《熱工過程自動(dòng)控制技術(shù)》協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)

1、熱工過程自動(dòng)控制技術(shù)2022-3-24CHONGQING ELECTRIC POWER COLLEGECh3 單元機(jī)組模擬量控制系統(tǒng)單元機(jī)組模擬量控制系統(tǒng)(MCS) 協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)概述 單元機(jī)組負(fù)荷控制系統(tǒng) 燃燒控制系統(tǒng) 汽包鍋爐給水全程控制系統(tǒng) 過熱蒸汽溫度控制系統(tǒng) 再熱蒸汽溫度控制系統(tǒng) 熱工過程自動(dòng)控制技術(shù)2022-3-24CHONGQING ELECTRIC POWER COLLEGE3-1 協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)概述 一、單元機(jī)組負(fù)荷控制的特點(diǎn)：P78 二、協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)的定義： 三、協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)的主要功能： 四、單元機(jī)組協(xié)調(diào)控制的基本原則：P81 五、協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)的組成： 1.協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)的功能層

2、次： 2.協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)的功能組成：2熱工過程自動(dòng)控制技術(shù)2022-3-24CHONGQING ELECTRIC POWER COLLEGE協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)的主要功能 1接受電網(wǎng)中心調(diào)度所的負(fù)荷自動(dòng)調(diào)度指令A(yù)DS、運(yùn)行操作人員的負(fù)荷給定指令和電網(wǎng)頻差信號(hào)f，及時(shí)響應(yīng)負(fù)荷請(qǐng)求，使機(jī)組具有一定的電網(wǎng)調(diào)頻、調(diào)峰能力，適應(yīng)電網(wǎng)負(fù)荷變化的需要。 電網(wǎng)日負(fù)荷曲線 2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(shí)，能維持兩者之間的能量平衡， 保證主蒸汽壓力穩(wěn)定。 3協(xié)調(diào)機(jī)組內(nèi)部各子控制系統(tǒng)(燃料、送風(fēng)、爐膛壓力、給水、汽溫等控制系統(tǒng))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)在允許的工作范圍內(nèi)，以確保機(jī)組有

3、較高的效率和可靠的安全性。 4協(xié)調(diào)外部負(fù)荷請(qǐng)求與主、輔設(shè)備實(shí)際能力的關(guān)系。 5具有多種可供運(yùn)行人員選擇的控制系統(tǒng)與運(yùn)行方式。 6消除各種工況擾動(dòng)的影響，穩(wěn)定機(jī)組運(yùn)行。 3熱工過程自動(dòng)控制技術(shù)2022-3-24CHONGQING ELECTRIC POWER COLLEGE協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)的功能層次 協(xié)調(diào)層 組控層 基礎(chǔ)自動(dòng)層 執(zhí)行層 4熱工過程自動(dòng)控制技術(shù)2022-3-24CHONGQING ELECTRIC POWER COLLEGE協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)的功能組成 單元機(jī)組協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)的功能系統(tǒng)范圍，包括負(fù)荷控制系統(tǒng)(也稱主控制系統(tǒng))、常規(guī)控制系統(tǒng)(也稱子控制系統(tǒng))和負(fù)荷控制對(duì)象三大部分 。5熱工過程自

4、動(dòng)控制技術(shù)2022-3-24CHONGQING ELECTRIC POWER COLLEGE3-2 單元機(jī)組負(fù)荷控制系統(tǒng)主控系統(tǒng)的結(jié)構(gòu) 一、負(fù)荷管理控制中心： 二、機(jī)爐主控制器： (一)機(jī)爐主控制器的功能：P88 (二)機(jī)爐主控制器的設(shè)計(jì)指導(dǎo)思想 (三)協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)運(yùn)行方式的管理 1機(jī)組運(yùn)行方式管理的必要性 2單元機(jī)組運(yùn)行方式的種類及特性：表3-2(P98)(1)手動(dòng)方式(2)鍋爐跟隨方式BF(3)汽輪機(jī)跟隨方式TF (4)機(jī)爐協(xié)調(diào)運(yùn)行方式 三、自動(dòng)發(fā)電控制(AGC)：P1096熱工過程自動(dòng)控制技術(shù)2022-3-24CHONGQING ELECTRIC POWER COLLEGE主控系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)

