單元機(jī)組協(xié)調(diào)控制系統(tǒng) (CCS)

1、 第第二部分二部分 ： 單元機(jī)組自動控制系統(tǒng)分析單元機(jī)組自動控制系統(tǒng)分析 第五章第五章 單元機(jī)組協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)單元機(jī)組協(xié)調(diào)控制系統(tǒng) (CCS) 5.1 協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)的基本概念協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)的基本概念 大容量機(jī)組的汽輪發(fā)電機(jī)和鍋爐都是采用大容量機(jī)組的汽輪發(fā)電機(jī)和鍋爐都是采用單單元制元制運(yùn)行方式。所謂單元制就是由一臺汽輪運(yùn)行方式。所謂單元制就是由一臺汽輪發(fā)電機(jī)組和一臺鍋爐所組成的相對獨(dú)立的系發(fā)電機(jī)組和一臺鍋爐所組成的相對獨(dú)立的系統(tǒng)。單元制運(yùn)行方式與以往的母管制運(yùn)行方統(tǒng)。單元制運(yùn)行方式與以往的母管制運(yùn)行方式相比，機(jī)組的熱力系統(tǒng)得到了簡化，而且式相比，機(jī)組的熱力系統(tǒng)得到了簡化，而且使蒸汽經(jīng)過中間再熱處理成

2、為可能，從而提使蒸汽經(jīng)過中間再熱處理成為可能，從而提高了機(jī)組的熱效率。高了機(jī)組的熱效率。 一、單元機(jī)組負(fù)荷控制的特點(diǎn)一、單元機(jī)組負(fù)荷控制的特點(diǎn) 在單元制運(yùn)行方式中，鍋爐和汽輪發(fā)電機(jī)既在單元制運(yùn)行方式中，鍋爐和汽輪發(fā)電機(jī)既要共同保障外部負(fù)荷要求，也要共同維持內(nèi)要共同保障外部負(fù)荷要求，也要共同維持內(nèi)部運(yùn)行參數(shù)部運(yùn)行參數(shù)(主要是主蒸汽壓力主要是主蒸汽壓力)穩(wěn)定。單元穩(wěn)定。單元機(jī)組輸出的實(shí)際電功率與負(fù)荷要求是否一致，機(jī)組輸出的實(shí)際電功率與負(fù)荷要求是否一致，反映了機(jī)組與外部電網(wǎng)之間能量的供求平衡反映了機(jī)組與外部電網(wǎng)之間能量的供求平衡關(guān)系；而主蒸汽壓力是否穩(wěn)定，則反映了機(jī)關(guān)系；而主蒸汽壓力是否穩(wěn)定，則反映

3、了機(jī)組內(nèi)部鍋爐與汽輪發(fā)電機(jī)之間能量的供求平組內(nèi)部鍋爐與汽輪發(fā)電機(jī)之間能量的供求平衡關(guān)系。衡關(guān)系。 鍋爐和汽輪發(fā)電機(jī)的動態(tài)特性存在著很大鍋爐和汽輪發(fā)電機(jī)的動態(tài)特性存在著很大差異，即汽輪發(fā)電機(jī)對負(fù)荷請求響應(yīng)快，差異，即汽輪發(fā)電機(jī)對負(fù)荷請求響應(yīng)快，鍋爐對負(fù)荷請求響應(yīng)慢，所以單元機(jī)組內(nèi)鍋爐對負(fù)荷請求響應(yīng)慢，所以單元機(jī)組內(nèi)外兩個能量供求平衡關(guān)系相互間受到制約，外兩個能量供求平衡關(guān)系相互間受到制約，外部負(fù)荷響應(yīng)性能與內(nèi)部運(yùn)行參數(shù)穩(wěn)定性外部負(fù)荷響應(yīng)性能與內(nèi)部運(yùn)行參數(shù)穩(wěn)定性之間存在著固有的矛盾，這是單元機(jī)組負(fù)之間存在著固有的矛盾，這是單元機(jī)組負(fù)荷控制中的一個最為主要的特點(diǎn)。荷控制中的一個最為主要的特點(diǎn)。 所謂

4、協(xié)調(diào)就是通過一套控制回路協(xié)調(diào)鍋爐、所謂協(xié)調(diào)就是通過一套控制回路協(xié)調(diào)鍋爐、汽輪機(jī)控制回路的工作，使機(jī)組能快速、汽輪機(jī)控制回路的工作，使機(jī)組能快速、安全、經(jīng)濟(jì)地對外界負(fù)荷作出響應(yīng)。安全、經(jīng)濟(jì)地對外界負(fù)荷作出響應(yīng)。 二、協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)及其任務(wù)二、協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)及其任務(wù) 單元機(jī)組的協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)單元機(jī)組的協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)(Coordinated Control System，簡稱，簡稱CCS)是根據(jù)單元機(jī)是根據(jù)單元機(jī)組的負(fù)荷控制特點(diǎn)，為解決負(fù)荷控制中的內(nèi)組的負(fù)荷控制特點(diǎn)，為解決負(fù)荷控制中的內(nèi)外兩個能量供求平衡關(guān)系而提出來的一種控外兩個能量供求平衡關(guān)系而提出來的一種控制系統(tǒng)。制系統(tǒng)。 協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)的主要任務(wù)是：協(xié)

5、調(diào)控制系統(tǒng)的主要任務(wù)是： (1)接受電網(wǎng)中心調(diào)度所的負(fù)荷自動調(diào)度指令、接受電網(wǎng)中心調(diào)度所的負(fù)荷自動調(diào)度指令、運(yùn)行操作人員的負(fù)荷給定指令、電網(wǎng)頻差信運(yùn)行操作人員的負(fù)荷給定指令、電網(wǎng)頻差信號，及時響應(yīng)負(fù)荷請求，使機(jī)組具有一定的號，及時響應(yīng)負(fù)荷請求，使機(jī)組具有一定的電網(wǎng)調(diào)峰、調(diào)頻能力，適應(yīng)電網(wǎng)負(fù)荷變化的電網(wǎng)調(diào)峰、調(diào)頻能力，適應(yīng)電網(wǎng)負(fù)荷變化的需要。需要。 (2)協(xié)調(diào)鍋爐、汽輪發(fā)電機(jī)的運(yùn)行，在負(fù)荷變協(xié)調(diào)鍋爐、汽輪發(fā)電機(jī)的運(yùn)行，在負(fù)荷變化率較大時，能維持兩者之間的能量平衡，化率較大時，能維持兩者之間的能量平衡，保證主蒸汽壓力穩(wěn)定。保證主蒸汽壓力穩(wěn)定。 (3)協(xié)調(diào)機(jī)組內(nèi)部各控制子系統(tǒng)協(xié)調(diào)機(jī)組內(nèi)部各控制子系統(tǒng)

6、(燃料、送風(fēng)、燃料、送風(fēng)、引風(fēng)、給水、汽溫等控制系統(tǒng)引風(fēng)、給水、汽溫等控制系統(tǒng))的控制作用，的控制作用，在負(fù)荷變化過程中使機(jī)組的主要運(yùn)行參數(shù)在在負(fù)荷變化過程中使機(jī)組的主要運(yùn)行參數(shù)在允許的工作范圍內(nèi)，以確保機(jī)組有較高的效允許的工作范圍內(nèi)，以確保機(jī)組有較高的效率和可靠的安全性。率和可靠的安全性。 (4)協(xié)調(diào)外部負(fù)荷請求與主輔設(shè)備實(shí)際能協(xié)調(diào)外部負(fù)荷請求與主輔設(shè)備實(shí)際能力的關(guān)系。在機(jī)組主輔設(shè)備能力受到限制力的關(guān)系。在機(jī)組主輔設(shè)備能力受到限制的異常情況下，能根據(jù)實(shí)際情況，限制或強(qiáng)的異常情況下，能根據(jù)實(shí)際情況，限制或強(qiáng)迫改變機(jī)組負(fù)荷。這是協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)的聯(lián)鎖迫改變機(jī)組負(fù)荷。這是協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)的聯(lián)鎖保護(hù)功能。保

7、護(hù)功能。 三、協(xié)調(diào)控制的基本原則三、協(xié)調(diào)控制的基本原則 從鍋爐燃燒率改變到引起機(jī)組輸出電功率從鍋爐燃燒率改變到引起機(jī)組輸出電功率變化，其過程有較大的慣性和遲延，如果變化，其過程有較大的慣性和遲延，如果只是依靠鍋爐側(cè)的控制，必然不能獲得迅只是依靠鍋爐側(cè)的控制，必然不能獲得迅速的負(fù)荷響應(yīng)。而汽輪機(jī)進(jìn)汽調(diào)節(jié)閥動作，速的負(fù)荷響應(yīng)。而汽輪機(jī)進(jìn)汽調(diào)節(jié)閥動作，可使機(jī)組釋放可使機(jī)組釋放(或儲存或儲存)鍋爐的部分能量，使鍋爐的部分能量，使輸出的電功率有較迅速的響應(yīng)。因此，為輸出的電功率有較迅速的響應(yīng)。因此，為了提高機(jī)組的響應(yīng)性能，可在保證安全運(yùn)了提高機(jī)組的響應(yīng)性能，可在保證安全運(yùn)行的前提下，充分利用鍋爐的蓄熱能

