熱工控制系統(tǒng)課堂ppt_第十二章單元機(jī)組協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)

1、第一節(jié)第一節(jié) 協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)的基本概念協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)的基本概念第二節(jié)第二節(jié) 協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)的基本方案分析協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)的基本方案分析第三節(jié)第三節(jié) 單元機(jī)組協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)實(shí)例分析單元機(jī)組協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)實(shí)例分析第四節(jié)第四節(jié) 協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)的整定協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)的整定第一節(jié)協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)的基本概念第一節(jié)協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)的基本概念 一、基本概念一、基本概念 單元機(jī)組在處理滿足負(fù)荷要求并同時(shí)維持機(jī)組主要運(yùn)行參數(shù)單元機(jī)組在處理滿足負(fù)荷要求并同時(shí)維持機(jī)組主要運(yùn)行參數(shù)穩(wěn)定這兩個(gè)問題時(shí)，是將機(jī)爐作為一個(gè)整體來看待的。然而汽機(jī)、穩(wěn)定這兩個(gè)問題時(shí)，是將機(jī)爐作為一個(gè)整體來看待的。然而汽機(jī)、鍋爐實(shí)際上又是相對獨(dú)立的，它們通過各自的調(diào)節(jié)手段，如

2、汽輪鍋爐實(shí)際上又是相對獨(dú)立的，它們通過各自的調(diào)節(jié)手段，如汽輪機(jī)機(jī)調(diào)節(jié)閥開度調(diào)節(jié)閥開度、鍋爐燃燒率鍋爐燃燒率，滿足電網(wǎng)負(fù)荷的要求并保持機(jī)組主，滿足電網(wǎng)負(fù)荷的要求并保持機(jī)組主要參數(shù)（主蒸汽壓力）的穩(wěn)定，但它們能力不盡相同，差異較大。要參數(shù)（主蒸汽壓力）的穩(wěn)定，但它們能力不盡相同，差異較大。 當(dāng)前隨著大型發(fā)電機(jī)組的日益增多，大容量機(jī)組的汽機(jī)和鍋當(dāng)前隨著大型發(fā)電機(jī)組的日益增多，大容量機(jī)組的汽機(jī)和鍋爐都是組成單元制熱力系統(tǒng)。爐都是組成單元制熱力系統(tǒng)。 若在單元機(jī)組控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)中，充分考慮它們差異，以及各若在單元機(jī)組控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)中，充分考慮它們差異，以及各自特點(diǎn)，采取某些措施（如引入某些前饋信號、協(xié)調(diào)信號

3、），讓自特點(diǎn)，采取某些措施（如引入某些前饋信號、協(xié)調(diào)信號），讓機(jī)爐同時(shí)按照電網(wǎng)負(fù)荷要求變化，接收外部負(fù)荷指令，根據(jù)主要機(jī)爐同時(shí)按照電網(wǎng)負(fù)荷要求變化，接收外部負(fù)荷指令，根據(jù)主要運(yùn)行參數(shù)偏差，協(xié)調(diào)地進(jìn)行控制，從而在滿足電網(wǎng)負(fù)荷要求同時(shí)運(yùn)行參數(shù)偏差，協(xié)調(diào)地進(jìn)行控制，從而在滿足電網(wǎng)負(fù)荷要求同時(shí)保持主要運(yùn)行參數(shù)穩(wěn)定，這樣控制系統(tǒng)稱為保持主要運(yùn)行參數(shù)穩(wěn)定，這樣控制系統(tǒng)稱為協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)。負(fù)荷指令負(fù)荷指令處理回路處理回路機(jī)爐主控機(jī)爐主控制器回路制器回路 ADS ADS指令指令 頻差信號頻差信號 值班員指令值班員指令LDLDP PB BP P圖圖12-1 12-1 單元機(jī)組協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)組成原理示意圖

