600MW機(jī)組協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)解析

1、600MV機(jī)組協(xié)調(diào)系統(tǒng)控制設(shè)計(jì)1引言單元機(jī)組協(xié)調(diào)控制的任務(wù)是快速跟蹤電網(wǎng)負(fù)荷的需要和保持主要運(yùn)行參數(shù)的穩(wěn)定。當(dāng) 電網(wǎng)負(fù)荷變動時，從汽輪機(jī)側(cè)看，只要改變汽機(jī)調(diào)速汽門的開度，就能迅速改變進(jìn)汽量， 從而能立即適應(yīng)負(fù)荷的需要。但鍋爐即使馬上調(diào)整燃料量和給水量，由于鍋爐固有的慣性 及遲延，不可能立即使提供給汽輪機(jī)的蒸汽量發(fā)生變化。如果汽輪機(jī)調(diào)汽門開度已改變， 流入汽機(jī)的蒸汽量相應(yīng)發(fā)生變化，那么此時只能利用主汽壓力的改變來彌補(bǔ)或儲蓄這個蒸 汽量供需差額，此時，主汽壓力將產(chǎn)生較大的波動。因此，提高機(jī)組負(fù)荷適應(yīng)能力與保持 主要參數(shù)穩(wěn)定存在一定的矛盾。協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)時將鍋爐、汽輪機(jī)和發(fā)電機(jī)作為一個整體來考慮，

2、使鍋爐、汽機(jī)同時響應(yīng)負(fù)荷要求，協(xié)調(diào)鍋爐及其輔機(jī)與汽機(jī)的運(yùn)行， 以迅速、 準(zhǔn)確、穩(wěn)定地響應(yīng)負(fù)荷要求。協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)保證機(jī)組出力適應(yīng)電網(wǎng)的負(fù)荷變化要求、維持機(jī)組穩(wěn)定運(yùn)行。具體地說 就是對外保證單元機(jī)組有較快的功率響應(yīng)和有一定的調(diào)頻能力，對內(nèi)保證主蒸汽壓力偏差 在允許范圍內(nèi)。協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)是協(xié)調(diào)地控制鍋爐燃料量、送風(fēng)量、給水量等，以及汽機(jī)調(diào) 節(jié)閥門開度，使機(jī)組既能適應(yīng)電網(wǎng)負(fù)荷指令的要求， 又能保持單元機(jī)組在額定參數(shù)下安全、 經(jīng)濟(jì)地運(yùn)行。單元機(jī)組協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)可認(rèn)為是一種二級遞階控制系統(tǒng)。處于上位級的機(jī)爐 協(xié)調(diào)級，也叫作單元機(jī)組主控系統(tǒng)，是整個系統(tǒng)的核心部分。處于局部控制級的子系統(tǒng)包 括鍋爐以及汽機(jī)子控制系

3、統(tǒng)。-19 -2協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)任務(wù)與作用2.1協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)作用：保證機(jī)組出力適應(yīng)電網(wǎng)的負(fù)荷變化要求、維持機(jī)組穩(wěn)定運(yùn)行。具 體地說就是對外保證單元機(jī)組有較快的功率響應(yīng)和有一定的調(diào)頻能力，對內(nèi)保證主蒸汽壓 力偏差在允許范圍內(nèi)。協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)任務(wù)：是協(xié)調(diào)地控制鍋爐燃料量、送風(fēng)量、給水量等，以及汽機(jī)調(diào)節(jié)閥 門開度，使機(jī)組既能適應(yīng)電網(wǎng)負(fù)荷指令的要求，又能保持單元機(jī)組在額定參數(shù)下安全、經(jīng) 濟(jì)地運(yùn)行2.1所示。在單元機(jī)組中，鍋爐和汽輪機(jī)是兩個相對獨(dú)立的設(shè)備，從機(jī)組負(fù)荷控制角度來看，單 元機(jī)組是一個存在相互關(guān)聯(lián)的多變量控制對象，經(jīng)適當(dāng)假設(shè)可以看作是一個具有的兩個輸 入和兩個輸出的互相關(guān)聯(lián)的被控對象，其