8、力，行的前提下，充分利用鍋爐的蓄熱能力，在負(fù)荷變動時，通過汽輪機(jī)進(jìn)汽調(diào)在負(fù)荷變動時，通過汽輪機(jī)進(jìn)汽調(diào) 節(jié)閥的適當(dāng)動作，即釋放或吸收部分蓄能，節(jié)閥的適當(dāng)動作，即釋放或吸收部分蓄能，加快機(jī)組初期負(fù)荷的響應(yīng)速度；與此同時，加快機(jī)組初期負(fù)荷的響應(yīng)速度；與此同時，根據(jù)外部負(fù)荷請求指令，加強(qiáng)對鍋爐側(cè)燃燒根據(jù)外部負(fù)荷請求指令，加強(qiáng)對鍋爐側(cè)燃燒率率(及相應(yīng)的給水流量及相應(yīng)的給水流量)的控制，及時恢復(fù)蓄的控制，及時恢復(fù)蓄能，使鍋爐蒸發(fā)量保持與機(jī)組負(fù)荷一致。這能，使鍋爐蒸發(fā)量保持與機(jī)組負(fù)荷一致。這就是負(fù)荷控制的基本原則，也是機(jī)爐協(xié)調(diào)控就是負(fù)荷控制的基本原則，也是機(jī)爐協(xié)調(diào)控制的基本原則。制的基本原則。 四、協(xié)調(diào)控制

9、方式四、協(xié)調(diào)控制方式 常見的機(jī)組協(xié)調(diào)控制方式有以下幾種方案：常見的機(jī)組協(xié)調(diào)控制方式有以下幾種方案： 1以鍋爐跟隨為基礎(chǔ)的協(xié)調(diào)控制方式以鍋爐跟隨為基礎(chǔ)的協(xié)調(diào)控制方式 汽輪機(jī)先動作，而鍋爐隨后動作的調(diào)節(jié)稱為汽輪機(jī)先動作，而鍋爐隨后動作的調(diào)節(jié)稱為爐跟隨調(diào)節(jié)模式，簡稱爐跟隨調(diào)節(jié)模式，簡稱爐跟機(jī)爐跟機(jī)。該方式是汽。該方式是汽輪機(jī)控制系統(tǒng)控制負(fù)荷，鍋爐控制系統(tǒng)控制輪機(jī)控制系統(tǒng)控制負(fù)荷，鍋爐控制系統(tǒng)控制主汽壓力。這種爐跟隨方式的特點(diǎn)是：充分主汽壓力。這種爐跟隨方式的特點(diǎn)是：充分利用鍋爐蓄熱，機(jī)組功率變化比較快，但主利用鍋爐蓄熱，機(jī)組功率變化比較快，但主汽壓力波動比較大。這種方式以滿足負(fù)荷為汽壓力波動比較大。

10、這種方式以滿足負(fù)荷為主，適用于調(diào)峰機(jī)組。主，適用于調(diào)峰機(jī)組。 2以汽輪機(jī)跟隨為基礎(chǔ)的協(xié)調(diào)控制方式以汽輪機(jī)跟隨為基礎(chǔ)的協(xié)調(diào)控制方式 鍋爐調(diào)節(jié)在前，汽輪機(jī)調(diào)節(jié)在后，稱為機(jī)跟鍋爐調(diào)節(jié)在前，汽輪機(jī)調(diào)節(jié)在后，稱為機(jī)跟隨調(diào)節(jié)模式，簡稱隨調(diào)節(jié)模式，簡稱機(jī)跟爐機(jī)跟爐。該方式下，鍋爐。該方式下，鍋爐控制系統(tǒng)控制機(jī)組功率，汽輪機(jī)控制系統(tǒng)控控制系統(tǒng)控制機(jī)組功率，汽輪機(jī)控制系統(tǒng)控制主汽壓力。機(jī)跟隨方式特點(diǎn)是：機(jī)組功率制主汽壓力。機(jī)跟隨方式特點(diǎn)是：機(jī)組功率變化過程中，主汽壓力波動比較小，但燃料變化過程中，主汽壓力波動比較小，但燃料的燃燒最終變成機(jī)組功率需要一定時間，所的燃燒最終變成機(jī)組功率需要一定時間，所以機(jī)組功率對外

11、界負(fù)荷適應(yīng)性比較差。這種以機(jī)組功率對外界負(fù)荷適應(yīng)性比較差。這種方式以保證汽壓為主，適用于帶基本負(fù)荷的方式以保證汽壓為主，適用于帶基本負(fù)荷的機(jī)組。機(jī)組。 3綜合型協(xié)調(diào)控制方式綜合型協(xié)調(diào)控制方式 該方式是上述兩種協(xié)調(diào)控制方式的綜合，前該方式是上述兩種協(xié)調(diào)控制方式的綜合，前兩種方式中，只有一個被調(diào)量是通過兩個控兩種方式中，只有一個被調(diào)量是通過兩個控制變量的協(xié)調(diào)操作來加以控制的，而另一個制變量的協(xié)調(diào)操作來加以控制的，而另一個被調(diào)量是單獨(dú)由一個控制變量來控制的，因被調(diào)量是單獨(dú)由一個控制變量來控制的，因而，它們只是實(shí)現(xiàn)了而，它們只是實(shí)現(xiàn)了“單向單向”協(xié)調(diào)。協(xié)調(diào)。 “單向單向”協(xié)調(diào)控制在負(fù)荷的響應(yīng)過程中，機(jī)

12、協(xié)調(diào)控制在負(fù)荷的響應(yīng)過程中，機(jī)組或機(jī)爐之間的能量供求仍存在較大的動態(tài)組或機(jī)爐之間的能量供求仍存在較大的動態(tài)失衡現(xiàn)象。失衡現(xiàn)象。 為避免這一問題，綜合協(xié)調(diào)控制方式采用的為避免這一問題，綜合協(xié)調(diào)控制方式采用的是是“雙向雙向”協(xié)調(diào)，即任一被控量都是通過兩協(xié)調(diào)，即任一被控量都是通過兩個控制變量的協(xié)調(diào)操作加以控制的。個控制變量的協(xié)調(diào)操作加以控制的。 當(dāng)負(fù)荷指令當(dāng)負(fù)荷指令P0改變時，機(jī)、爐主控制器同時改變時，機(jī)、爐主控制器同時對汽輪機(jī)側(cè)和鍋爐側(cè)發(fā)出負(fù)荷控制指令，改對汽輪機(jī)側(cè)和鍋爐側(cè)發(fā)出負(fù)荷控制指令，改變?nèi)紵屎推啓C(jī)進(jìn)汽調(diào)節(jié)閥開度，一方面變?nèi)紵屎推啓C(jī)進(jìn)汽調(diào)節(jié)閥開度，一方面利用蓄能暫時應(yīng)付負(fù)荷請求，快速

13、響應(yīng)負(fù)荷，利用蓄能暫時應(yīng)付負(fù)荷請求，快速響應(yīng)負(fù)荷，另一方面改變進(jìn)入鍋爐的能量，以保持機(jī)組另一方面改變進(jìn)入鍋爐的能量，以保持機(jī)組輸入能量與輸出能量的平衡。輸入能量與輸出能量的平衡。 由此可見，綜合型協(xié)調(diào)控制方式能較好地保由此可見，綜合型協(xié)調(diào)控制方式能較好地保持機(jī)組內(nèi)、外兩個能量供求的平衡關(guān)系，既持機(jī)組內(nèi)、外兩個能量供求的平衡關(guān)系，既具有較好的負(fù)荷適應(yīng)性能，又具有良好的汽具有較好的負(fù)荷適應(yīng)性能，又具有良好的汽壓控制性能，是一種較為合理和完善的協(xié)調(diào)壓控制性能，是一種較為合理和完善的協(xié)調(diào)控制方式，但系統(tǒng)結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜?？刂品绞剑到y(tǒng)結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜。 應(yīng)當(dāng)明確，無論是何種協(xié)調(diào)控制方式，都是應(yīng)當(dāng)明確，無論是

14、何種協(xié)調(diào)控制方式，都是從解決從解決“快速負(fù)荷響應(yīng)和主要運(yùn)行參數(shù)穩(wěn)定快速負(fù)荷響應(yīng)和主要運(yùn)行參數(shù)穩(wěn)定”這一對源于機(jī)、爐動態(tài)特性差異的矛盾而設(shè)這一對源于機(jī)、爐動態(tài)特性差異的矛盾而設(shè)計的。把握這一要點(diǎn)，對認(rèn)識、分析、設(shè)計計的。把握這一要點(diǎn)，對認(rèn)識、分析、設(shè)計協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)大有益處。協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)大有益處。 5.2 協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)分析協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)分析 一、協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)的基本組成一、協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)的基本組成 單元機(jī)組協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)是由負(fù)荷管理控制中單元機(jī)組協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)是由負(fù)荷管理控制中心心 (LMCC)、機(jī)爐主控制器和相關(guān)的鍋爐、機(jī)爐主控制器和相關(guān)的鍋爐、汽輪機(jī)子控制系統(tǒng)所組成。汽輪機(jī)子控制系統(tǒng)所組成。 負(fù)荷管理控