4、單元機(jī)組協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)組成原理示意圖 機(jī)爐主控制回路除接受負(fù)荷指令信號外，還接受主蒸汽壓力機(jī)爐主控制回路除接受負(fù)荷指令信號外，還接受主蒸汽壓力信號根據(jù)這兩個(gè)信號的偏差，改變汽機(jī)調(diào)節(jié)閥的開度和鍋爐的燃信號根據(jù)這兩個(gè)信號的偏差，改變汽機(jī)調(diào)節(jié)閥的開度和鍋爐的燃燒率。燒率。 協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)是由負(fù)荷指令處理回路和機(jī)爐主控制回路這兩協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)是由負(fù)荷指令處理回路和機(jī)爐主控制回路這兩部分組成。部分組成。 負(fù)荷指令處理回路接受中央調(diào)度所指令、值班員指令和頻率偏負(fù)荷指令處理回路接受中央調(diào)度所指令、值班員指令和頻率偏差信號，通過選擇和運(yùn)算，再根據(jù)機(jī)組的主輔機(jī)實(shí)際的運(yùn)行情況，差信號，通過選擇和運(yùn)算，再根據(jù)機(jī)組的主輔機(jī)

5、實(shí)際的運(yùn)行情況，發(fā)出負(fù)荷指令。發(fā)出負(fù)荷指令。二、協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)的分類二、協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)的分類 目前，各種不同單元機(jī)組協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，都是從處理目前，各種不同單元機(jī)組協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，都是從處理快速負(fù)荷響應(yīng)和主要參數(shù)運(yùn)行穩(wěn)定這一矛盾出發(fā)的，一般協(xié)調(diào)控快速負(fù)荷響應(yīng)和主要參數(shù)運(yùn)行穩(wěn)定這一矛盾出發(fā)的，一般協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)可按反饋或前饋回路的不同進(jìn)行分類。制系統(tǒng)可按反饋或前饋回路的不同進(jìn)行分類。（一）按反饋回路分類（一）按反饋回路分類 按反饋回路分類可以將協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)分為以按反饋回路分類可以將協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)分為以汽機(jī)跟隨（鍋爐汽機(jī)跟隨（鍋爐基本）基本）為基礎(chǔ)的協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)和以為基礎(chǔ)的協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)和以鍋爐跟隨

6、（汽機(jī)基本）鍋爐跟隨（汽機(jī)基本）為基礎(chǔ)為基礎(chǔ)的協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)。的協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)。 1 1、以汽機(jī)跟隨（鍋爐基本）為基礎(chǔ)的協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)：、以汽機(jī)跟隨（鍋爐基本）為基礎(chǔ)的協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)： WT2(S)WT1(S)F(X)P0p0+-+pTPEM-T T 如上圖所示，汽機(jī)跟隨（鍋爐基本）控制系統(tǒng)構(gòu)成包括如上圖所示，汽機(jī)跟隨（鍋爐基本）控制系統(tǒng)構(gòu)成包括汽輪汽輪機(jī)側(cè)的主蒸汽壓力控制系統(tǒng)機(jī)側(cè)的主蒸汽壓力控制系統(tǒng)和和鍋爐側(cè)機(jī)組功率控制系統(tǒng)鍋爐側(cè)機(jī)組功率控制系統(tǒng)。 鍋爐調(diào)節(jié)器鍋爐調(diào)節(jié)器W WT2T2(S)(S)接受功率給定和功率反饋信號，當(dāng)機(jī)組負(fù)荷接受功率給定和功率反饋信號，當(dāng)機(jī)組負(fù)荷發(fā)生變化時(shí)，首先通過鍋爐調(diào)節(jié)器

7、發(fā)生變化時(shí)，首先通過鍋爐調(diào)節(jié)器W WT2T2(S)(S)控制燃料量（此時(shí)給水和控制燃料量（此時(shí)給水和送粉也應(yīng)相應(yīng)調(diào)整）。送粉也應(yīng)相應(yīng)調(diào)整）。 待機(jī)前壓力待機(jī)前壓力p pT T改變后，再按機(jī)前壓力與給定值的偏差，通過改變后，再按機(jī)前壓力與給定值的偏差，通過汽機(jī)調(diào)節(jié)器汽機(jī)調(diào)節(jié)器W WT1T1(S)(S)改變汽輪機(jī)調(diào)節(jié)閥的開度，從而改變機(jī)組功率。改變汽輪機(jī)調(diào)節(jié)閥的開度，從而改變機(jī)組功率。 如圖如圖12-212-2所示，功率偏差信號（所示，功率偏差信號（P P 0 0P P E E）可以看作是暫時(shí)改）可以看作是暫時(shí)改變的汽機(jī)調(diào)節(jié)器的給定值，當(dāng)（變的汽機(jī)調(diào)節(jié)器的給定值，當(dāng)（P P 0 0P P E E）