4、方框圖如圖PtNe圖2.1單元機(jī)組負(fù)荷控制對象原理方框圖訂-通汽閥開度 遲-燃燒率水平NE-實(shí)發(fā)功率PT-主蒸汽壓力2.2所示。單元機(jī)組協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)可認(rèn)為是一種二級遞階控制系統(tǒng)。處于上位級的機(jī)爐協(xié)調(diào)級， 也叫作單元機(jī)組主控系統(tǒng)，是整個系統(tǒng)的核心部分。處于局部控制級的子系統(tǒng)包括鍋爐以 及汽機(jī)子控制系統(tǒng)。子控制系統(tǒng)作用于負(fù)荷被控對象，如圖子控制系統(tǒng)圖2.2單元機(jī)組協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)簡圖2.2協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)控制方式在此方式下，汽機(jī)和鍋爐兩側(cè)并行地接受負(fù)荷指令。鍋爐側(cè)通過改變?nèi)紵蕘砭S持主 汽壓力，汽機(jī)側(cè)通過改變調(diào)汽門開度來調(diào)整機(jī)組出力的大小。當(dāng)汽機(jī)機(jī)前壓力與設(shè)定值偏 差超過一定限值時，汽機(jī)調(diào)汽門開度將受到限

5、制。屬于以鍋爐跟隨為基礎(chǔ)的協(xié)調(diào)控制方案。協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)適用于定壓或滑壓運(yùn)行，定壓運(yùn)行：是指無論機(jī)組負(fù)荷怎樣變動，始終維持主蒸汽壓力以及主蒸汽溫度為額定 值，通過改變汽輪機(jī)調(diào)節(jié)汽門的開度，改變機(jī)組的輸出功率。有四種控制方式：（1）協(xié)調(diào)控制方式在此方式下，汽機(jī)和鍋爐兩側(cè)并行地接受負(fù)荷指令。鍋爐側(cè)通過改變?nèi)紵蕘砭S持主 汽壓力，汽機(jī)側(cè)通過改變調(diào)汽門開度來調(diào)整機(jī)組出力的大小。當(dāng)汽機(jī)機(jī)前壓力與設(shè)定值偏 差超過一定限值時，汽機(jī)調(diào)汽門開度將受到限制。屬于以鍋爐跟隨為基礎(chǔ)的協(xié)調(diào)控制方案。（2）鍋爐跟隨方式汽機(jī)主控手動，鍋爐主控回路處于自動方式，通過改變鍋爐燃燒率進(jìn)行主汽。（3）汽機(jī)跟隨方式鍋爐主控手動，汽機(jī)主控

6、回路處于自動方式，通過改變汽機(jī)調(diào)汽門開度進(jìn)行主汽壓力調(diào)節(jié)。（4）手動方式鍋爐和汽機(jī)主控回路均處于手動方式?；瑝哼\(yùn)行：則是始終保持汽輪機(jī)調(diào)節(jié)汽門全開，在維持主蒸汽溫度恒定的同時，通 過改變主蒸汽壓力改變機(jī)組的輸出功率。單元機(jī)組滑壓運(yùn)行時有2種機(jī)爐負(fù)荷控制方式。（1）鍋爐跟隨控制方式。（2）協(xié)調(diào)控制方式。3協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)組成3.1負(fù)荷管理控制中心(LMCC )負(fù)荷管理控制中心(LMCC )是對外部要求的負(fù)荷指令或目標(biāo)負(fù)荷指令進(jìn)行選擇，并 根據(jù)機(jī)組主輔機(jī)運(yùn)行的情況加以處理，使之轉(zhuǎn)變?yōu)闄C(jī)、爐設(shè)備負(fù)荷能力，安全運(yùn)行所能接 受的實(shí)際負(fù)荷指令NO，實(shí)際負(fù)荷指令又稱ULD(U nit Load Dema nd)