15、制中心負(fù)荷管理控制中心(LMCC)的主要作用是：的主要作用是：對機(jī)組的各負(fù)荷請求指令進(jìn)行選擇和處理，對機(jī)組的各負(fù)荷請求指令進(jìn)行選擇和處理，并與電網(wǎng)頻率偏差信號并與電網(wǎng)頻率偏差信號f一起，形成機(jī)組一起，形成機(jī)組負(fù)荷指令負(fù)荷指令Po。 Po作為機(jī)組實(shí)發(fā)電功率的給作為機(jī)組實(shí)發(fā)電功率的給定值信號，送入機(jī)爐主控制器。定值信號，送入機(jī)爐主控制器。 二、協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)分析二、協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)分析 1負(fù)荷運(yùn)算負(fù)荷運(yùn)算 負(fù)荷運(yùn)算電路只有在協(xié)調(diào)控制方式下才起作負(fù)荷運(yùn)算電路只有在協(xié)調(diào)控制方式下才起作用，負(fù)荷運(yùn)算的任務(wù)可以用用，負(fù)荷運(yùn)算的任務(wù)可以用一個操作、兩個一個操作、兩個校正、一個限制校正、一個限制來概括。來概括。 一

16、個操作是電路的中間部分，通過一個操作是電路的中間部分，通過“操作員操作員設(shè)定設(shè)定”的手動操作單元，運(yùn)行人員使用鼠標(biāo)的手動操作單元，運(yùn)行人員使用鼠標(biāo)或鍵盤可以設(shè)定機(jī)組負(fù)荷的大小。或鍵盤可以設(shè)定機(jī)組負(fù)荷的大小。 兩個校正為主汽壓力校正和頻率偏差校正。兩個校正為主汽壓力校正和頻率偏差校正。當(dāng)主汽壓力不等于壓力給定數(shù)值后，由負(fù)當(dāng)主汽壓力不等于壓力給定數(shù)值后，由負(fù)荷運(yùn)算模塊最左側(cè)的壓力校正支路對機(jī)組荷運(yùn)算模塊最左側(cè)的壓力校正支路對機(jī)組負(fù)荷進(jìn)行校正，以保證主汽壓力等于給定負(fù)荷進(jìn)行校正，以保證主汽壓力等于給定數(shù)值。當(dāng)機(jī)組頻率和電網(wǎng)頻率出現(xiàn)偏差后，數(shù)值。當(dāng)機(jī)組頻率和電網(wǎng)頻率出現(xiàn)偏差后，由負(fù)荷運(yùn)算模塊最右側(cè)的頻

17、率偏差校正支由負(fù)荷運(yùn)算模塊最右側(cè)的頻率偏差校正支路對機(jī)組負(fù)荷進(jìn)行校正，以保證機(jī)組輸出路對機(jī)組負(fù)荷進(jìn)行校正，以保證機(jī)組輸出負(fù)荷和電網(wǎng)的負(fù)荷需求相平衡。負(fù)荷和電網(wǎng)的負(fù)荷需求相平衡。 一個限制是當(dāng)負(fù)荷變化時，對負(fù)荷的變化一個限制是當(dāng)負(fù)荷變化時，對負(fù)荷的變化速度加以限制，以保護(hù)汽輪機(jī)設(shè)備的安全。速度加以限制，以保護(hù)汽輪機(jī)設(shè)備的安全。 2鍋爐主控鍋爐主控 鍋爐主控系統(tǒng)接收鍋爐主控系統(tǒng)接收“負(fù)荷運(yùn)算負(fù)荷運(yùn)算”模塊輸出模塊輸出的的“LOADCMD”信號，通過相關(guān)運(yùn)算后，信號，通過相關(guān)運(yùn)算后，將運(yùn)算后的負(fù)荷指令輸出給燃料主控，最將運(yùn)算后的負(fù)荷指令輸出給燃料主控，最終控制進(jìn)入爐膛燃料的多少。終控制進(jìn)入爐膛燃料的

18、多少。 3汽輪機(jī)主控汽輪機(jī)主控 汽輪機(jī)主控輸出指令通過增、減方式發(fā)送汽輪機(jī)主控輸出指令通過增、減方式發(fā)送到到DEH系統(tǒng)。系統(tǒng)。DCS通過比較汽輪機(jī)主控指通過比較汽輪機(jī)主控指令與令與DEH負(fù)荷參考信號負(fù)荷參考信號(相當(dāng)于相當(dāng)于DEH閥門的閥門的位置反饋位置反饋)的偏差決定是否發(fā)出的偏差決定是否發(fā)出DEH負(fù)荷增負(fù)荷增或或DEH負(fù)荷降信號。當(dāng)兩者的偏差在調(diào)節(jié)負(fù)荷降信號。當(dāng)兩者的偏差在調(diào)節(jié)的死區(qū)范圍內(nèi)時，不再發(fā)出增減信號。的死區(qū)范圍內(nèi)時，不再發(fā)出增減信號。 5.3 鍋爐控制子系統(tǒng)分析鍋爐控制子系統(tǒng)分析 一、燃燒控制系統(tǒng)一、燃燒控制系統(tǒng) (一一)燃燒控制的任務(wù)燃燒控制的任務(wù) 鍋爐燃燒過程控制的基本任務(wù)是

19、既要提供熱鍋爐燃燒過程控制的基本任務(wù)是既要提供熱量適應(yīng)蒸汽負(fù)荷的需要，又要保證燃燒的經(jīng)量適應(yīng)蒸汽負(fù)荷的需要，又要保證燃燒的經(jīng)濟(jì)性和鍋爐運(yùn)行的經(jīng)濟(jì)性、安全性。每臺鍋濟(jì)性和鍋爐運(yùn)行的經(jīng)濟(jì)性、安全性。每臺鍋爐燃燒過程的具體控制任務(wù)與制粉系統(tǒng)、燃爐燃燒過程的具體控制任務(wù)與制粉系統(tǒng)、燃燒方式以及機(jī)爐運(yùn)行方式有著密切的關(guān)系。燒方式以及機(jī)爐運(yùn)行方式有著密切的關(guān)系。 爐跟機(jī)方式爐跟機(jī)方式：鍋爐調(diào)汽壓，汽輪機(jī)進(jìn)汽閥：鍋爐調(diào)汽壓，汽輪機(jī)進(jìn)汽閥門調(diào)負(fù)荷門調(diào)負(fù)荷 (1)維持機(jī)前壓力維持機(jī)前壓力PT，機(jī)前壓力應(yīng)保持在允，機(jī)前壓力應(yīng)保持在允許范圍內(nèi)。許范圍內(nèi)。 (2)維持爐內(nèi)過?？諝夥€(wěn)定，以保證燃燒經(jīng)維持爐內(nèi)過?？諝夥€(wěn)定

20、，以保證燃燒經(jīng)濟(jì)性，濟(jì)性， (3)維持爐膛負(fù)壓，要求控制系統(tǒng)保持爐膛維持爐膛負(fù)壓，要求控制系統(tǒng)保持爐膛壓力在允許范圍內(nèi)。壓力在允許范圍內(nèi)。 機(jī)跟爐方式機(jī)跟爐方式，鍋爐調(diào)負(fù)荷，汽輪機(jī)調(diào)汽壓，鍋爐調(diào)負(fù)荷，汽輪機(jī)調(diào)汽壓 (1)維持單元機(jī)組的負(fù)荷；維持單元機(jī)組的負(fù)荷； (2)維持爐內(nèi)過?？諝夥€(wěn)定，以保證燃燒經(jīng)維持爐內(nèi)過?？諝夥€(wěn)定，以保證燃燒經(jīng) 濟(jì)性；濟(jì)性； (3)維持爐膛負(fù)壓，控制系統(tǒng)應(yīng)能保持爐膛維持爐膛負(fù)壓，控制系統(tǒng)應(yīng)能保持爐膛壓力在允許范圍內(nèi)。壓力在允許范圍內(nèi)。 (二二)燃燒控制對象的動態(tài)特性燃燒控制對象的動態(tài)特性 燃燒對象主蒸汽壓力燃燒對象主蒸汽壓力PT受到的主要擾動受到的主要擾動來源有二個，其

21、一是燃燒率擾動，稱為來源有二個，其一是燃燒率擾動，稱為基本擾動或內(nèi)部擾動；其二是汽輪機(jī)調(diào)基本擾動或內(nèi)部擾動；其二是汽輪機(jī)調(diào)節(jié)閥開度的擾動，稱為外部擾動。節(jié)閥開度的擾動，稱為外部擾動。 (三三)燃燒過程自動控制系統(tǒng)燃燒過程自動控制系統(tǒng) 單元機(jī)組中各部分之間的聯(lián)系密切，互相單元機(jī)組中各部分之間的聯(lián)系密切，互相影響大，設(shè)計時不僅要考慮制粉系統(tǒng)是直影響大，設(shè)計時不僅要考慮制粉系統(tǒng)是直吹式還是中間儲倉式，機(jī)組運(yùn)行方式是帶吹式還是中間儲倉式，機(jī)組運(yùn)行方式是帶變動負(fù)荷還是帶基本負(fù)荷，滑壓運(yùn)行還是變動負(fù)荷還是帶基本負(fù)荷，滑壓運(yùn)行還是定壓運(yùn)行，因此設(shè)計的燃燒控制系統(tǒng)是不定壓運(yùn)行，因此設(shè)計的燃燒控制系統(tǒng)是不相同的