8、 0 0時(shí)，汽機(jī)調(diào)節(jié)器發(fā)出時(shí)，汽機(jī)調(diào)節(jié)器發(fā)出開大調(diào)節(jié)閥的指令，增加輸出功率，反之亦然，當(dāng)開大調(diào)節(jié)閥的指令，增加輸出功率，反之亦然，當(dāng)F(x)F(x)0 0時(shí)，前時(shí)，前饋?zhàn)饔貌淮嬖?。饋?zhàn)饔貌淮嬖凇?顯然，由于鍋爐側(cè)調(diào)節(jié)有較大的慣性，且汽輪機(jī)側(cè)保持主汽顯然，由于鍋爐側(cè)調(diào)節(jié)有較大的慣性，且汽輪機(jī)側(cè)保持主汽壓力穩(wěn)定時(shí)沒有利用機(jī)組蓄能，所以在負(fù)荷需求變化時(shí)機(jī)組響應(yīng)壓力穩(wěn)定時(shí)沒有利用機(jī)組蓄能，所以在負(fù)荷需求變化時(shí)機(jī)組響應(yīng)較慢，但采用汽機(jī)的調(diào)節(jié)閥來控制主汽壓力，使汽壓波動較小。較慢，但采用汽機(jī)的調(diào)節(jié)閥來控制主汽壓力，使汽壓波動較小。 汽機(jī)跟隨（鍋爐基本）為基礎(chǔ)的協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)，可以在汽機(jī)汽機(jī)跟隨（鍋爐基本）為

9、基礎(chǔ)的協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)，可以在汽機(jī)調(diào)節(jié)器前，加入功率偏差的前饋信號。調(diào)節(jié)器前，加入功率偏差的前饋信號。原理：利用鍋爐蓄能，同時(shí)允許汽壓在一定范圍內(nèi)波動。原理：利用鍋爐蓄能，同時(shí)允許汽壓在一定范圍內(nèi)波動。WT2(S)WT1(S)F(X)p0P0+-pTPEMT T+-+-2 2、以鍋爐跟隨（汽機(jī)基本）為基礎(chǔ)的協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)：、以鍋爐跟隨（汽機(jī)基本）為基礎(chǔ)的協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)： 如上圖如上圖, , 基本構(gòu)成基本構(gòu)成: :兩個(gè)反饋調(diào)節(jié)系統(tǒng)，即汽機(jī)側(cè)的兩個(gè)反饋調(diào)節(jié)系統(tǒng)，即汽機(jī)側(cè)的機(jī)組功率機(jī)組功率控制系統(tǒng)控制系統(tǒng)和鍋爐側(cè)的和鍋爐側(cè)的主汽壓力控制系統(tǒng)主汽壓力控制系統(tǒng)。 基本工作原理基本工作原理: :汽機(jī)調(diào)節(jié)器汽機(jī)調(diào)節(jié)

10、器W WT1T1(S)(S)接受功率給定值與實(shí)發(fā)功率接受功率給定值與實(shí)發(fā)功率反饋信號，根據(jù)它們之間的偏差，調(diào)節(jié)汽機(jī)調(diào)節(jié)閥開度，從而改反饋信號，根據(jù)它們之間的偏差，調(diào)節(jié)汽機(jī)調(diào)節(jié)閥開度，從而改變進(jìn)汽量使發(fā)電機(jī)輸出功率迅速滿足負(fù)荷要求。鍋爐調(diào)節(jié)器變進(jìn)汽量使發(fā)電機(jī)輸出功率迅速滿足負(fù)荷要求。鍋爐調(diào)節(jié)器W WT2T2(S)(S)接受機(jī)前壓力定值與機(jī)前壓力反饋信號，根據(jù)它們之間的偏差，接受機(jī)前壓力定值與機(jī)前壓力反饋信號，根據(jù)它們之間的偏差，調(diào)整燃料量從而保證主汽壓力的穩(wěn)定。調(diào)整燃料量從而保證主汽壓力的穩(wěn)定。 由于機(jī)組功率對汽機(jī)側(cè)調(diào)節(jié)作用的響應(yīng)迅速，當(dāng)負(fù)荷要求變化由于機(jī)組功率對汽機(jī)側(cè)調(diào)節(jié)作用的響應(yīng)迅速，當(dāng)負(fù)荷

