果汽机主控在自动，控制主蒸汽压力自动/手动自动自动自动锅炉手动（BM）如果汽机主控在自动，控制主蒸汽压力自动/手动任何一个在手动

15、b 汽机调速器超驰控制当主汽压力偏差在协调控制运行期间超出了预先确定的范围时，汽机主控将控制主汽压力而不是功率，以稳定锅炉输入与汽机输出之间的平衡。这被称之为汽机调速器的超驰控制。为功率控制（协调控制方式）和主汽压控制（锅炉输入或锅炉手动）各自提供单独的PI调节器，以改进控制性能，作为二选一的控制方法。修正功率功能也被考虑。就是用主汽压力偏差来修正实际功率，并对汽机调速器阀功能给出某些限制。通过增加了这个限制，汽机调速器的过调动作就可以避免，就可能快速地控制功率。锅炉主控锅炉输入需求（BID）信号在协调控制方式下由功率需求信号（MWD）和主汽压力修正信号组成，在锅炉跟随方式下由实际功率和主蒸汽

16、压力修正信号组成。在锅炉输入方式下，锅炉输入需求指令可由操作人员通过BID设定器来设定。当发生了RB工况时，锅炉输入需求指令是根据预先设定的RB目标负荷和负荷变化率产生的。在锅炉手动方式下，锅炉输入需求指令在干态运行时靠给水流量（MW偏置）产生，而在湿态运行时靠实际功率产生。控 制方 式锅炉输入指令控制回路的自动/手动状态湿态运行干态运行汽轮发电机给 水（湿态）给 水（干态）燃 料（干态）燃 料（干态）风CCMWDMWD+Pms修正自动自动自动自动自动自动BF实际MW跟踪实际MW+ Pms修正手动自动自动自动自动自动BI手动设定手动设定自动/手动自动/手动自动自动自动/手动自动/手动BM实际M

17、W跟踪实际给水流量跟踪自动/手动自动/手动手动手动自动/手动自动/手动主汽压力控制主汽压力的设定值作为可变的压力编程是通过下列两种方法设定并给出的。1) 在协调控制方式时根据功率需求设定。2) 在除协调控制方式以外的其它方式下根据锅炉输入需求设定。主蒸汽压力的设定值也可以在设定器处在手动方式时由操作人员手动设定。与锅炉时间常数有关的滞后功能是为主蒸汽压力设定值考虑的。这是因为由于锅炉时间常数的原因主蒸汽压力设定值对锅炉输入需求来说响应滞后。如果不考虑这些，就有可能切换到汽机调速器超驰控制。那么这就把机组负荷的限制连接在一起。锅炉输入率需求（BIR）每一负荷下的锅炉输入静态平衡由与各自相关的子控

18、制回路如给水、燃料量和风的需求信号来维持。然而，在负荷变化期间这还不够。考虑到锅炉的动态平衡，还要提供锅炉输入速率需求指令并将其加到各自子控制回路需求信号上作为前馈信号。下面是BIR功能说明的一个例子。湿态与干态的切换作为超超临界锅炉的一个特征就是采用了两种运行形式。两种形式的分界在锅炉蒸汽流量近似等于锅炉最小给水量时。如果锅炉蒸汽流量低于最小给水量，此时就是通常所说的“湿态”运行；锅炉蒸汽流量大于最小给水量，这就是所谓的“干态”运行。作为汽包形式的锅炉可以考虑湿态运行。因此，其控制方法基本上要根据每种运行方式来设计。方式的切换基本上将由MW需求指令来判断。对于从湿态切换到干态方式这种情况，也

19、要考虑分离器液位作为两种切换选择的方法。注意：后面将作更详细的解释。 快速减负荷（RB）运行1) 快速减负荷“快速减负荷”是用来实现下列动作的；当锅炉和汽机的辅机在正常负荷运行期间出现意外事故时，将由这种功能根据预先设定的符合每种跳闸情况的变化率迅速减少去锅炉的输入需求指令。否则的话，电厂将不能连续稳定的运行。在这种工况下，应减少锅炉的输入需求指令，直到机组负荷达到电厂余下的辅机设备出力的水平。为了产生一个迅速减少的锅炉输入需求指令，锅炉输入指令去的每个子回路（给水控制、燃料和风的供给控制和炉膛压力控制）处于自动运行方式这是最基本得的。此外，为了达到快速稳定压力控制以防止由于锅炉输入变化造成主