22、。燃燒控制系統(tǒng)是由三個相對獨(dú)立相同的。燃燒控制系統(tǒng)是由三個相對獨(dú)立的子系統(tǒng)即燃料控制系統(tǒng)、送風(fēng)控制系統(tǒng)、的子系統(tǒng)即燃料控制系統(tǒng)、送風(fēng)控制系統(tǒng)、引風(fēng)控制系統(tǒng)組成的。引風(fēng)控制系統(tǒng)組成的。 1、燃料控制系統(tǒng)、燃料控制系統(tǒng) 燃料控制的任務(wù)在于進(jìn)入鍋爐的燃料量隨時燃料控制的任務(wù)在于進(jìn)入鍋爐的燃料量隨時與外界負(fù)荷要求相適應(yīng)。因為汽壓是鍋爐燃與外界負(fù)荷要求相適應(yīng)。因為汽壓是鍋爐燃料熱量與汽輪機(jī)需要能量的平衡標(biāo)志，并且料熱量與汽輪機(jī)需要能量的平衡標(biāo)志，并且在負(fù)荷擾動下汽壓具有近似比例的響應(yīng)特性，在負(fù)荷擾動下汽壓具有近似比例的響應(yīng)特性，因此汽壓可以作為燃料控制系統(tǒng)的被調(diào)量。因此汽壓可以作為燃料控制系統(tǒng)的被調(diào)量。

23、 2、送風(fēng)控制系統(tǒng)、送風(fēng)控制系統(tǒng) 送風(fēng)調(diào)節(jié)的任務(wù)在于保證燃燒的經(jīng)濟(jì)性，送風(fēng)調(diào)節(jié)的任務(wù)在于保證燃燒的經(jīng)濟(jì)性，具體地說，就是要保證燃燒過程中有合適具體地說，就是要保證燃燒過程中有合適的燃料與風(fēng)量比例，送風(fēng)調(diào)節(jié)對象近似比的燃料與風(fēng)量比例，送風(fēng)調(diào)節(jié)對象近似比例環(huán)節(jié)。因此通常采用保持燃料量與送風(fēng)例環(huán)節(jié)。因此通常采用保持燃料量與送風(fēng)量成比例關(guān)系的送風(fēng)控制系統(tǒng)。量成比例關(guān)系的送風(fēng)控制系統(tǒng)。 只要調(diào)整比例系數(shù)只要調(diào)整比例系數(shù)K到適當(dāng)?shù)闹担刂葡档竭m當(dāng)?shù)闹?，控制系統(tǒng)就能使進(jìn)入鍋爐的風(fēng)量與燃料量保持最統(tǒng)就能使進(jìn)入鍋爐的風(fēng)量與燃料量保持最合適的比例，達(dá)到經(jīng)濟(jì)燃燒的目的。合適的比例，達(dá)到經(jīng)濟(jì)燃燒的目的。 3、引風(fēng)控制

24、系統(tǒng)、引風(fēng)控制系統(tǒng) 引風(fēng)控制的任務(wù)是保持爐膛引風(fēng)控制的任務(wù)是保持爐膛負(fù)壓在規(guī)定的范圍之內(nèi)。由負(fù)壓在規(guī)定的范圍之內(nèi)。由于引風(fēng)調(diào)節(jié)對象的動態(tài)響應(yīng)于引風(fēng)調(diào)節(jié)對象的動態(tài)響應(yīng)快，測量也容易，所以引風(fēng)快，測量也容易，所以引風(fēng)控制系統(tǒng)一般只需采取以爐控制系統(tǒng)一般只需采取以爐膛負(fù)壓聲，作為被調(diào)量的單膛負(fù)壓聲，作為被調(diào)量的單回路控制系統(tǒng)?；芈房刂葡到y(tǒng)。 二、汽包鍋爐給水控制系統(tǒng)二、汽包鍋爐給水控制系統(tǒng) (一一)給水控制的任務(wù)給水控制的任務(wù) 汽包鍋爐給水自動控制的任務(wù)是使鍋爐的給汽包鍋爐給水自動控制的任務(wù)是使鍋爐的給水量適應(yīng)鍋爐的蒸發(fā)量，以維持汽包水位在水量適應(yīng)鍋爐的蒸發(fā)量，以維持汽包水位在規(guī)定的范圍內(nèi)，保持給水

25、流量的相對穩(wěn)定。規(guī)定的范圍內(nèi)，保持給水流量的相對穩(wěn)定。 (二二)給水控制對象的動態(tài)特性給水控制對象的動態(tài)特性 主要的擾動有：給水流量主要的擾動有：給水流量W、鍋爐蒸發(fā)量、鍋爐蒸發(fā)量D、爐膛熱負(fù)荷等。爐膛熱負(fù)荷等。 1給水流量擾動下水位的動態(tài)特性給水流量擾動下水位的動態(tài)特性 給水流量是調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)所改變的控制量，給給水流量是調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)所改變的控制量，給水流量擾動是來自控制側(cè)的擾動，又稱內(nèi)水流量擾動是來自控制側(cè)的擾動，又稱內(nèi)擾。水位控制對象的動態(tài)特性表現(xiàn)為有慣擾。水位控制對象的動態(tài)特性表現(xiàn)為有慣性的無自平衡能力的特點(diǎn)，屬于多容無自性的無自平衡能力的特點(diǎn)，屬于多容無自平衡能力對象。平衡能力對象。 2蒸汽流

26、量擾動下的水位的動態(tài)特性蒸汽流量擾動下的水位的動態(tài)特性 蒸汽流量擾動主要來自汽輪發(fā)電機(jī)組的負(fù)蒸汽流量擾動主要來自汽輪發(fā)電機(jī)組的負(fù)荷變化，屬外部擾動。荷變化，屬外部擾動。 當(dāng)鍋爐蒸汽負(fù)荷變化時，汽包水位的變化當(dāng)鍋爐蒸汽負(fù)荷變化時，汽包水位的變化具有特殊的形式：在負(fù)荷突然增加時，雖具有特殊的形式：在負(fù)荷突然增加時，雖然鍋爐的給水流量小于蒸發(fā)量，但開始階然鍋爐的給水流量小于蒸發(fā)量，但開始階段的水位不僅不下降，反而迅速上升段的水位不僅不下降，反而迅速上升(反之，反之，當(dāng)負(fù)荷突然減少時，水位反而先下降當(dāng)負(fù)荷突然減少時，水位反而先下降)，這，這種現(xiàn)象稱為種現(xiàn)象稱為“虛假水位虛假水位”現(xiàn)象。現(xiàn)象。 3爐膛熱

27、負(fù)荷擾動下水位控制對象的動爐膛熱負(fù)荷擾動下水位控制對象的動態(tài)特性態(tài)特性 當(dāng)燃料量擾動時，使蒸汽流量發(fā)生變化，當(dāng)燃料量擾動時，使蒸汽流量發(fā)生變化，因此其特性與蒸汽流量擾動時相似，也存因此其特性與蒸汽流量擾動時相似，也存在著在著“虛假水位虛假水位”現(xiàn)象。現(xiàn)象。 (三三)給水自動控制系統(tǒng)分析給水自動控制系統(tǒng)分析 根據(jù)汽包鍋爐給水控制對象動態(tài)特性的特根據(jù)汽包鍋爐給水控制對象動態(tài)特性的特點(diǎn)，我們可以提出確定給水控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的點(diǎn)，我們可以提出確定給水控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的一些基本思想：一些基本思想： (1)由于對象的內(nèi)擾動態(tài)特性存在一定的遲由于對象的內(nèi)擾動態(tài)特性存在一定的遲延和慣性，所以給水控制系統(tǒng)若采用以水位延

28、和慣性，所以給水控制系統(tǒng)若采用以水位為被調(diào)量的單回路系統(tǒng)，則控制過程中水位為被調(diào)量的單回路系統(tǒng)，則控制過程中水位將出現(xiàn)較大的動態(tài)偏差，給水流量波動較大。將出現(xiàn)較大的動態(tài)偏差，給水流量波動較大。因此，對給水內(nèi)擾動態(tài)特性遲延和慣性大的因此，對給水內(nèi)擾動態(tài)特性遲延和慣性大的鍋爐應(yīng)考慮采用串級或其他控制方案。鍋爐應(yīng)考慮采用串級或其他控制方案。 (2)由于對象在蒸汽負(fù)荷擾動由于對象在蒸汽負(fù)荷擾動(外擾外擾)時，時，有有“虛假水位虛假水位”現(xiàn)象。因此給水控制若采現(xiàn)象。因此給水控制若采用以水位為被調(diào)量的單回路系統(tǒng)，則在擾用以水位為被調(diào)量的單回路系統(tǒng)，則在擾動的初始階段，調(diào)節(jié)器將使給水流量向與動的初始階段，調(diào)