11、要求變化時(shí)，本系統(tǒng)通過改變汽機(jī)調(diào)節(jié)閥開度，充分利用機(jī)組蓄能，就可時(shí)，本系統(tǒng)通過改變汽機(jī)調(diào)節(jié)閥開度，充分利用機(jī)組蓄能，就可以得到機(jī)組功率的快速響應(yīng)。以得到機(jī)組功率的快速響應(yīng)。 但以犧牲主汽壓力穩(wěn)定為代價(jià)，又因?yàn)樵阱仩t側(cè)調(diào)節(jié)作用下，但以犧牲主汽壓力穩(wěn)定為代價(jià)，又因?yàn)樵阱仩t側(cè)調(diào)節(jié)作用下，主汽壓力的響應(yīng)有較大慣性。主汽壓力的響應(yīng)有較大慣性。 所以，在鍋爐跟隨系統(tǒng)中，快速的功率響應(yīng)和較大的主汽壓所以，在鍋爐跟隨系統(tǒng)中，快速的功率響應(yīng)和較大的主汽壓力偏差是同時(shí)存在的，這就是鍋爐跟隨系統(tǒng)的特點(diǎn)。力偏差是同時(shí)存在的，這就是鍋爐跟隨系統(tǒng)的特點(diǎn)。 為了減小主汽壓力的波動，以鍋爐跟隨（汽機(jī)基本）為基礎(chǔ)的為了減小主汽

12、壓力的波動，以鍋爐跟隨（汽機(jī)基本）為基礎(chǔ)的協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)可以采用協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)可以采用機(jī)前壓力的定值機(jī)前壓力的定值與與機(jī)前壓力的反饋值之間機(jī)前壓力的反饋值之間的的偏差信號，通過函數(shù)模塊偏差信號，通過函數(shù)模塊F(X)F(X)，作用在汽機(jī)調(diào)節(jié)器的輸出端。當(dāng)汽，作用在汽機(jī)調(diào)節(jié)器的輸出端。當(dāng)汽壓偏差超過非線性模塊不靈敏區(qū)壓偏差超過非線性模塊不靈敏區(qū) 時(shí)，汽機(jī)調(diào)節(jié)器發(fā)出調(diào)節(jié)閥開度時(shí)，汽機(jī)調(diào)節(jié)器發(fā)出調(diào)節(jié)閥開度指令將受到限制。指令將受到限制。 （二）、按前饋回路分類（二）、按前饋回路分類 單元機(jī)組負(fù)荷控制系統(tǒng)的任務(wù)之一是保證汽機(jī)鍋爐之間能量供單元機(jī)組負(fù)荷控制系統(tǒng)的任務(wù)之一是保證汽機(jī)鍋爐之間能量供求關(guān)系的平衡，為

13、了改善控制系統(tǒng)的性能，增設(shè)了前饋回路，使能求關(guān)系的平衡，為了改善控制系統(tǒng)的性能，增設(shè)了前饋回路，使能量的失衡限制在較小的范圍之內(nèi)，下面介紹兩種基本的前饋回路方量的失衡限制在較小的范圍之內(nèi)，下面介紹兩種基本的前饋回路方案。案。1 1、按指令信號間接平衡的協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)：、按指令信號間接平衡的協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)： 圖圖12-412-4是指令信號間接平衡協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)的原理圖，系統(tǒng)的特是指令信號間接平衡協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)的原理圖，系統(tǒng)的特點(diǎn)是用指令間接平衡機(jī)爐之間的能量關(guān)系，屬于以點(diǎn)是用指令間接平衡機(jī)爐之間的能量關(guān)系，屬于以汽機(jī)跟隨汽機(jī)跟隨為基礎(chǔ)為基礎(chǔ)的協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)。的協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)。 d dd dPIPII I鍋爐

14、主控鍋爐主控燃燒率指燃燒率指令令汽機(jī)調(diào)節(jié)閥汽機(jī)調(diào)節(jié)閥開度指令開度指令p p0 0P PE EP P0 0p pT T+ + + + + + + +- - - - -+ +圖圖12-4 12-4 按指令信號間接平衡的協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)按指令信號間接平衡的協(xié)調(diào)控制系統(tǒng) 返回返回2626 汽機(jī)調(diào)節(jié)器汽機(jī)調(diào)節(jié)器PIPI任務(wù)是維持機(jī)前壓力任務(wù)是維持機(jī)前壓力P PT T 等于給定值等于給定值P P0 0 ，但在負(fù)，但在負(fù)荷變化過程中，要利用功率偏差（荷變化過程中，要利用功率偏差（P P0 0P PE E）信號修正汽壓給定值，）信號修正汽壓給定值，以便利用鍋爐蓄熱量。以便利用鍋爐蓄熱量。 由圖由圖12-412-4