5、7熱工過程自動(dòng)控制技術(shù)2022-3-24CHONGQING ELECTRIC POWER COLLEGE負(fù)荷管理控制中心 1實(shí)際負(fù)荷要求指令ULD的產(chǎn)生 2負(fù)荷的增加和減少 3最大/最小負(fù)荷限制 4負(fù)荷變化速率限制 5遠(yuǎn)方/就地控制 6負(fù)荷快速返回RB 7負(fù)荷快速切回(Fast Cut Back，簡(jiǎn)稱FCB) 8負(fù)荷增/減閉鎖 9負(fù)荷迫升/迫降 10負(fù)荷保持/恢復(fù) 8熱工過程自動(dòng)控制技術(shù)2022-3-24CHONGQING ELECTRIC POWER COLLEGEINFI-90系統(tǒng)的LMCC組態(tài)9熱工過程自動(dòng)控制技術(shù)2022-3-24CHONGQING ELECTRIC POWER COL

6、LEGECCS主控系統(tǒng)的CRT監(jiān)控畫面圖3-9 CCS主控系統(tǒng)的CRT監(jiān)控畫面10熱工過程自動(dòng)控制技術(shù)2022-3-24CHONGQING ELECTRIC POWER COLLEGE手動(dòng)方式 鍋爐主控制器(BM)為手動(dòng)方式，汽輪機(jī)主控制器(TM)也為手動(dòng)方式。機(jī)爐的主控制器指令都由操作員手動(dòng)改變。鍋爐和汽輪機(jī)的子控制系統(tǒng)各自分別維持本身運(yùn)行參數(shù)的穩(wěn)定，沒有機(jī)、爐的協(xié)調(diào)動(dòng)作。 11熱工過程自動(dòng)控制技術(shù)2022-3-24CHONGQING ELECTRIC POWER COLLEGE鍋爐跟隨方式BF 鍋爐跟隨方式是由汽輪機(jī)調(diào)節(jié)機(jī)組輸出功率；鍋爐調(diào)節(jié)汽壓。當(dāng)負(fù)荷改變時(shí)，先由汽輪機(jī)側(cè)發(fā)出控制動(dòng)作，由

7、此而引起汽壓pT改變，再由鍋爐跟隨發(fā)生控制動(dòng)作，因而稱為鍋爐跟隨方式。 12熱工過程自動(dòng)控制技術(shù)2022-3-24CHONGQING ELECTRIC POWER COLLEGE汽輪機(jī)跟隨方式TF 該方式由鍋爐調(diào)功、汽輪機(jī)調(diào)壓。優(yōu)點(diǎn)為機(jī)組運(yùn)行穩(wěn)定，因汽輪機(jī)調(diào)壓的動(dòng)態(tài)響應(yīng)比鍋爐調(diào)壓快，不論負(fù)荷變化過程或燃料擾動(dòng)，壓力波動(dòng)都小。 13熱工過程自動(dòng)控制技術(shù)2022-3-24CHONGQING ELECTRIC POWER COLLEGE機(jī)爐協(xié)調(diào)運(yùn)行方式負(fù)荷或汽壓改變時(shí)同時(shí)調(diào)鍋爐、汽輪機(jī)。 1)以鍋爐跟隨為基礎(chǔ)的協(xié)調(diào)方式COORD.BF ： 2)以汽輪機(jī)跟隨為基礎(chǔ)的協(xié)調(diào)方式COORD.TF： 3)直接