29、節(jié)器將使給水流量向與負(fù)荷變化方向相反的方向變化，從而擴(kuò)大負(fù)荷變化方向相反的方向變化，從而擴(kuò)大了鍋爐進(jìn)、出流量的不平衡。了鍋爐進(jìn)、出流量的不平衡。 所以在設(shè)計給水控制系統(tǒng)時，應(yīng)考慮采用所以在設(shè)計給水控制系統(tǒng)時，應(yīng)考慮采用以蒸汽流量以蒸汽流量D為前饋信號的前饋控制，以為前饋信號的前饋控制，以改善給水控制系統(tǒng)的控制品質(zhì)。改善給水控制系統(tǒng)的控制品質(zhì)。 總之，由于電廠鍋爐水位控制對象的特總之，由于電廠鍋爐水位控制對象的特點(diǎn)，汽包鍋爐的給水自動控制普遍采用三點(diǎn)，汽包鍋爐的給水自動控制普遍采用三沖量給水自動控制系統(tǒng)方案。沖量給水自動控制系統(tǒng)方案。 1單級三沖量給水控制系統(tǒng)單級三沖量給水控制系統(tǒng) 給水調(diào)節(jié)器接

30、受汽包水位給水調(diào)節(jié)器接受汽包水位H、蒸汽流量、蒸汽流量D和給水流量和給水流量w三個信號三個信號(所以稱三沖量控制所以稱三沖量控制系統(tǒng)系統(tǒng))。其輸出信號去控制給水流量，其。其輸出信號去控制給水流量，其中汽包水位是被調(diào)量，所以水位信號稱為中汽包水位是被調(diào)量，所以水位信號稱為主信號。為了改善控制品質(zhì)，系統(tǒng)中引入主信號。為了改善控制品質(zhì)，系統(tǒng)中引入了蒸汽流量的前饋控制和給水流量的反饋了蒸汽流量的前饋控制和給水流量的反饋控制，這樣組成的三沖量給水控制系統(tǒng)是控制，這樣組成的三沖量給水控制系統(tǒng)是一個前饋一個前饋-反饋控制系統(tǒng)。反饋控制系統(tǒng)。 可以看出，在單極三沖量給水控制系統(tǒng)中，可以看出，在單極三沖量給水控

31、制系統(tǒng)中，水位、蒸汽流量和給水流量對應(yīng)的三個信水位、蒸汽流量和給水流量對應(yīng)的三個信號號VH、VD、Vw都送到都送到PI調(diào)節(jié)器，靜態(tài)調(diào)節(jié)器，靜態(tài)時，這三個輸入信號與代表水位給定值的時，這三個輸入信號與代表水位給定值的信號相平衡。信號相平衡。 即即VDVWVHV00 則有：則有： VHV0 =0 VDVW=0 即即 VH = V0 VD=VW 2串級三沖量給水控制系統(tǒng)串級三沖量給水控制系統(tǒng) 在單級系統(tǒng)的基礎(chǔ)上再增加一個調(diào)節(jié)器，在單級系統(tǒng)的基礎(chǔ)上再增加一個調(diào)節(jié)器，使兩個調(diào)節(jié)器串行工作，可以打破靜態(tài)的使兩個調(diào)節(jié)器串行工作，可以打破靜態(tài)的限制，提高控制品質(zhì)。限制，提高控制品質(zhì)。 由于有兩個調(diào)節(jié)器在工作，

32、就得有兩套整由于有兩個調(diào)節(jié)器在工作，就得有兩套整定參數(shù)，必須要協(xié)調(diào)好這兩套參數(shù)。定參數(shù)，必須要協(xié)調(diào)好這兩套參數(shù)。 (四四)全程給水自動控制系統(tǒng)全程給水自動控制系統(tǒng) 1全程控制的概念全程控制的概念 所謂全程控制系統(tǒng)是指機(jī)組在啟停過程和所謂全程控制系統(tǒng)是指機(jī)組在啟停過程和正常運(yùn)行時均能實(shí)現(xiàn)自動控制的系統(tǒng)。全正常運(yùn)行時均能實(shí)現(xiàn)自動控制的系統(tǒng)。全程控制包括啟?？刂坪驼＿\(yùn)行工況下控程控制包括啟?？刂坪驼＿\(yùn)行工況下控制兩方面的內(nèi)容。常規(guī)控制系統(tǒng)一般只適制兩方面的內(nèi)容。常規(guī)控制系統(tǒng)一般只適用于機(jī)組帶大負(fù)荷工況下運(yùn)行，在啟停過用于機(jī)組帶大負(fù)荷工況下運(yùn)行，在啟停過程和低負(fù)荷工況下，一般要由手動進(jìn)行控程和低負(fù)

33、荷工況下，一般要由手動進(jìn)行控制，而全程控制系統(tǒng)能使機(jī)組在啟動、停制，而全程控制系統(tǒng)能使機(jī)組在啟動、停機(jī)、不同負(fù)荷工況下自動運(yùn)行。機(jī)、不同負(fù)荷工況下自動運(yùn)行。 2對給水全程控制系統(tǒng)的要求對給水全程控制系統(tǒng)的要求 (1)鍋爐剛啟動時，蒸汽參數(shù)和負(fù)荷變化鍋爐剛啟動時，蒸汽參數(shù)和負(fù)荷變化很大，這就使水位、給水流量和蒸汽流量很大，這就使水位、給水流量和蒸汽流量的測量準(zhǔn)確性受到影響，必須要求這些測的測量準(zhǔn)確性受到影響，必須要求這些測量信號能自動地進(jìn)行壓力、溫度校正。量信號能自動地進(jìn)行壓力、溫度校正。 (2)現(xiàn)代大型機(jī)組的給水流量控制多通過現(xiàn)代大型機(jī)組的給水流量控制多通過控制變速給水泵的轉(zhuǎn)速實(shí)現(xiàn)給水量的自動

34、控制變速給水泵的轉(zhuǎn)速實(shí)現(xiàn)給水量的自動控制。因而在給水全程控制系統(tǒng)中不僅要控制。因而在給水全程控制系統(tǒng)中不僅要滿足給水量控制的要求，同時還要保證給滿足給水量控制的要求，同時還要保證給水泵工作在安全工作區(qū)內(nèi)。水泵工作在安全工作區(qū)內(nèi)。 (3)由于鍋爐給水對象的動態(tài)特性在不同負(fù)荷由于鍋爐給水對象的動態(tài)特性在不同負(fù)荷時是不一樣的，因此在不同負(fù)荷時要采用不時是不一樣的，因此在不同負(fù)荷時要采用不同形式的系統(tǒng)。低負(fù)荷時，虛假水位不太嚴(yán)同形式的系統(tǒng)。低負(fù)荷時，虛假水位不太嚴(yán)重，可以采用單沖量控制系統(tǒng)，高負(fù)荷時要重，可以采用單沖量控制系統(tǒng)，高負(fù)荷時要采用三沖量控制。采用三沖量控制。 (4)在多種調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)的復(fù)雜切換

35、過程中，給水在多種調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)的復(fù)雜切換過程中，給水全程控制系統(tǒng)都必須保證無干擾，必須解決全程控制系統(tǒng)都必須保證無干擾，必須解決切換問題，即實(shí)現(xiàn)切換問題，即實(shí)現(xiàn)無擾切換無擾切換。 (5)給水全程控制還必須適應(yīng)機(jī)組定壓運(yùn)行和給水全程控制還必須適應(yīng)機(jī)組定壓運(yùn)行和滑壓運(yùn)行工況，必須適應(yīng)冷態(tài)啟動和熱態(tài)啟滑壓運(yùn)行工況，必須適應(yīng)冷態(tài)啟動和熱態(tài)啟動情況。動情況。 3變速給水泵的安全工作區(qū)變速給水泵的安全工作區(qū) 300MW以下的單元機(jī)組多用電動變速泵以下的單元機(jī)組多用電動變速泵作主給水泵，通過調(diào)整液力聯(lián)軸器的勺管作主給水泵，通過調(diào)整液力聯(lián)軸器的勺管位置來調(diào)節(jié)泵的轉(zhuǎn)速。位置來調(diào)節(jié)泵的轉(zhuǎn)速。 大于大于300MW的單元

36、機(jī)組多采用汽動變速的單元機(jī)組多采用汽動變速泵作主給水泵，再設(shè)置多臺電動變速泵作泵作主給水泵，再設(shè)置多臺電動變速泵作啟動給水泵并作為系統(tǒng)的備用泵使用。啟動給水泵并作為系統(tǒng)的備用泵使用。 變速給水泵的安全工作區(qū)可在泵的流量變速給水泵的安全工作區(qū)可在泵的流量-壓力特性曲線上表示出來，變速泵的安全壓力特性曲線上表示出來，變速泵的安全工作區(qū)由工作區(qū)由六條六條曲線圍成：曲線圍成： 泵的最高轉(zhuǎn)速曲線泵的最高轉(zhuǎn)速曲線nmax和最低轉(zhuǎn)速曲線和最低轉(zhuǎn)速曲線nmin； 泵的上限特性曲線泵的上限特性曲線Qmin。和下限特性曲。和下限特性曲線線Qmax； 泵出口最高壓力泵出口最高壓力 Pmax和最低壓力和最低壓力Pmi