7、單元機(jī)組實(shí)際負(fù)荷指令。 負(fù)荷管理控制中心包括如下幾個部分：(1) 機(jī)組負(fù)荷指令的方式及處理根據(jù)機(jī)爐運(yùn)行狀態(tài)，選擇機(jī)組可能接受的外部負(fù)荷指令(ADS及運(yùn)行人員設(shè)定負(fù)荷指令、NO。 f調(diào)頻指令等)，將機(jī)組的外部負(fù)荷指令處理成能夠接收的機(jī)組負(fù)荷指令(2) 機(jī)組最大負(fù)荷/最小負(fù)荷限制運(yùn)行人員可根據(jù)運(yùn)行情況設(shè)置機(jī)組最大/最小負(fù)荷限制值。(3) 負(fù)荷要求指令的增/減閉鎖 根據(jù)機(jī)組運(yùn)行時產(chǎn)生的某些故障，對實(shí)際負(fù)荷指令實(shí)施增或減的方向的閉鎖，以防止故障的危害進(jìn)一步擴(kuò)大。如圖3.1。ADS4 謠炒幺際負(fù)葡椅嚕C/ =* T1垃冇人eIO設(shè)定卻限制秋TsA100%T.AAHl圖3.1機(jī)組負(fù)荷指令形成及處理3.2機(jī)

8、、爐主控制器機(jī)、爐主控制器是協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)的控制機(jī)構(gòu)，機(jī)、爐主控制器的主要功能是根據(jù)機(jī)組 的運(yùn)行條件和要求，運(yùn)行人員可選擇協(xié)調(diào)、鍋爐跟隨、汽機(jī)跟隨等控制方式，給出合理的 控制方案提供機(jī)組全面的協(xié)調(diào)控制。根據(jù)鍋爐和汽輪機(jī)的運(yùn)行條件和要求，選擇合適的負(fù)荷控制方式，按照實(shí)際負(fù)荷指令 N0與實(shí)發(fā)功率信號NE的偏差和主汽壓力的偏差A(yù)P以及其它信號，進(jìn)行控制運(yùn)算，分別 產(chǎn)生對鍋爐子控制系統(tǒng)和汽輪機(jī)子控制系統(tǒng)的協(xié)調(diào)動作的指揮信號，分別稱為鍋爐指令(Boiler Demand)NB 和汽輪機(jī)指令(Turbine Demand)NT。機(jī)爐主控制器的主要任務(wù)是產(chǎn)生各種控制策略和控制方式的切換?？刂撇呗允乔梆伩?制、

9、反饋控制、非線性元件以及多變量控制理論綜合的應(yīng)用。機(jī)爐主控制器主要有以下兩部分組成(1) 機(jī)爐正常運(yùn)行情況下的負(fù)荷指令 NB、NT的形成。(2) 機(jī)爐的實(shí)際負(fù)荷指令NB、NT的形成。4.1機(jī)組負(fù)荷設(shè)定4協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)方案機(jī)組負(fù)荷通過二種方式設(shè)定（圖4.1機(jī)組負(fù)荷指令P0原理圖），一種方式是運(yùn)行人員手動 給定，另一種是網(wǎng)控AGC自動調(diào)整。當(dāng)SP1手動狀態(tài)時，運(yùn)行人員可以手動設(shè)定機(jī)組負(fù)荷，當(dāng)SP1投入自動方式時，將接受網(wǎng)控 AGC指令來調(diào)整機(jī)組負(fù)荷。SP1的機(jī)組負(fù)荷輸出信號加上頻率修正指令后， 許負(fù)荷（SP2）、最小允許負(fù)荷（SP3）以及RUNBACK回路給出的機(jī)組最大、最小允許負(fù)荷進(jìn) 行比較，再經(jīng)

10、過速率限制，形成最終的機(jī)組負(fù)荷指令。當(dāng)發(fā)生MFT、RUNBACK或非協(xié)調(diào)控制方式時，SP1將切至手動方式，并跟蹤機(jī)組 AGC指令推出時，SP1將切將與運(yùn)行人員手動給定的機(jī)組最大允實(shí)際負(fù)荷，當(dāng)發(fā)生AGC調(diào)整指令信號壞質(zhì)量、 至手動方式。機(jī)組負(fù)荷指令的速率限制由運(yùn)行人員手動給定。負(fù)荷拉回或(Ml(fUfl耳圻也商IIKJADlhLWH*1111IWJHtiisIHl:,SPJLTr.in廠_rr月r *1HClAOirt IHl7 sbtrHUM帝專拮里IPCQAUJDIMJMJIKQAUJbiBVth J1口IIIfun* 2g 44 *(m 小1圖4.2負(fù)荷指令速率限制原理圖4.3閉鎖機(jī)組負(fù)荷