15、可見，汽機(jī)調(diào)節(jié)器入口輸入信號的平衡關(guān)系為：可見，汽機(jī)調(diào)節(jié)器入口輸入信號的平衡關(guān)系為： （1+1+S S）P P0 0 P PE EK KP P（p pT Tp p0 0）0 0 S S微分算子微分算子 K KP P加法器中比例系數(shù)加法器中比例系數(shù) 穩(wěn)態(tài)時(shí)為：穩(wěn)態(tài)時(shí)為：0100EPTPPKpp式中：式中： 由此可見，汽機(jī)功率控制回路實(shí)際上是一個(gè)汽壓控制系統(tǒng)，功由此可見，汽機(jī)功率控制回路實(shí)際上是一個(gè)汽壓控制系統(tǒng)，功率的偏差信號是汽機(jī)調(diào)節(jié)回路的前饋信號，它用來修正壓力給定值。率的偏差信號是汽機(jī)調(diào)節(jié)回路的前饋信號，它用來修正壓力給定值。當(dāng)功率給定值當(dāng)功率給定值P P0 0 增加時(shí)，實(shí)際壓力給定值低于給

16、定值增加時(shí)，實(shí)際壓力給定值低于給定值p p0 0，調(diào)節(jié)器將，調(diào)節(jié)器將發(fā)出開大調(diào)節(jié)閥指令，增大實(shí)發(fā)功率。發(fā)出開大調(diào)節(jié)閥指令，增大實(shí)發(fā)功率。 鍋爐燃燒率指令送往鍋爐各子系統(tǒng)（燃料和送風(fēng)系統(tǒng)）。由鍋爐燃燒率指令送往鍋爐各子系統(tǒng)（燃料和送風(fēng)系統(tǒng)）。由圖圖12-412-4可見，燃燒率指令可見，燃燒率指令P PM M 為：為：EpTpMPPSPKppKPSP0001011式中：式中：K KP1P1 、K KP P比例系數(shù)比例系數(shù)S S微分算子微分算子 功率定值功率定值P P0 0 比例微分是前饋信號，微分在動態(tài)過程中加強(qiáng)燃比例微分是前饋信號，微分在動態(tài)過程中加強(qiáng)燃燒率指令，以補(bǔ)償機(jī)爐之間對負(fù)荷響應(yīng)速度差異

17、，穩(wěn)態(tài)時(shí)汽壓偏差燒率指令，以補(bǔ)償機(jī)爐之間對負(fù)荷響應(yīng)速度差異，穩(wěn)態(tài)時(shí)汽壓偏差（p p0 0p pT T）信號為零，它在動態(tài)過程中有適當(dāng)修正燃燒率指令作用。）信號為零，它在動態(tài)過程中有適當(dāng)修正燃燒率指令作用。汽機(jī)調(diào)節(jié)閥汽機(jī)調(diào)節(jié)閥開度指令開度指令p pT Tp p0 0p1p1P0P0PEPE+ +- -I IPIPII Id dd dp p鍋爐鍋爐燃燒率指令燃燒率指令+ + + + + +- - -圖圖12-5 12-5 能量直接平衡協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)原理圖能量直接平衡協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)原理圖 2 2、能量直接平衡協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)：、能量直接平衡協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)： 系統(tǒng)屬于以系統(tǒng)屬于以鍋爐跟隨鍋爐跟隨為基礎(chǔ)的協(xié)調(diào)控制

18、系統(tǒng)。為基礎(chǔ)的協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)。主要特點(diǎn)主要特點(diǎn): : 能量平衡信號能量平衡信號p p1 1/p/pT T 取代功率給定信號取代功率給定信號P P0 0，作，作為控制回路前饋信號。為控制回路前饋信號。 功率偏差積分項(xiàng)用來校正燃燒率指令，以保證機(jī)組功率偏差和功率偏差積分項(xiàng)用來校正燃燒率指令，以保證機(jī)組功率偏差和汽壓偏差在穩(wěn)態(tài)時(shí)都為零，其校正過程是通過鍋爐和汽機(jī)兩個(gè)回汽壓偏差在穩(wěn)態(tài)時(shí)都為零，其校正過程是通過鍋爐和汽機(jī)兩個(gè)回路完成的。路完成的。 所以所以, ,無論在動態(tài)還是靜態(tài)，無論在動態(tài)還是靜態(tài)，p p1/ /p pT 都能反映調(diào)節(jié)閥開度都能反映調(diào)節(jié)閥開度, ,即汽即汽機(jī)輸入能量。機(jī)輸入能量。 由圖由