8、能量平衡DEB協(xié)調(diào)方式 ： 4)負(fù)荷指令間接平衡的協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)方式：14熱工過程自動(dòng)控制技術(shù)2022-3-24CHONGQING ELECTRIC POWER COLLEGECOORD.BF 將汽壓偏差引入汽輪機(jī)主控制器，讓汽輪機(jī)在控制功率的同時(shí)，配合鍋爐共同控制主蒸汽壓力，以改變汽壓的控制質(zhì)量。 實(shí)質(zhì)：以降低功率響應(yīng)性能作為代價(jià)來換取汽壓控制質(zhì)量的提高。在此意義上，協(xié)調(diào)的結(jié)果是兼顧了電功率和主汽壓兩方面的控制質(zhì)量。 15熱工過程自動(dòng)控制技術(shù)2022-3-24CHONGQING ELECTRIC POWER COLLEGECOORD.TF 在汽輪機(jī)跟隨方式的基礎(chǔ)上，將功率偏差引入汽輪機(jī)主控制器

9、，讓汽輪機(jī)在控制汽壓的同時(shí)，配合鍋爐共同控制功率，通過利用蓄熱能力提高功率的控制質(zhì)量，并且減少燃燒率擾動(dòng)對(duì)汽輪機(jī)調(diào)節(jié)回路的影響。 實(shí)質(zhì)：以汽壓動(dòng)態(tài)偏差為代價(jià)換取功率響應(yīng)的提高。協(xié)調(diào)的結(jié)果是兼顧了電功率和汽壓兩方面的控制質(zhì)量。 16熱工過程自動(dòng)控制技術(shù)2022-3-24CHONGQING ELECTRIC POWER COLLEGE直接能量平衡DEB協(xié)調(diào) 鍋爐“熱量釋放” 與機(jī)組“能量需求”相平衡: 11bSTdppppdtp17熱工過程自動(dòng)控制技術(shù)2022-3-24CHONGQING ELECTRIC POWER COLLEGE負(fù)荷指令間接平衡的協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)IEB 應(yīng)用負(fù)荷指令信號(hào)P0來間接平

10、衡機(jī)、爐之間的能量關(guān)系。 18熱工過程自動(dòng)控制技術(shù)2022-3-24CHONGQING ELECTRIC POWER COLLEGE自動(dòng)發(fā)電控制 當(dāng)二次調(diào)頻由電廠運(yùn)行人員就地設(shè)定時(shí)，稱為就地手動(dòng)控制；當(dāng)由電網(wǎng)調(diào)度中心的能量管理系統(tǒng)來實(shí)現(xiàn)遙控自動(dòng)控制時(shí)，則稱為自動(dòng)發(fā)電控制(AGC)。 19熱工過程自動(dòng)控制技術(shù)2022-3-24CHONGQING ELECTRIC POWER COLLEGE3-3 燃燒控制系統(tǒng) 一、概述 (一)燃燒控制系統(tǒng)的任務(wù)： (1)控制燃料量，維持主蒸汽壓力穩(wěn)定。 (2)控制送風(fēng)量，保證燃燒過程經(jīng)濟(jì)性。 (3)控制引風(fēng)量，維持鍋爐爐膛壓力穩(wěn)定。 (二)燃燒過程控制對(duì)象的動(dòng)態(tài)

11、特性： 1.燃燒率擾動(dòng)下的汽壓動(dòng)態(tài)特性： 2.機(jī)組負(fù)荷擾動(dòng)下的汽壓動(dòng)態(tài)特性： (三)燃燒控制系統(tǒng)的基本組成： 二、燃料量控制系統(tǒng)： 三、送風(fēng)量控制系統(tǒng)： 四、引風(fēng)量控制系統(tǒng)：20熱工過程自動(dòng)控制技術(shù)2022-3-24CHONGQING ELECTRIC POWER COLLEGE燃料量控制系統(tǒng) (一)燃料量的測(cè)量與熱量信號(hào) (二)燃料量(燃煤量)控制系統(tǒng)的基本結(jié)構(gòu) (三)燃煤量控制系統(tǒng)的基本要求 (四)典型的燃料量控制系統(tǒng) (五)磨煤機(jī)控制 (六)一次風(fēng)母管壓力的控制 (七)燃油流量及壓力控制 21熱工過程自動(dòng)控制技術(shù)2022-3-24CHONGQING ELECTRIC POWER COLL