20、蒸汽压力波动的目的，还需要使汽机主控处于自动运行方式。在协调控制不起作用时，要根据RB的内容在锅炉输入方式下以预先设定的目标值和变化率来减少锅炉的输入需求指令。RB项目说明如下（仅供参考）。显示的变化率是假设值。最终的目标负荷和变化率在调试期间确定。RB发生后的运行情况发生RB的原因目标负荷变化率备注一台汽动泵运行汽动泵跳闸或电动泵跳闸50 ECR100ECR/min.电动泵运行汽动泵跳闸*%100ECR/min.一台汽动泵加上电动泵运行汽动泵跳闸*%100ECR/min.一台引风机运行引风机跳闸50 ECR100ECR/min.由锅炉工程师核定一台送风机运行送风机跳闸50 ECR100ECR

21、/min.由锅炉工程师核定*将根据电动泵的容量确定。2）空白 交叉限制功能交叉限制功能的目的是，在诸如给水、燃料和风的每个流量需求指令上加上一些限制，以保证这种功能只用于相应的回路运行在自动方式下。 限制由于燃料量所引起的给水流量的偏高或偏低 限制由于总给水量的滞后所引起的燃料量指令偏高 限制由于总风量的滞后所引起的燃料量指令偏高 限制由于燃料量所引起的风量指令偏低 协调控制回路的总体说明协调控制回路使用“功率需求指令”作为一个与实际机组功率负荷相比较的负荷目标指令。负荷目标信号通常由操作人员手动给出，或来自于电网调度指令。这个负荷目标信号穿过一个速率限制器，该限制器根据预先设定的限值来限制目

22、标负荷的变化率。只要增加的目标负荷率低于所选定的限制率，就可以传送目标负荷信号。当目标负荷率的增加超过所选定的限制率时，速率限制器将阻止不安全的信号通过而选择安全的预先设定的限制信号通过。于是，该目标负荷信号被送到一个加法器中。在引入的目标负荷信号上，加法器加上一个频率误差信号，以补偿系统频率偏差。然后两个信号的和通过“负荷限制器”的选择器（高值和低值选择器）。来自“负荷限制器”的输出信号改变成所谓的“功率需求信号”。然后功率需求信号分配给汽机主控和锅炉主控。去汽机主控的功率需求信号用于与机组发出的实际功率相比较的负荷设定值。将主蒸汽压力的误差信号加到所产生功率信号以补偿主蒸汽压力的偏差。来自

23、加法器的输出信号就是所谓的修正的功率指令。在协调控制方式下，减法器送出一个代表期望值与测量（修正过的）负荷之间差的误差信号（功率控制信号）给汽机电/液调速器。去汽机电/液调速器的功率控制信号直接送到高低选择器。在正常运行下，功率控制信号直通这些选择器到达PI调节器，其输出信号送给汽机电/液调速器。然而，万一主蒸汽压力的误差过大，高低值选择器就会闭锁功率控制信号通过，而允许由主蒸汽压力误差信号取而代之发送给电/液调速器。在这些条件下，电/液调速器中断了功率控制而改为蒸汽压力控制。在高值选择器逻辑里，减法器在协调控制方式下从主蒸汽压力的误差信号里减掉一个7bar信号。在低值选择器逻辑里，加法器在协

24、调控制方式下在主蒸汽压力的误差信号上加上一个7bar信号。当锅炉输入（BI）或锅炉手动（BM）方式被选择时，汽机主控将由PI功率调节器中单独提供的PI压力调节器来控制主蒸汽压力。去锅炉输入控制的功率需求信号被反馈到求和器，在那里与蒸汽压力误差信号相加。然后通过runback切换器送到诸如给水、燃料量、炉膛压力等相关的锅炉子控制回路。2.2给水控制 给水主控给水控制的目的是控制总给水流量，以满足此刻锅炉输入需求。总给水流量由锅炉给水泵母管给水流量、锅炉再循环水流量和锅炉循环泵排放水量所组成。基于锅炉输入需求的给水流量指令受到总给水流量的交叉限制，以保证调节过程产生的不平衡始终不超出规定限值。另外