11、指令原理當(dāng)主汽壓力設(shè)定V實(shí)際壓力、燃料量設(shè)定V實(shí)際燃料量、汽包水位設(shè)定實(shí)際水位任一情況發(fā)生時，將閉鎖機(jī)組減負(fù)荷指令（圖4.3閉鎖機(jī)組負(fù)荷指令原理圖）；當(dāng)一次風(fēng)機(jī)動葉位置反饋達(dá)到最大、送風(fēng)機(jī)動葉位置反饋達(dá)到最大、引風(fēng)機(jī)靜葉位置反饋達(dá)到最大、風(fēng) 量設(shè)定實(shí)際風(fēng)量、主汽壓力設(shè)定實(shí)際壓力、燃料量設(shè)定實(shí)際燃料量、汽包水位設(shè)定V實(shí)際水位任一情況發(fā)生時，將閉鎖機(jī)組增負(fù)荷指令。則將觸發(fā)負(fù)荷拉回回路。此時, 反向自動增、減負(fù)荷，直至增、機(jī)組增、減負(fù)荷閉鎖除了首先單向閉鎖負(fù)荷指令外，如果延時一段時間沒有恢復(fù)正常， AGC方式將切除，通過機(jī)組負(fù)荷設(shè)定（SP1）的上、下限幅, 減負(fù)荷閉鎖信號消失。町 D-Tk IKfi

12、 A M SP .廿I UCJAOl DUUtCItiHYAtiUDUUttl sh2/jI 41 4 _iI sh 1 卜I(1LQAUSLKM1U4kiLAbS2AAtiUl 命妁esh Ju.uIAOhb 1sb 1Wi冊1OCJAU1DU(KI6 111/1幗魚UKlULJAUlXJtW2 shl/lHK-JAiHDUkJ/l*yIJOLBAlOCHOl iblfAtl41Tun i葦啊 lOArT花煞汽止#JJSi牛imCJIAOlIM MiLt shVZIM MtiUlK IHM圖4.4主汽壓力設(shè)定圖4.5鍋爐主控當(dāng)鍋爐主控（A/M）投入自動方式時，調(diào)節(jié)回路提供二種調(diào)節(jié)方式，如圖4

13、.5所示。PID1為鍋爐跟隨方式調(diào)節(jié)器，以主汽壓力作為被調(diào)量，并以直接能量平衡信號作為 調(diào)節(jié)器的前饋信號。PID2為協(xié)調(diào)控制方式鍋爐調(diào)節(jié)器，此時汽機(jī)主控保持負(fù)荷，鍋爐調(diào) 節(jié)器保持主汽壓力；在機(jī)組負(fù)荷指令發(fā)生變化時，以負(fù)荷指令的比例加微分作為鍋爐調(diào)節(jié) 器的前饋信號，同步增、減鍋爐的燃料量，避免對主汽壓力造成過大的擾動；另外，在協(xié) 調(diào)控制方式，鍋爐調(diào)節(jié)器的輸出將乘上熱值修正指令，自動修正由于燃料發(fā)熱量發(fā)生變（機(jī)側(cè)）壞質(zhì)量、化對系統(tǒng)造成的影響。 當(dāng)發(fā)生RUNBACK時，鍋爐主控將切至手動方式，并跟蹤RB指 令，快速減少鍋爐的燃料量；當(dāng)燃料主控處于手動方式時，鍋爐主控將切至手動方式，并 跟蹤燃料主控的