12、EGE3-4 汽包鍋爐給水全程控制系統(tǒng) 一、概述 (一)給水控制的任務(wù)： 使給水量與鍋爐的蒸發(fā)量相適應(yīng)，并維持汽包水位在規(guī)定的范圍內(nèi)。 (二)給水流量的調(diào)節(jié)方式 ： (三)給水控制對(duì)象的動(dòng)態(tài)特性 ： 汽包鍋爐給水系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖 1.給水流量W擾動(dòng)下水位的動(dòng)態(tài)特性： 2.蒸汽流量擾動(dòng)下水位的動(dòng)態(tài)特性： 3.燃料量擾動(dòng)下水位的動(dòng)態(tài)特性： 二、給水控制系統(tǒng)的基本類型：22熱工過程自動(dòng)控制技術(shù)2022-3-24CHONGQING ELECTRIC POWER COLLEGE給水流量的調(diào)節(jié)方式 改變給水調(diào)節(jié)閥門的開度改變給水量 改變給水泵的轉(zhuǎn)速改變給水量23熱工過程自動(dòng)控制技術(shù)2022-3-24CHON

13、GQING ELECTRIC POWER COLLEGE變速給水泵的安全工作區(qū)、汽包鍋爐給水系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖 變速給水泵的安全工作區(qū) 汽包鍋爐給水系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖24熱工過程自動(dòng)控制技術(shù)2022-3-24CHONGQING ELECTRIC POWER COLLEGE給水控制系統(tǒng)的基本類型 (一)單沖量給水控制系統(tǒng)： (二)三沖量給水控制系統(tǒng)： 1.單級(jí)三沖量給水控制系統(tǒng)： 2.串級(jí)三沖量給水控制系統(tǒng)： (三)給水全程控制系統(tǒng)： 1.給水全程控制的概念： 給水全程控制系統(tǒng)指的是在鍋爐啟停及正常運(yùn)行中均能實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制的給水控制系統(tǒng)。 2.測(cè)量信號(hào)的校正： 3.給水熱力系統(tǒng)及調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)： 4.給水全程控

14、制系統(tǒng)分析： 25熱工過程自動(dòng)控制技術(shù)2022-3-24CHONGQING ELECTRIC POWER COLLEGE單沖量給水控制系統(tǒng) 1.系統(tǒng)結(jié)構(gòu)： 2.特點(diǎn)： 3.適用對(duì)象： 4.存在的問題： 不能快速抑制給水流量的自發(fā)性擾動(dòng)。 不能有效地防止“虛假水位”引起的誤動(dòng)作。 26熱工過程自動(dòng)控制技術(shù)2022-3-24CHONGQING ELECTRIC POWER COLLEGE單級(jí)三沖量給水控制系統(tǒng) (1)給水流量信號(hào)W：系統(tǒng)的反饋信號(hào)?？朔?nèi)擾，穩(wěn)定給水流量。 (2)蒸汽流量信號(hào)D：系統(tǒng)的前饋信號(hào)。減小或抵消“虛假水位”的影響。 (3)存在的問題： 引入的D信號(hào)不一定恰好消除“虛假水位

15、”的影響。 給水流量既影響內(nèi)回路又影響外回路在系統(tǒng)整定時(shí)內(nèi)、外回路相互影響。 排污等要消耗一部分工質(zhì)，使系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)時(shí)IW不一定等于ID，從而使Ih不一定等于Ih0。27熱工過程自動(dòng)控制技術(shù)2022-3-24CHONGQING ELECTRIC POWER COLLEGE串級(jí)三沖量給水控制系統(tǒng)有由主、副兩個(gè)PI控制器。與單級(jí)三沖量系統(tǒng)相比，該系統(tǒng)多采用了一個(gè)PI控制器，兩個(gè)控制器分工明確、串聯(lián)工作，主控制器PI1為水位控制器，它根據(jù)水位偏差控制給水流量等于給定值；副控制器PI2為給水流量控制器，它根據(jù)給水流量偏差控制給水流量；蒸汽流量信號(hào)作為前饋信號(hào)用來維持負(fù)荷變動(dòng)時(shí)的物質(zhì)平衡，由此構(gòu)成的是一個(gè)前