25、，在所有情况下，都要维持给水流量的需求要高于锅炉最小水量，以保护锅炉管。因为这样的缘故，锅炉控制的状态将从湿态分离器（湿态方式）转换到干态分离器（干态方式），在无外部干预下，反之亦然。这是因为给水流量对燃料量的比率在低负荷条件下比较高。因此，流经分离器的蒸汽在负荷降低时所含的水分就越来越大，而在负荷增加时水分就越来越少。锅炉最小流量由过热器总的喷水量的函数给出，这是因为过热器喷水管道是从锅炉省煤器出口分出来的一枝。另外，在机组启动情况下，考虑到电厂的热平衡，启动偏置加到锅炉最小流量指令里。为了避免省煤器汽化现象的发生，在给水流量需求指令上还加上正的偏置以增加给水流量。主调节器使用一个给水流量误

26、差的比例加积分功能去产生副调节器（锅炉给水泵流量调节器）的锅炉给水泵流量需求指令。锅炉给水泵流量控制详见锅炉闭环控制系统的功能描述（锅炉本体外），文件号为61110-1021-2。2.3分离器的控制 分离器的液位控制水分离器的液位控制的目的就是通过锅炉循环水流量调节阀（BR）、储水箱液位调节阀（WDC）和锅炉再循环泵热备用疏水排放阀来维持分离器储水箱的液位低于调节位。分离器的疏水原则上在锅炉清洗和湿态方式期间进行。锅炉再循环水量控制锅炉再循环水量控制就是要在湿态运行期间通过循环所产生的疏水达到回收热量提高锅炉效率之目的。给出了分离器储水箱液位的设定值，并由一个分离器储水箱液位函数器发出。如果储

27、水箱液位比设定值高，并且BCP已启动，那么就会启动BR的PI调节器，以便使BR流量与水分离器储水箱的液位相匹配。之后，当锅炉蒸汽流量变得很大时并且储水箱液位降了下来时，BR流量也在减少。最终BR阀将被关闭，BCP将停止。即在干态方式时锅炉再循环量将为零。BR阀开启程序的四个设定值提供如下：a 在湿态运行期间的正常设定值b 用于锅炉启动使用锅炉给水汽动泵（BFPT）的设定值。如果在锅炉启动时期可能需要锅炉给水汽动泵运行，那么应减少BR流量设定值，以便可以增加给水流量，因为由BFPT来进行低流量范围的控制是不可行的。c 防止省煤器汽化的设定值。如果省煤器出口温度增加，为了减少它，暂时减少BR设定值

28、，以便增加来自锅炉给水泵（BFP）给水流量。d 防止第一支燃烧器点火时膨胀现象设定值。暂时减少BR设定值，以便WS疏水箱液位不再跌落。 当锅炉再循环泵停止时，BR阀被强制关闭。 WDC阀的控制水箱液位调节阀的控制是作为水分离器储水箱的液位的函数来控制的。为每一个液位调节阀配备了编程函数发生器，所以在控制范围很窄时使用这两个阀门。函数设置为在分离器疏水调节阀B打开后才能开启分离器疏水调节阀A。另外，为了在液位快速变化时提前操作，在分离器疏水调节阀B的控制程序上加上了液位微分信号。WDC阀将作为BR阀在湿态方式运行期间和BCP热备用疏水排放调节阀在干态方式运行期间危急后备之用。当分离器疏水调节阀的出口阀关闭时，将强制关闭疏水调节阀。因为WDC排放管路与凝汽器直接连接的原因，对于WDC阀还要考虑凝汽器的保护联锁。BCP热备用疏水排放调节阀锅炉再循环泵热备用疏水排放调节阀也是作为水分离器储水箱的液位的函数来控制的。该阀门只在锅炉干态时开启，通过BCP热备用疏水到三级过热器侧的管路的排放以解除液位的生长。BCP喷水阀控制在湿态运行期间，为了提供过冷水，通过该调节阀维持1-3%的喷水量。在干态运行期间，阀门将被