19、圖12-512-5可見，汽機(jī)調(diào)節(jié)器輸入信號的平衡關(guān)系為：可見，汽機(jī)調(diào)節(jié)器輸入信號的平衡關(guān)系為：011010EpPPSKKpPS可見，汽機(jī)控制回路功率給定值可見，汽機(jī)控制回路功率給定值P P0反饋信號是反饋信號是p p1，因，因p p1對汽機(jī)調(diào)對汽機(jī)調(diào)節(jié)閥開度響應(yīng)比實(shí)發(fā)功率靈敏得多。故汽機(jī)調(diào)節(jié)閥能迅速而平穩(wěn)地節(jié)閥開度響應(yīng)比實(shí)發(fā)功率靈敏得多。故汽機(jī)調(diào)節(jié)閥能迅速而平穩(wěn)地響應(yīng)功率給定值的變化。響應(yīng)功率給定值的變化。 p1為汽機(jī)第一級后壓力，兩者比值為汽機(jī)第一級后壓力，兩者比值p1/pT與汽機(jī)調(diào)節(jié)閥開度成與汽機(jī)調(diào)節(jié)閥開度成正比，無論什么原因引起的調(diào)節(jié)閥開度變化，正比，無論什么原因引起的調(diào)節(jié)閥開度變化，p

20、1/pT 都能對調(diào)節(jié)閥都能對調(diào)節(jié)閥開度的微小的變化作出靈敏的反應(yīng)。開度的微小的變化作出靈敏的反應(yīng)。鍋爐燃燒指令鍋爐燃燒指令P PM M 為：為： TTTMppSKppSppP01111 燃燒率指令前饋信號是能量平衡信號燃燒率指令前饋信號是能量平衡信號p p1 1/ /p pT T ，式中微分項(xiàng)在動，式中微分項(xiàng)在動態(tài)過程中加強(qiáng)燃燒指令，以補(bǔ)償機(jī)爐之間對負(fù)荷要求響應(yīng)速度的差態(tài)過程中加強(qiáng)燃燒指令，以補(bǔ)償機(jī)爐之間對負(fù)荷要求響應(yīng)速度的差異。由于要求動態(tài)補(bǔ)償?shù)哪芰坎粌H與負(fù)荷變化率成正比，而且與負(fù)異。由于要求動態(tài)補(bǔ)償?shù)哪芰坎粌H與負(fù)荷變化率成正比，而且與負(fù)荷水平成正比，所以微分項(xiàng)要求乘以荷水平成正比，所以微分

21、項(xiàng)要求乘以p p1 1/ p/ pT T 值，汽壓偏差積分項(xiàng)保值，汽壓偏差積分項(xiàng)保證了穩(wěn)態(tài)時(shí)能消除壓力偏差。證了穩(wěn)態(tài)時(shí)能消除壓力偏差。 能量平衡信號與功率給定信號性質(zhì)不同。后者僅表示能量平衡信號與功率給定信號性質(zhì)不同。后者僅表示電網(wǎng)對機(jī)電網(wǎng)對機(jī)組負(fù)荷組負(fù)荷要求，前者反映了要求，前者反映了汽機(jī)對鍋爐的能量汽機(jī)對鍋爐的能量要求，這就為機(jī)爐之間要求，這就為機(jī)爐之間動態(tài)過程中協(xié)調(diào)控制兩個(gè)控制回路的工作提供了一個(gè)比較直接的能動態(tài)過程中協(xié)調(diào)控制兩個(gè)控制回路的工作提供了一個(gè)比較直接的能量平衡信號。與指令信號間接平衡的協(xié)調(diào)系統(tǒng)相比，鍋爐控制回路量平衡信號。與指令信號間接平衡的協(xié)調(diào)系統(tǒng)相比，鍋爐控制回路的前饋信