37、n線線。 4單元制鍋爐給水全程控制方案單元制鍋爐給水全程控制方案 單元制給水全程控制的方案很多，主要單元制給水全程控制的方案很多，主要有以下五種：有以下五種： 方案一：方案一：這是一個兩段控制的方案，用改這是一個兩段控制的方案，用改變調(diào)節(jié)閥門的開度來控制給水流量。低負(fù)變調(diào)節(jié)閥門的開度來控制給水流量。低負(fù)荷時用單沖量調(diào)節(jié)器荷時用單沖量調(diào)節(jié)器PI1控制旁路給水閥控制旁路給水閥(小閥小閥)的開度來改變給水量。的開度來改變給水量。 方案二：方案二：這也是一個兩段控制方案。低負(fù)這也是一個兩段控制方案。低負(fù)荷時，采用單沖量系統(tǒng)，由單沖量調(diào)節(jié)器荷時，采用單沖量系統(tǒng)，由單沖量調(diào)節(jié)器PI1控制小閥的開度來改變給

38、水流量，進(jìn)控制小閥的開度來改變給水流量，進(jìn)行水位控制。高負(fù)荷時采用三沖量串級控行水位控制。高負(fù)荷時采用三沖量串級控制，用副調(diào)節(jié)器制，用副調(diào)節(jié)器PI3輸出的控制信號去控輸出的控制信號去控制大閥的開度，從而達(dá)到控制水位的目的。制大閥的開度，從而達(dá)到控制水位的目的。這個方案結(jié)構(gòu)比方案一簡單，但仍都采用這個方案結(jié)構(gòu)比方案一簡單，但仍都采用閥門調(diào)節(jié)，故經(jīng)濟(jì)性較差。閥門調(diào)節(jié)，故經(jīng)濟(jì)性較差。 方案三：方案三：此方案在低負(fù)荷時采用單沖量系此方案在低負(fù)荷時采用單沖量系統(tǒng)，用統(tǒng)，用PI1調(diào)節(jié)器改變旁路給水閥的開度調(diào)節(jié)器改變旁路給水閥的開度以改變給水流量，保持水位。同時采用泵以改變給水流量，保持水位。同時采用泵前壓

39、力調(diào)節(jié)器前壓力調(diào)節(jié)器PI4控制給水泵出口壓力，控制給水泵出口壓力，既使泵工作在安全工作區(qū)內(nèi)，又保證安全既使泵工作在安全工作區(qū)內(nèi)，又保證安全供水所需的泵出口壓力。但切換過于集中，供水所需的泵出口壓力。但切換過于集中，容易產(chǎn)生比較大的擾動。容易產(chǎn)生比較大的擾動。 方案四：方案四：由于所選泵型的安全工作區(qū)范圍由于所選泵型的安全工作區(qū)范圍很寬，又為全容量配置，經(jīng)驗證明，無論很寬，又為全容量配置，經(jīng)驗證明，無論是滑壓啟動還是定壓運(yùn)行，工作點(diǎn)均不會是滑壓啟動還是定壓運(yùn)行，工作點(diǎn)均不會移到安全區(qū)以外，故方案中不設(shè)置給水泵移到安全區(qū)以外，故方案中不設(shè)置給水泵出口壓力控制子系統(tǒng)。低負(fù)荷時，由單沖出口壓力控制子系

40、統(tǒng)。低負(fù)荷時，由單沖量控制系統(tǒng)控制旁路給水閥的開度來維持量控制系統(tǒng)控制旁路給水閥的開度來維持水位，負(fù)荷升至水位，負(fù)荷升至25左右時，系統(tǒng)由單沖左右時，系統(tǒng)由單沖量工作方式切換到三沖量串級工作方式。量工作方式切換到三沖量串級工作方式。 由于此時系統(tǒng)的由于此時系統(tǒng)的-輸出信號增大到大于輸出信號增大到大于n min信號，于是系統(tǒng)由調(diào)節(jié)閥門開度平穩(wěn)信號，于是系統(tǒng)由調(diào)節(jié)閥門開度平穩(wěn)地過渡到調(diào)節(jié)泵的轉(zhuǎn)速，從而調(diào)節(jié)給水流地過渡到調(diào)節(jié)泵的轉(zhuǎn)速，從而調(diào)節(jié)給水流量，所以這時是一段調(diào)節(jié)。當(dāng)機(jī)組負(fù)荷達(dá)量，所以這時是一段調(diào)節(jié)。當(dāng)機(jī)組負(fù)荷達(dá)到到30左右，主給水調(diào)節(jié)閥全部打開，以左右，主給水調(diào)節(jié)閥全部打開，以盡量減小節(jié)流損

41、失，系統(tǒng)進(jìn)入完全調(diào)泵狀盡量減小節(jié)流損失，系統(tǒng)進(jìn)入完全調(diào)泵狀態(tài)。此方案經(jīng)濟(jì)性好，且結(jié)構(gòu)簡單，調(diào)節(jié)態(tài)。此方案經(jīng)濟(jì)性好，且結(jié)構(gòu)簡單，調(diào)節(jié)段是無觸點(diǎn)自由過渡，安全性能好。段是無觸點(diǎn)自由過渡，安全性能好。 方案五：方案五：這個方案中，低負(fù)荷時采用單沖量這個方案中，低負(fù)荷時采用單沖量系統(tǒng)，由系統(tǒng)，由PI1控制泵的轉(zhuǎn)速，改變給水流量，控制泵的轉(zhuǎn)速，改變給水流量，維持水位。高負(fù)荷采用三沖量系統(tǒng)，由維持水位。高負(fù)荷采用三沖量系統(tǒng)，由PI3改變調(diào)速泵轉(zhuǎn)速來調(diào)節(jié)給水流量。為了保證改變調(diào)速泵轉(zhuǎn)速來調(diào)節(jié)給水流量。為了保證給水泵工作在安全工作區(qū)內(nèi)，設(shè)計了給水泵給水泵工作在安全工作區(qū)內(nèi)，設(shè)計了給水泵出口壓力控制系統(tǒng)，由出口

42、壓力控制系統(tǒng)，由 PI4經(jīng)比例偏置環(huán)節(jié)經(jīng)比例偏置環(huán)節(jié)去改變閥門開度來改變泵出口壓力。這個方去改變閥門開度來改變泵出口壓力。這個方案結(jié)構(gòu)合理，經(jīng)濟(jì)性好，切換簡單，安全可案結(jié)構(gòu)合理，經(jīng)濟(jì)性好，切換簡單，安全可靠性也較好。不足之處是壓力控制系統(tǒng)和水靠性也較好。不足之處是壓力控制系統(tǒng)和水位控制系統(tǒng)互相影響，兩個系統(tǒng)動作頻繁，位控制系統(tǒng)互相影響，兩個系統(tǒng)動作頻繁，調(diào)節(jié)閥磨損較快。調(diào)節(jié)閥磨損較快。 5. 300MW單元機(jī)組給水全程控制系統(tǒng)實(shí)單元機(jī)組給水全程控制系統(tǒng)實(shí)例分析例分析 系統(tǒng)配置：系統(tǒng)配置： 給水熱力系統(tǒng)如圖所示。從除氧器出來給水熱力系統(tǒng)如圖所示。從除氧器出來的給水，由給水泵送入高壓加熱器，在高的

43、給水，由給水泵送入高壓加熱器，在高壓加熱器內(nèi)被加熱后到給水站，給水站出壓加熱器內(nèi)被加熱后到給水站，給水站出來的水經(jīng)省煤器送入汽包。給水泵包括兩來的水經(jīng)省煤器送入汽包。給水泵包括兩臺電動泵和一臺汽動泵，每臺電動泵容量臺電動泵和一臺汽動泵，每臺電動泵容量為為50 MCR(最大額定流量最大額定流量)，汽動泵容，汽動泵容量為量為100MCR。 在啟動和低負(fù)荷工況下電動泵運(yùn)行，正常在啟動和低負(fù)荷工況下電動泵運(yùn)行，正常工況下汽動泵運(yùn)行，兩臺電動泵的另一個工況下汽動泵運(yùn)行，兩臺電動泵的另一個功能是作為汽動泵的備用。每臺泵都有再功能是作為汽動泵的備用。每臺泵都有再循環(huán)管路，當(dāng)系統(tǒng)工作在低負(fù)荷時再循環(huán)循環(huán)管路，

44、當(dāng)系統(tǒng)工作在低負(fù)荷時再循環(huán)管路的閥門能自動打開，保證泵出口有足管路的閥門能自動打開，保證泵出口有足夠流量，防止汽蝕。夠流量，防止汽蝕。 低負(fù)荷運(yùn)行時旁路閥工作，調(diào)節(jié)鍋爐給水低負(fù)荷運(yùn)行時旁路閥工作，調(diào)節(jié)鍋爐給水量，控制水位，同時電動泵維持在最低轉(zhuǎn)量，控制水位，同時電動泵維持在最低轉(zhuǎn)速運(yùn)行，保證泵的安全特性，此時為兩段速運(yùn)行，保證泵的安全特性，此時為兩段調(diào)節(jié)。高負(fù)荷時，閥門開到最大，為減小調(diào)節(jié)。高負(fù)荷時，閥門開到最大，為減小阻力主給水電動門也打開，通過調(diào)節(jié)給水阻力主給水電動門也打開，通過調(diào)節(jié)給水泵轉(zhuǎn)速直接控制給水流量，為一段調(diào)節(jié)。泵轉(zhuǎn)速直接控制給水流量，為一段調(diào)節(jié)。 測量信號的處理：測量信號的處理

