超超臨界直流機組協(xié)調控制系統(tǒng)ppt課件

1、協(xié)調控制介紹,超超臨界直流爐,超超臨界直流爐控制特性介紹,1.超超臨界直流鍋爐由于沒有儲能作用的汽包環(huán)節(jié)，汽水容積小，鍋爐蓄能小。 一方面由于蓄能小負荷調節(jié)的靈敏性好，可以實現(xiàn)機組的快速啟停和負荷調節(jié)； 另一方面由于蓄能小，在外界負荷變動時汽壓反映很敏感。因此機組變負荷性能較差，保持汽壓困難,超超臨界直流控制爐特性介紹,2.在汽水流程沒有汽包，在直流運行狀態(tài)汽水之間沒有一個明確的分界點，給水從省煤器進口就開始被連續(xù)加熱、蒸發(fā)與過熱。這造成燃料量、給水量、汽機調門開度發(fā)生變化時均會導致機組負荷、主汽壓力、主汽溫的變化，各個參數之間存在復雜的耦合關系 ，可以認為直流鍋爐是個三輸入/三輸出復雜多變的

2、控制對象,超超臨界直流爐控制特性介紹,超超臨界直流爐主參數耦合關系特性,超超臨界直流爐控制特性介紹,3.一般超超臨界直流爐采用超超臨界參數的蒸汽，機組的運行方式采用滑參數運行，機組在大范圍的變負荷運行中，壓力運行8.5MPa25MPa.之間。超臨界機組實際運行在超臨界和亞臨界兩種工況下，由于超臨界和亞臨界間工質物性的差異，以及鍋爐燃燒率下鍋爐蒸發(fā)點遷移等因數的影響，使超超臨界機組出現(xiàn)出很強的多參數非線性特性,超超臨界直流爐控制特性介紹,超臨界機組水汽工質狀態(tài)及參數變化,超超臨界直流爐控制特性介紹,4.由于循環(huán)工質總質量下降，循環(huán)速度上升，工藝特性加快，這就要求控制系統(tǒng)的實時性更強，控制周期更短

3、，控制的快速性更好，從汽機鍋爐協(xié)調控制的角度分析，要求協(xié)調控制更及時、準確,超超臨界直流爐控制特性介紹,5. 在直流爐工藝結構中，一般均采用直吹式制粉系統(tǒng)，從給煤、制粉、送粉到燃燒環(huán)節(jié)，具有大的純遲延和大的滯后特性，因此燃燒系統(tǒng)成為機組的又一個控制難點,幾種控制方式,當下列條件滿足時，機組控制方式為“CC（干態(tài)）”： 鍋爐處于干態(tài)運行方式 水燃比自動投入。 煤主控自動投入。 給水控制自動投入。 無RB信號。 汽機主控自動投入。 功率信號和主汽壓信號正常,幾種控制方式,當下列條件滿足時，機組控制方式為“BF（干態(tài)）” 鍋爐處于干態(tài)運行方式 煤主控自動投入。 水燃比自動投入。 給水控制自動投入。

4、無RB信號。 汽機主控不在自動。 功率信號和主汽壓信號正常,幾種控制方式,當下列條件滿足時，機組控制方式為“BI（干態(tài)）” 鍋爐處于干態(tài)運行方式。 不在“BF（干態(tài)）”方式。 不在“CC（干態(tài)）”方式。 給水控制自動投入。 汽機主控可以在自動或手動,幾種控制方式,當下列條件滿足時，機組控制方式為“BH（干態(tài)）” 鍋爐處于干態(tài)運行方式。 給水控制自動未投入（所有給水泵自動未投入）。 汽機主控可以在自動或手動,負荷設定值處理,AGC,運行設定,速率限制,f（負荷指令,運行設定,一次調頻,高低限制,鍋爐慣性延時,負荷設定,實發(fā)功率,滑壓設定f1（x,蓄熱補償延時,主汽壓設定,實際汽壓,死區(qū),p,汽機

5、主控調節(jié)器,RB環(huán)節(jié),鍋爐輸入指令,主汽壓調節(jié)器,負荷設定與實發(fā)功率偏差,負荷設定,燃料量設定 f2（x,T/H,鍋爐輸入變化率指令,燃水比控制輸出,一過出口溫度限制,分布減少燃水比,燃水比調節(jié)器,各級溫度偏差加權數校正,末過出口溫度校正,實際過熱度,分離器溫度,分離器壓力,理論過熱度,運行設定偏差,水/煤/風交叉限制,再熱器保護限制,油折算的煤量,給煤主控制器,燃料量指令,實際總煤量*BTU,至各給煤機,延時,煤/水/風交叉限制,鍋爐輸入變化率指令,給水設定f3（x,鍋爐輸入指令,給水附加偏量,f(燃料,減溫水流量限制,省煤器汽化偏置,給水指令,給水流量,電泵旁路閥控制器,電泵勺管控制器,汽

6、泵總操控制器,各汽泵,MW,超超臨界機組協(xié)調控制策略原理示意圖,速率限制,實際工況修正,協(xié)調控制策略,1.負荷設定回路及變速率處理 機組負荷速率限制有2個來源(二者取小)，一個是基于實發(fā)功率的函數值;另一個來自運行人員設定。后者受到主汽壓偏差的修正，當壓力偏差超限時降低負荷變化率。 2.汽壓設定值處理： 由負荷設定 產生滑壓曲線，經過實際工況修正、鍋爐延時蓄熱補償、速率限制后送人壓力Pl調節(jié)器。實際工況修正主要針對高壓加熱器退出的工況，依據省煤器人口溫度和鍋爐負荷(燃料需求指令)對壓力設定值進行修正。 3.汽輪機主控PI調節(jié)器： 汽 輪 機主控(P1調節(jié)器):設定值以負荷設定經延時(鍋爐慣性時