22、號無論是動態(tài)還是靜態(tài)的精度都比較高，整定也比較方便。的前饋信號無論是動態(tài)還是靜態(tài)的精度都比較高，整定也比較方便。 以以鍋爐跟隨鍋爐跟隨為基礎(chǔ)的能量直接平衡協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)，在為基礎(chǔ)的能量直接平衡協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)，在快速適應(yīng)快速適應(yīng)負(fù)荷負(fù)荷要求，以及要求，以及克服系統(tǒng)內(nèi)部擾動克服系統(tǒng)內(nèi)部擾動方面，有較大優(yōu)勢，是協(xié)調(diào)控制方面，有較大優(yōu)勢，是協(xié)調(diào)控制方案中較好的一種。方案中較好的一種。 三、協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)的作用三、協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)的作用 協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)組成協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)組成: :負(fù)荷指令處理回路負(fù)荷指令處理回路 + + 機(jī)爐主控制回路機(jī)爐主控制回路、負(fù)荷指令處理回路、負(fù)荷指令處理回路（1 1）接受的外部指令）接受的外

23、部指令: :各自作用：各自作用： 電網(wǎng)調(diào)度所負(fù)荷分配指令電網(wǎng)調(diào)度所負(fù)荷分配指令; ;電網(wǎng)頻率自動調(diào)整指令電網(wǎng)頻率自動調(diào)整指令; ;機(jī)組運(yùn)行人員改變負(fù)荷的指令機(jī)組運(yùn)行人員改變負(fù)荷的指令; ; 根據(jù)機(jī)組運(yùn)行狀態(tài)和電網(wǎng)對機(jī)組的要求，選擇其中一種指令根據(jù)機(jī)組運(yùn)行狀態(tài)和電網(wǎng)對機(jī)組的要求，選擇其中一種指令或兩種以上指令?；騼煞N以上指令。、機(jī)爐主控制回路的作用、機(jī)爐主控制回路的作用 （）根據(jù)機(jī)組輸出功率與負(fù)荷要求之間的偏差，決定不同的（）根據(jù)機(jī)組輸出功率與負(fù)荷要求之間的偏差，決定不同的運(yùn)行方式。運(yùn)行方式。 （）接受經(jīng)過處理負(fù)荷指令（）接受經(jīng)過處理負(fù)荷指令P0，對鍋爐、汽機(jī)調(diào)節(jié)系統(tǒng)發(fā)出，對鍋爐、汽機(jī)調(diào)節(jié)系統(tǒng)發(fā)

24、出協(xié)調(diào)指揮信號鍋爐指令協(xié)調(diào)指揮信號鍋爐指令PB和汽機(jī)指令和汽機(jī)指令PV。(5) (5) 根據(jù)機(jī)組輔機(jī)運(yùn)行狀態(tài)，選擇不同的運(yùn)行工況。根據(jù)機(jī)組輔機(jī)運(yùn)行狀態(tài)，選擇不同的運(yùn)行工況。(4) (4) 甩負(fù)荷保護(hù)甩負(fù)荷保護(hù); ;(3) (3) 限制機(jī)組最高和最低負(fù)荷限制機(jī)組最高和最低負(fù)荷; ;(2) (2) 限制負(fù)荷指令的變化率和起始變化幅度限制負(fù)荷指令的變化率和起始變化幅度; ;四、協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)的運(yùn)行方式四、協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)的運(yùn)行方式 協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)不同，所供選擇的工作方式也有所區(qū)別。協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)不同，所供選擇的工作方式也有所區(qū)別。但是，一般協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)都具有下列五種工作方式：但是，一般協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)

25、都具有下列五種工作方式：（）方式（）方式I I機(jī)爐協(xié)調(diào)控制方式機(jī)爐協(xié)調(diào)控制方式 適用適用: :機(jī)組運(yùn)行情況良好機(jī)組運(yùn)行情況良好, ,帶變動負(fù)荷。機(jī)爐參加電網(wǎng)調(diào)頻，調(diào)帶變動負(fù)荷。機(jī)爐參加電網(wǎng)調(diào)頻，調(diào)度所可以直接改變機(jī)組負(fù)荷，機(jī)組運(yùn)行人員也可以改變機(jī)組輸出功度所可以直接改變機(jī)組負(fù)荷，機(jī)組運(yùn)行人員也可以改變機(jī)組輸出功率，機(jī)爐自動調(diào)節(jié)系統(tǒng)都投入運(yùn)行。率，機(jī)爐自動調(diào)節(jié)系統(tǒng)都投入運(yùn)行。 （）方式（）方式IIII汽機(jī)跟隨鍋爐而汽機(jī)輸出功率可調(diào)方式汽機(jī)跟隨鍋爐而汽機(jī)輸出功率可調(diào)方式 鍋爐、汽機(jī)自動，機(jī)組不參加電網(wǎng)調(diào)頻，調(diào)度所也不直接改變鍋爐、汽機(jī)自動，機(jī)組不參加電網(wǎng)調(diào)頻，調(diào)度所也不直接改變機(jī)組負(fù)荷。只有機(jī)組運(yùn)