45、： (1)水位信號：水位信號：增加了壓力補(bǔ)償環(huán)節(jié)，根據(jù)增加了壓力補(bǔ)償環(huán)節(jié)，根據(jù)汽、水密度與汽包壓力的函數(shù)關(guān)系，得到汽、水密度與汽包壓力的函數(shù)關(guān)系，得到水位校正系統(tǒng)的運(yùn)算公式為：水位校正系統(tǒng)的運(yùn)算公式為： 汽包水位測取了左、中、右三個測點(diǎn)。正汽包水位測取了左、中、右三個測點(diǎn)。正常情況下通過切換開關(guān)常情況下通過切換開關(guān)T的的NC點(diǎn)，對三個點(diǎn)，對三個信號信號(Hi，i=1，2，3)求平均值作為汽包水求平均值作為汽包水位的測量信號位的測量信號H。 當(dāng)任一差壓變送器故障時，當(dāng)任一差壓變送器故障時，Hi與與H相差很相差很大，可發(fā)出聲光報警。同時在邏輯信號作大，可發(fā)出聲光報警。同時在邏輯信號作用下用下T切換

46、至切換至NO，將故障前的，將故障前的H作為本路作為本路測量值測量值Hi，暫時維持，暫時維持H變化不大，變化不大，控制系控制系統(tǒng)切手動統(tǒng)切手動，待值班人員切除故障變送器后，待值班人員切除故障變送器后，系統(tǒng)再正常運(yùn)行。系統(tǒng)再正常運(yùn)行。 (2)給水流量信號：給水流量信號： 給水流量的測量采用雙變送器，正常情況下給水流量的測量采用雙變送器，正常情況下切換開關(guān)切換開關(guān)T的的NC點(diǎn)通，選點(diǎn)通，選A、B兩個測量信兩個測量信號中較大的一個號中較大的一個(以使實(shí)際給水流量不會過以使實(shí)際給水流量不會過大大)經(jīng)過給水溫度的補(bǔ)償和慣性阻尼環(huán)節(jié)，經(jīng)過給水溫度的補(bǔ)償和慣性阻尼環(huán)節(jié)，作為給水流量測量信號。當(dāng)任一變送器故障作

47、為給水流量測量信號。當(dāng)任一變送器故障時，通過邏輯線路使時，通過邏輯線路使T切向切向NO，將該路變送，將該路變送器輸出置器輸出置0，同時發(fā)出聲、光報警，系統(tǒng)切，同時發(fā)出聲、光報警，系統(tǒng)切手動，待切除故障變送器后系統(tǒng)才正常運(yùn)行。手動，待切除故障變送器后系統(tǒng)才正常運(yùn)行?？偟慕o水流量中還包括了一、二、三級減溫總的給水流量中還包括了一、二、三級減溫水量。水量。 (3)主蒸汽流量信號：主蒸汽流量信號： 主蒸汽流量主蒸汽流量D的測量可采取兩種方法：的測量可采取兩種方法： a. 測得汽輪機(jī)調(diào)速級壓力測得汽輪機(jī)調(diào)速級壓力p1，一級抽汽壓力，一級抽汽壓力p2和一級抽汽溫度和一級抽汽溫度2，采用下述公式求取：，采用

48、下述公式求?。?b.用汽輪機(jī)調(diào)速級壓力用汽輪機(jī)調(diào)速級壓力p1，經(jīng)主蒸汽溫度，經(jīng)主蒸汽溫度校校正來代替正來代替D。當(dāng)高壓旁路閥開啟時所測的。當(dāng)高壓旁路閥開啟時所測的D還還要加上旁路蒸汽流量。在要加上旁路蒸汽流量。在2、p2的測量中均的測量中均采用了雙變送器冗余設(shè)置，可靠性高。采用了雙變送器冗余設(shè)置，可靠性高。 控制系統(tǒng)分析：控制系統(tǒng)分析： 1啟動、沖轉(zhuǎn)及帶啟動、沖轉(zhuǎn)及帶25負(fù)荷負(fù)荷 此階段采用單沖量系統(tǒng)通過控制給水旁路閥此階段采用單沖量系統(tǒng)通過控制給水旁路閥門開度來維持汽包水位在給定范圍內(nèi)，電動門開度來維持汽包水位在給定范圍內(nèi)，電動給水泵維持在最低轉(zhuǎn)速，汽動給水泵手自給水泵維持在最低轉(zhuǎn)速，汽動給

49、水泵手自動操作器動操作器1AM強(qiáng)迫為手動狀態(tài)，強(qiáng)迫為手動狀態(tài)，T5切換至切換至 NO使汽動泵超馳全關(guān)，主給水電動門也關(guān)閉，使汽動泵超馳全關(guān)，主給水電動門也關(guān)閉，給水旁路閥從給水旁路閥從0100控制?？刂?。 2升負(fù)荷升負(fù)荷2530 此階段采用單沖量系統(tǒng)控制電動給水泵轉(zhuǎn)此階段采用單沖量系統(tǒng)控制電動給水泵轉(zhuǎn)速。此時三沖量系統(tǒng)尚不能使用，給水旁速。此時三沖量系統(tǒng)尚不能使用，給水旁路門已全開，只能提高給水泵轉(zhuǎn)速來滿足路門已全開，只能提高給水泵轉(zhuǎn)速來滿足給水量的增加，通過給水量的增加，通過PI3的自動跟蹤去控的自動跟蹤去控制電動泵轉(zhuǎn)速，實(shí)現(xiàn)由閥門控制到電動泵制電動泵轉(zhuǎn)速，實(shí)現(xiàn)由閥門控制到電動泵轉(zhuǎn)速控制給水

50、量的無擾過渡。轉(zhuǎn)速控制給水量的無擾過渡。 330100負(fù)荷階段負(fù)荷階段 此階段采用三沖量系統(tǒng)控制給水泵轉(zhuǎn)速方案，此階段采用三沖量系統(tǒng)控制給水泵轉(zhuǎn)速方案，這是控制系統(tǒng)的正常工況。給水旁路閥鎖定這是控制系統(tǒng)的正常工況。給水旁路閥鎖定在全開位置不再關(guān)閉，以減少系統(tǒng)不必要的在全開位置不再關(guān)閉，以減少系統(tǒng)不必要的擾動。擾動。 (1)負(fù)荷達(dá)負(fù)荷達(dá)W，電動泵轉(zhuǎn)速為，電動泵轉(zhuǎn)速為nx時打開主時打開主給水電動門。此時泵的轉(zhuǎn)速已提高，當(dāng)主給給水電動門。此時泵的轉(zhuǎn)速已提高，當(dāng)主給水電動門打開以后，管道阻力突然減少，控水電動門打開以后，管道阻力突然減少，控制系統(tǒng)使泵轉(zhuǎn)速自動下降一些時，泵轉(zhuǎn)速已制系統(tǒng)使泵轉(zhuǎn)速自動下降一

51、些時，泵轉(zhuǎn)速已有可能下降。另外，在三沖量系統(tǒng)投運(yùn)情況有可能下降。另外，在三沖量系統(tǒng)投運(yùn)情況下開主給水電動門，由于三沖量系統(tǒng)抗內(nèi)擾下開主給水電動門，由于三沖量系統(tǒng)抗內(nèi)擾的能力比單沖量系統(tǒng)強(qiáng)得多，所以控制質(zhì)量的能力比單沖量系統(tǒng)強(qiáng)得多，所以控制質(zhì)量能得到保證。能得到保證。 (2)30A負(fù)荷階段采用電動泵控制給水負(fù)荷階段采用電動泵控制給水量。量。T3切至切至NO(100)，3AM跟蹤跟蹤 T3的輸?shù)妮敵鰪亩菇o水旁路閥超馳全開。此時系統(tǒng)為出從而使給水旁路閥超馳全開。此時系統(tǒng)為三沖量電動泵控制，三沖量電動泵控制，PI3(電動泵副調(diào)節(jié)器電動泵副調(diào)節(jié)器)不不再跟蹤再跟蹤PI4的輸出，而是處于自動控制狀態(tài)，的

52、輸出，而是處于自動控制狀態(tài)，通過通過2AM手自動操作器控制電動泵轉(zhuǎn)速。手自動操作器控制電動泵轉(zhuǎn)速。三沖量主調(diào)節(jié)器三沖量主調(diào)節(jié)器P11接受水位及其給定值的接受水位及其給定值的偏差，其輸出和蒸汽流量偏差，其輸出和蒸汽流量D的前饋信號求和的前饋信號求和作為副調(diào)節(jié)器作為副調(diào)節(jié)器PI3的給定信號，同時的給定信號，同時PI3還接還接受給水流量受給水流量w的反饋信號。的反饋信號。 (3)DA負(fù)荷時，開始啟動汽動泵，完負(fù)荷時，開始啟動汽動泵，完成汽動泵和電動泵的轉(zhuǎn)換之后，汽動泵取成汽動泵和電動泵的轉(zhuǎn)換之后，汽動泵取代電動泵運(yùn)行，電動泵處于超馳全關(guān)狀態(tài)，代電動泵運(yùn)行，電動泵處于超馳全關(guān)狀態(tài)，直到滿負(fù)荷運(yùn)行。此時