7、間)的信號為主，加上么p超限后的修正值，這使得汽輪機調門在響應功率指令的同時兼顧了汽壓變化，加速機組趨于穩(wěn)定。 4.鍋爐輸入指令： 粗調信號來自（1）負荷設定、（2）負荷設定與實發(fā)功率偏差，使煤量大幅、快速響應負荷指令;細調信號來自壓力Pl調節(jié)器的輸出，保證輸人與輸出能量的精確平衡，使工況趨于穩(wěn)定。鍋爐輸入指令和負荷設定有直接的關聯(lián),協(xié)調控制策略,5.燃料-給水解耦控制： 由于鍋爐分離器出口過熱度對煤量、給水量時間響應的不一致性，燃水比調節(jié)器的修正指令作為燃料需求指令的微分前饋信號，加快了燃料量對過熱度偏差的動態(tài)響應，減弱了煤/水的藕合干擾。 6.燃料指令： 燃料控制回路：鍋爐輸入指令（BID

8、）經函數得出的燃料指令與燃水比輸出指令以及鍋爐輸入變化率指令對燃料量的微分前饋三者相加，經風量、水量、再熱器保護的交叉限制后形成燃料量指令，該燃料量指令作為給煤主控制器的SEPT，實際總煤量*BTU作為給煤主控制器的PV，給煤主控制器的輸出至各給煤機控制煤量 7.給水指令： 鍋爐輸入指令（BID）經函數得出的給水指令與鍋爐輸入變化率指令對給水量的微分前饋及給水附加偏置相加，經燃料量和減溫水總量的交叉限制后再與省煤器汽化偏置相加得到一給水指令，給指令分別送至電泵和汽泵的控制回路中 8.熱值校正回路(BTU): 根據汽機第一級壓力推算出需要的標煤，然后減去實際給煤量與BTU的乘積，其差值作為PID

9、計算的過程量,PID輸出的結果就是煤種校正系數BTU,并設置BTU高低限為1.2和0. 8。實際上就是將實際煤種修正為鍋爐設計煤種,該協(xié)調控制系統(tǒng)的特點,1.給水量的控制上： AGC-負荷設定-鍋爐輸入指令-給水指令。也就是說多少負荷就對應多少給水是一定的。 2.燃料量的控制上： AGC-負荷設定-鍋爐輸入指令加燃水比控制輸出-燃料量指令。也就是說多少負荷就對應多少煤量是不一定的，它根據中間點溫度情況是變化的，也就是說中間點溫度是通過煤量來調節(jié)的。 通過上面的分析：負荷一定時，給水量就一定，給水量一定，汽壓就相對穩(wěn)定，汽壓穩(wěn)定汽機調門開度就基本不變，對汽溫的交叉擾動就少。而通過煤量的改變就可以

10、改變中間點溫度，就可以調節(jié)主汽溫，就可以人為控制減溫水量。這樣當負荷穩(wěn)定時各參數時穩(wěn)定可以實現(xiàn)對負荷等各項參數的精確控制,該協(xié)調控制系統(tǒng)的特點,3在燃水控制回路上 采用中間點過熱度作為燃水比的控制的對象，就出現(xiàn)下列問題：當較大幅度加負荷時，煤量和水量增加并超調，負荷和汽壓增加，分離器壓力也增加，相對應的分離器出口蒸汽的飽和溫度也上升，但由于直吹式制粉系統(tǒng)的慣性較大，給水的延時環(huán)節(jié)不夠，中間點溫度在加負荷初期增加有限，這樣就會產生加負荷時中間點溫度增加但過熱度下降的局面，而燃水比控制器在中間點過熱度下降就增加煤量以維持過熱度，這反而進一步增加煤量的超調，煤量的進一步超調導致主汽溫的進一步超調，使

11、變負荷時主汽溫波動范圍大。減負荷是個相反的過程，主汽溫的波動范圍也大,該協(xié)調控制系統(tǒng)的特點,針對上面的問題：我們可以用另一種中間點溫度的控制對象：分離器的出口焓（h=u+p.v).當較大幅度加負荷時，煤量和水量增加并超調，負荷和汽壓增加，分離器壓力也增加，相對應的分離器出口蒸汽的飽和溫度也上升，分離器出口焓就增加，而燃水比控制器輸出就維持合適的煤水比，不會引起煤量的進一步超調導致主汽溫的進一步超調，使變負荷時主汽溫波動范圍小。減負荷是個相反的過程，主汽溫的波動范圍也小,關于分步減少燃水比,在燃水比控制回路中存在一個分步減小燃水比回路，該回路的目的是當水冷壁金屬溫度高或分離器出口過熱度高時燃水比輸出以當前燃水比輸出減去2t（10秒的脈沖）作為燃水比控制器的輸出,如果3min后溫度仍然高，則再次按照上述方式減煤，但在分步減少燃水比動作時原來的燃水比控制回路就失去作用。并且由于分布減少燃水比回路的積分飽和作用，燃水比輸出會一直減煤，直到低限。投產至今已多次發(fā)生分布減少燃水比動作的問題（分離器出口過熱度高）影響到正常的燃水比調節(jié)。對此建議進