16、饋反饋雙回路控制系統(tǒng)。 28熱工過程自動(dòng)控制技術(shù)2022-3-24CHONGQING ELECTRIC POWER COLLEGE給水熱力系統(tǒng)示意圖 本機(jī)組配有一臺(tái)50%容量的電動(dòng)調(diào)速給水泵和兩臺(tái)各為50%容量的汽動(dòng)調(diào)速給水泵；l5%的旁路容量。29熱工過程自動(dòng)控制技術(shù)2022-3-24CHONGQING ELECTRIC POWER COLLEGE給水全程控制系統(tǒng) 014%負(fù)荷階段單沖量調(diào)旁路閥開度 14%25%負(fù)荷階段單沖量調(diào)電動(dòng)泵轉(zhuǎn)速 25%35%負(fù)荷階段三沖量調(diào)電動(dòng)泵轉(zhuǎn)速 35%50%負(fù)荷階段三沖量；啟動(dòng)一臺(tái)汽動(dòng)泵 50%負(fù)荷以上階段三沖量；啟動(dòng)另一臺(tái)汽動(dòng)泵，電動(dòng)泵逐步退出。30熱工過

17、程自動(dòng)控制技術(shù)2022-3-24CHONGQING ELECTRIC POWER COLLEGE3-5 過熱蒸汽溫度控制系統(tǒng) 一、過熱汽溫控制的任務(wù)：P124 二、過熱汽溫對(duì)象的動(dòng)態(tài)特性： 三、過熱汽溫的控制手段：噴水減溫 四、過熱汽溫控制系統(tǒng)的基本類型： 1.串級(jí)汽溫控制系統(tǒng)： 2.導(dǎo)前微分汽溫控制系統(tǒng)： 3.分段汽溫控制系統(tǒng)： (1)分別設(shè)置獨(dú)立的定值控制系統(tǒng)： (2)按溫差控制的分段控制系統(tǒng)： 五、過熱汽溫控制系統(tǒng)分析： P129 31熱工過程自動(dòng)控制技術(shù)2022-3-24CHONGQING ELECTRIC POWER COLLEGE過熱汽溫對(duì)象的動(dòng)態(tài)特性 1.減溫水流量WB擾動(dòng)下汽溫

18、的動(dòng)態(tài)特性： 2.蒸汽負(fù)荷D擾動(dòng)下汽溫的動(dòng)態(tài)特性： 3.煙氣側(cè)Qy擾動(dòng)下汽溫的動(dòng)態(tài)特性：,:BDDQQ對(duì)輻煙速對(duì)流放熱系數(shù)汽溫輻射傳熱但的需求汽溫又過熱汽溫負(fù)荷的增加而升高總的過熱器出口汽溫隨D:32熱工過程自動(dòng)控制技術(shù)2022-3-24CHONGQING ELECTRIC POWER COLLEGE串級(jí)汽溫控制系統(tǒng)、導(dǎo)前微分汽溫控制系統(tǒng) 串級(jí)汽溫控制系統(tǒng) 導(dǎo)前微分汽溫控制系統(tǒng)33熱工過程自動(dòng)控制技術(shù)2022-3-24CHONGQING ELECTRIC POWER COLLEGE分別設(shè)置獨(dú)立的定值控制系統(tǒng) 該方案中，兩級(jí)減溫水控制方案可分別采用串級(jí)控制策略。兩級(jí)減溫水的控制獨(dú)互相立。 34熱工過程自動(dòng)控制技術(shù)2022-3-24CHONGQING ELECTRIC POWER COLLEGE按溫差控制的分段控制系統(tǒng) 以級(jí)減溫器前后的溫差(32)作為第一段控制系統(tǒng)的被控量信號(hào)送入主控制器PI3。 35熱工過程自動(dòng)控制技術(shù)2022-3-24CHONGQING ELECTRIC POWER COLLEGE3-6 再熱蒸汽溫度控制系統(tǒng) 一、再熱汽溫控制的任務(wù)：P133 二、再熱汽溫的影響因素：P133 三、再熱汽