53、，直到滿負(fù)荷運(yùn)行。此時，PI2(汽動泵副調(diào)汽動泵副調(diào)節(jié)器節(jié)器)處于自動控制狀態(tài)，通過處于自動控制狀態(tài)，通過1AM手手自動操作器控制汽動泵轉(zhuǎn)速，同時可進(jìn)行自動操作器控制汽動泵轉(zhuǎn)速，同時可進(jìn)行轉(zhuǎn)速顯示。若執(zhí)行機(jī)構(gòu)發(fā)生故障可發(fā)出邏轉(zhuǎn)速顯示。若執(zhí)行機(jī)構(gòu)發(fā)生故障可發(fā)出邏輯信號使泵切手動。輯信號使泵切手動。 4減負(fù)荷過程減負(fù)荷過程 在減負(fù)荷過程中控制順序與上述相反，同在減負(fù)荷過程中控制順序與上述相反，同時各負(fù)荷的切換點(diǎn)考慮了時各負(fù)荷的切換點(diǎn)考慮了2的不靈敏區(qū)，的不靈敏區(qū)，避免由于負(fù)荷波動系統(tǒng)在切換點(diǎn)處來回切避免由于負(fù)荷波動系統(tǒng)在切換點(diǎn)處來回切換。換。 三、鍋爐主蒸汽溫度自動控制系統(tǒng)三、鍋爐主蒸汽溫度自動控

54、制系統(tǒng) (一一) 過程汽溫控制的任務(wù)過程汽溫控制的任務(wù) 過熱蒸汽溫度自動控制的任務(wù)是維持過熱器過熱蒸汽溫度自動控制的任務(wù)是維持過熱器出口蒸汽溫度在允許范圍內(nèi)，并且保護(hù)過熱出口蒸汽溫度在允許范圍內(nèi)，并且保護(hù)過熱器，使管壁溫度不超過允許的工作溫度。器，使管壁溫度不超過允許的工作溫度。 過熱汽溫的上、下限一般不應(yīng)超過額定值的過熱汽溫的上、下限一般不應(yīng)超過額定值的+5，-10，高壓鍋爐過熱汽溫的額定值，高壓鍋爐過熱汽溫的額定值一般為一般為540，就是說要使過熱汽溫保持在，就是說要使過熱汽溫保持在5405的范圍內(nèi)。的范圍內(nèi)。 (二二)過熱汽溫控制對象的動態(tài)特性過熱汽溫控制對象的動態(tài)特性 影響過熱器出口蒸

55、汽溫度變化的原因很多，影響過熱器出口蒸汽溫度變化的原因很多，如蒸汽流量變化、燃燒工況變化、鍋爐給如蒸汽流量變化、燃燒工況變化、鍋爐給水溫度變化、進(jìn)入過熱器的蒸汽溫度變化、水溫度變化、進(jìn)入過熱器的蒸汽溫度變化、流經(jīng)過熱器的煙氣溫度和流速變化、鍋爐流經(jīng)過熱器的煙氣溫度和流速變化、鍋爐受熱面結(jié)垢等。但歸納起來，主要有三個受熱面結(jié)垢等。但歸納起來，主要有三個方面：方面： 1蒸汽流量蒸汽流量(負(fù)荷負(fù)荷)擾動下的動態(tài)特性擾動下的動態(tài)特性 當(dāng)鍋爐負(fù)荷擾動時，蒸汽流量的變化使沿整當(dāng)鍋爐負(fù)荷擾動時，蒸汽流量的變化使沿整個過熱器管路長度上各點(diǎn)的蒸汽流速幾乎同個過熱器管路長度上各點(diǎn)的蒸汽流速幾乎同時改變，從而改變過

56、熱器的對流放熱系數(shù)，時改變，從而改變過熱器的對流放熱系數(shù)，使過熱器各點(diǎn)的蒸汽溫度幾乎同時改變，因使過熱器各點(diǎn)的蒸汽溫度幾乎同時改變，因而汽溫反應(yīng)較快。其特點(diǎn)是：有遲延、有慣而汽溫反應(yīng)較快。其特點(diǎn)是：有遲延、有慣性、有自平衡能力，且性、有自平衡能力，且相對較小。相對較小。 2煙氣熱量擾動下的動態(tài)特性煙氣熱量擾動下的動態(tài)特性 煙汽熱量擾動時，由于煙氣流速和溫度的煙汽熱量擾動時，由于煙氣流速和溫度的變化也是沿整個過熱器同時改變的，因而變化也是沿整個過熱器同時改變的，因而沿過熱器整個長度使煙氣傳遞熱量也同時沿過熱器整個長度使煙氣傳遞熱量也同時變化，所以汽溫反應(yīng)較快，其時間常數(shù)變化，所以汽溫反應(yīng)較快，其

57、時間常數(shù)Tc和遲延和遲延均比其他擾動小。圖示煙氣熱量均比其他擾動小。圖示煙氣熱量QY階躍變化時過熱汽溫的反應(yīng)曲線，其特階躍變化時過熱汽溫的反應(yīng)曲線，其特點(diǎn)是：有遲延、有慣性、有自平衡能力。點(diǎn)是：有遲延、有慣性、有自平衡能力。 3減溫水量擾動下的動態(tài)特性減溫水量擾動下的動態(tài)特性 當(dāng)減溫水流量擾動時，改變了高溫過熱器的當(dāng)減溫水流量擾動時，改變了高溫過熱器的入口汽溫，從而影響了過熱器出口汽溫，其入口汽溫，從而影響了過熱器出口汽溫，其特點(diǎn)也是有遲延、有慣性、有自平衡能力的。特點(diǎn)也是有遲延、有慣性、有自平衡能力的。但是由于現(xiàn)代大型鍋爐的過熱器管路很長，但是由于現(xiàn)代大型鍋爐的過熱器管路很長，因而當(dāng)減溫水流

58、量擾動時，汽溫反應(yīng)較慢。因而當(dāng)減溫水流量擾動時，汽溫反應(yīng)較慢。 (三三) 過熱汽溫控制系統(tǒng)分析過熱汽溫控制系統(tǒng)分析 1、采用導(dǎo)前汽溫微分信號的雙沖量過熱汽、采用導(dǎo)前汽溫微分信號的雙沖量過熱汽溫控制系統(tǒng)溫控制系統(tǒng) 采用導(dǎo)前汽溫微分信號的過熱汽溫控制系統(tǒng)采用導(dǎo)前汽溫微分信號的過熱汽溫控制系統(tǒng)如圖所示。這個系統(tǒng)中引入了導(dǎo)前汽溫如圖所示。這個系統(tǒng)中引入了導(dǎo)前汽溫2的的微分信號作為調(diào)節(jié)器的補(bǔ)充信號，以改善控微分信號作為調(diào)節(jié)器的補(bǔ)充信號，以改善控制質(zhì)量。制質(zhì)量。 2、采用串級雙沖量的過熱汽溫控制系統(tǒng)、采用串級雙沖量的過熱汽溫控制系統(tǒng) 在采用導(dǎo)前汽溫微分信號的過熱汽溫控制在采用導(dǎo)前汽溫微分信號的過熱汽溫控制

59、系統(tǒng)的基礎(chǔ)上，去掉導(dǎo)前信號的微分器，系統(tǒng)的基礎(chǔ)上，去掉導(dǎo)前信號的微分器，引入主信號的調(diào)節(jié)器，形成串級系統(tǒng)。引入主信號的調(diào)節(jié)器，形成串級系統(tǒng)。 3、過熱汽溫分段控制系統(tǒng)、過熱汽溫分段控制系統(tǒng) 在大型鍋爐中，過熱器管道較長，結(jié)構(gòu)也很在大型鍋爐中，過熱器管道較長，結(jié)構(gòu)也很復(fù)雜，為了進(jìn)一步改善控制品質(zhì)，可以采用復(fù)雜，為了進(jìn)一步改善控制品質(zhì)，可以采用分段汽溫控制系統(tǒng)，即將整個過熱器分為若分段汽溫控制系統(tǒng)，即將整個過熱器分為若干段，每段設(shè)置一個減溫器，分別控制各段干段，每段設(shè)置一個減溫器，分別控制各段的汽溫，以維持主汽溫為給定值。對于大型的汽溫，以維持主汽溫為給定值。對于大型鍋爐，設(shè)置的減溫器有鍋爐，設(shè)置

60、的減溫器有2個或個或34個之多。個之多。對于分段控制系統(tǒng)，由于過熱器受熱面?zhèn)鬟f對于分段控制系統(tǒng)，由于過熱器受熱面?zhèn)鬟f形式和結(jié)構(gòu)的不同，可以采用不同的控制方形式和結(jié)構(gòu)的不同，可以采用不同的控制方法。法。 4、過熱汽溫分段按溫差方式的控制系統(tǒng)、過熱汽溫分段按溫差方式的控制系統(tǒng) 兩段均采用了串級控制方案，以兩段均采用了串級控制方案，以級減溫器級減溫器前后的溫差前后的溫差(32)作為第一段控制系統(tǒng)的作為第一段控制系統(tǒng)的被調(diào)量信號送入主調(diào)節(jié)器被調(diào)量信號送入主調(diào)節(jié)器PI3。定值信號。定值信號0是由函數(shù)模塊是由函數(shù)模塊f(x)產(chǎn)生的，其值隨負(fù)荷產(chǎn)生的，其值隨負(fù)荷D的的變化而變化。當(dāng)負(fù)荷增大時，主調(diào)節(jié)器變化而