14、輸出，保證手、自動無擾切換；另外，在發(fā)生主汽壓力信號 MFT或汽機(jī)主控手動時主蒸汽流量信號壞質(zhì)量時，鍋爐主控也將切至手動。sun m荀插pr M丄匚二匸:I一。耳 I11*Alltrll- PHUH Z101 BA10|K圖4.5鍋爐主控圖圖抖fli* 丁希令inCJAOIDI OM ibidIIJ-4卜I.Hsrmu 阿AFit 111*11 wrijTF iL 匚 ZZX 1 |；|J兀卜/PM應(yīng)力Hil(M JAtHfil Ud川選連哦HEtL fhlU5.6氣機(jī)主控4.6。當(dāng)汽機(jī)主控（A/M）投入自動方式時，調(diào)節(jié)回路提供二種調(diào)節(jié)方式，如圖PID1為汽機(jī)跟隨方式調(diào)節(jié)器，以主汽壓力作為被調(diào)

15、量，保持主汽壓力穩(wěn)定。PID2為協(xié)調(diào)控制方式汽機(jī)調(diào)節(jié)器，此時汽機(jī)調(diào)節(jié)器保持負(fù)荷，鍋爐調(diào)節(jié)器保持主汽壓力；在機(jī)組 負(fù)荷指令發(fā)生變化時，以負(fù)荷指令的慣性環(huán)節(jié)作為汽機(jī)調(diào)節(jié)器的前饋信號，迅速改變汽機(jī) 調(diào)門的開度，以適應(yīng)機(jī)組對負(fù)荷的要求；另外，在協(xié)調(diào)控制方式，如果主汽壓力與設(shè)定值 的偏差過大時，將通過C1、C2、T1、T2對PID2進(jìn)行上或下限制，避免快速響應(yīng)負(fù)荷時， 主汽壓力過分偏離設(shè)定值。當(dāng)發(fā)生RUNBACK時，汽機(jī)主控在一段時間內(nèi)將處于保持狀態(tài)，然后再調(diào)節(jié)主汽壓力；當(dāng)汽機(jī)DEH沒有處于遙控方式時，汽機(jī)主控將切至手動方式， 并跟蹤DEH的負(fù)荷參考，保證手、自動無擾切換；另外，在發(fā)生主汽壓力信號（機(jī)側(cè)

16、）壞質(zhì)量、MFT或鍋爐主控自動時發(fā)電機(jī)有功功率信號全部壞質(zhì)量時， 汽機(jī)主控也將切至手動。loci winiiwtjfi越刑札即詢嚅I町畑電n fiM調(diào)和*1證電Fl sq川杓imAOIAGWIItKit MKVlUMMlTFJi I叭用嵋汕QMWEUUV hh 3KAL壬lILWlKkIHJAtlliJtCNI：山利I *J叵a L-7 -IM耕會MIKCHO 14匸二眾円“ihuiiDwmi 貼*R|imh iniiniiI t a2 = .具、圖4.6汽機(jī)主控圖總結(jié)為期一周的熱工課程設(shè)計(jì)轉(zhuǎn)瞬即逝，我們組設(shè)計(jì)的內(nèi)容是 600MW機(jī)組協(xié)調(diào)控制系統(tǒng) 設(shè)計(jì)。我們利用CAD完成了 600MW機(jī)組協(xié)調(diào)

17、控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)繪圖，在這一周的課程設(shè)計(jì)中 我對所學(xué)的課程有了更深的理解和認(rèn)識?；仡欉@一周，從選題到確定系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方案，畫出 SAMA圖，再到檢查與修改整理。 在整個過程中我遇到了很多問題，在老師的指導(dǎo)下我們完成了 SAMA畫面，這樣既節(jié)省了 空間也使工程變得簡單。在課設(shè)過程中我們發(fā)現(xiàn)了很多不足，很多地方都欠缺考慮。雖然 過程遇到很多麻煩，但在老師細(xì)心的指導(dǎo)下和同學(xué)的幫助下我們逐步完成了這項(xiàng)工程。這次設(shè)計(jì)我學(xué)到了很多，真正的理論聯(lián)系實(shí)際，是對課堂所學(xué)知識的延伸和擴(kuò)展。對 協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)有了更深的認(rèn)識，對 CAD的操作更加的熟練，使我在以前的學(xué)習(xí)中不夠清 晰的概念得以清晰化，同時鍛煉和培養(yǎng)了我的各項(xiàng)能

18、力，對自己以后的工作，有極大的幫 助。通過這次熱工課程設(shè)計(jì)，我更加深深的體會到，協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)在火電廠中中十分的重 要。用心一看很多設(shè)計(jì)都應(yīng)用在自動控制中。 總而言之，這一周的課程設(shè)計(jì)使我受益匪淺。 我會在今后的生活中努力學(xué)習(xí)，好好利用今天學(xué)來的知識，感謝老師的精心教導(dǎo)。一周的熱工課程設(shè)計(jì)，我對實(shí)際工程有了初步的了解，通過這次的課程設(shè)計(jì)使我懂得 了理論與實(shí)際相結(jié)合的重要性，只有理論學(xué)得好是遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠的，只有把所學(xué)的理論知識與 實(shí)際相結(jié)合起來，才能提高自己的實(shí)際動手能力、獨(dú)立思考能力和搜索篩選總結(jié)有用信息 的能力，也為我們專業(yè)課的學(xué)習(xí)提供了莫大的幫助，更為以后的畢業(yè)設(shè)計(jì)做極好的鋪墊。致謝首先非常感謝

19、老師的耐心知道和嚴(yán)格要求。本論文在馬老師與張老師的悉心指導(dǎo)下圓 滿完成本次課設(shè)。本課題在選題及進(jìn)行過程中得到馬老師的悉心指導(dǎo)。論文行文過程中， 馬老師多次幫助我分析思路，開拓視角，在我遇到困難想放棄的時候給予我最大的支持和 鼓勵。馬老師嚴(yán)謹(jǐn)求實(shí)的治學(xué)態(tài)度，踏實(shí)堅(jiān)韌的工作精神，將使我終生受益。再多華麗的 言語也顯蒼白。在此，謹(jǐn)向馬老師致以誠摯的謝意和崇高的敬意。在這里我也感謝我的組 員們的團(tuán)結(jié)合作使這次課程設(shè)計(jì)圓滿完成，希望我們以后有更多的合作。最后，再次對老 師道一聲：老師，謝謝您！12346789參考文獻(xiàn)肖大雛.控制設(shè)備及系統(tǒng).中國電力出版社.1996韓賡.600MW超臨界機(jī)組給水控制系統(tǒng)的

20、研究D.華北電力大學(xué)碩士學(xué)位論文.2007 陳允濟(jì).DEB- W協(xié)調(diào)系統(tǒng)的現(xiàn)場投運(yùn)及控制性能J.中國電力出版社.2005.06 張軍榮.機(jī)組協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)優(yōu)化控制D.華北電力大學(xué).2009王東風(fēng)，韓璞.單元機(jī)組協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)發(fā)展和現(xiàn)狀J；中國電力出版社.2002 11張欒英.國產(chǎn)300MW機(jī)組給水全程控制系統(tǒng)J.北京.華北電力學(xué)院報(bào).1994:容鑾恩，袁鎮(zhèn)福等合編.電站鍋爐原理M.北京：中國電力出版社.1997 牛培峰，褚東升.帶沖擊負(fù)荷的鍋爐汽包給氺過程的智能控制J. 2000.胡菊芳.鍋爐給水自動控制系統(tǒng)分析J.自動化與儀器儀表.2008.10 KPMG . Sarbanes Oxley Se

21、ction 404 Management of internal control and proposed auditing sta ndardsS. 200211 Noree n .Co ntrol Self-Assessme nt. A New App roach to Audit ing, Ives bus in ess Jour J.se p 200012 Committee of Spon sori ng. Orga ni zati ons of the Tread Commissio n (COSO)D.E nterprise Risk Man ageme nt Framework. 2003卩SPO.TRTRC)M PIDV AO附錄PID調(diào)節(jié)PV：被調(diào)量信號輸人SP設(shè)定備號輸人FF前饋倍號輸人前能號不經(jīng) 過P1D適策0/TR：輸出跟詐號輸人TRO軸蛾融制信號輸扎