26、行人員可以改變機(jī)組給定功率，機(jī)組輸出功機(jī)組負(fù)荷。只有機(jī)組運(yùn)行人員可以改變機(jī)組給定功率，機(jī)組輸出功率能自動保持率能自動保持= =給定功率。給定功率。 （）方式（）方式IIIIII汽機(jī)跟隨鍋爐而機(jī)組輸出功率不可調(diào)節(jié)方式汽機(jī)跟隨鍋爐而機(jī)組輸出功率不可調(diào)節(jié)方式 （）方式（）方式IVIV鍋爐跟隨汽機(jī)輸出功率不可調(diào)節(jié)方式鍋爐跟隨汽機(jī)輸出功率不可調(diào)節(jié)方式 鍋爐工作正常，汽機(jī)部分設(shè)備工作異常，不接受外部負(fù)荷指令，鍋爐工作正常，汽機(jī)部分設(shè)備工作異常，不接受外部負(fù)荷指令，鍋爐燃燒率處于自動狀態(tài)，維持機(jī)前壓力。汽機(jī)主控制器處于手動鍋爐燃燒率處于自動狀態(tài)，維持機(jī)前壓力。汽機(jī)主控制器處于手動狀態(tài)。狀態(tài)。 （）方式（）方

27、式V V手動控制方式手動控制方式 鍋爐和汽機(jī)都處于鍋爐和汽機(jī)都處于“手動手動”，單元機(jī)組的運(yùn)行由運(yùn)行人員手動，單元機(jī)組的運(yùn)行由運(yùn)行人員手動操作，主控制系統(tǒng)中的負(fù)荷要求指令操作，主控制系統(tǒng)中的負(fù)荷要求指令P P0 0 跟蹤機(jī)組的實(shí)際出力，為投跟蹤機(jī)組的實(shí)際出力，為投入自動作好準(zhǔn)備。入自動作好準(zhǔn)備。 汽機(jī)運(yùn)行正常，鍋爐部分設(shè)備有故障，機(jī)組維持它本身實(shí)際輸汽機(jī)運(yùn)行正常，鍋爐部分設(shè)備有故障，機(jī)組維持它本身實(shí)際輸出功率，不接受任何外部負(fù)荷要求指令。自動調(diào)節(jié)的主要目的是維出功率，不接受任何外部負(fù)荷要求指令。自動調(diào)節(jié)的主要目的是維持鍋爐繼續(xù)運(yùn)行，以便排除鍋爐的部分故障。此時(shí)只是汽機(jī)調(diào)節(jié)閥持鍋爐繼續(xù)運(yùn)行，以便

28、排除鍋爐的部分故障。此時(shí)只是汽機(jī)調(diào)節(jié)閥處于自動控制，鍋爐燃燒率處于手動控制。處于自動控制，鍋爐燃燒率處于手動控制。 第二節(jié)協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)的基本方案分析第二節(jié)協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)的基本方案分析 根據(jù)單元機(jī)組的動態(tài)特性及其負(fù)荷控制系統(tǒng)的任務(wù)，已經(jīng)設(shè)根據(jù)單元機(jī)組的動態(tài)特性及其負(fù)荷控制系統(tǒng)的任務(wù)，已經(jīng)設(shè)計(jì)出了多種不同類型的協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)。目前協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)的性能計(jì)出了多種不同類型的協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)。目前協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)的性能日趨完善，高性能的協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)有以下主要特點(diǎn)：日趨完善，高性能的協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)有以下主要特點(diǎn)： （）為了迅速滿足電網(wǎng)調(diào)頻的要求，盡可能提高機(jī)組的負(fù)（）為了迅速滿足電網(wǎng)調(diào)頻的要求，盡可能提高機(jī)組的負(fù)荷適應(yīng)性

29、，采用前饋回路，充分利用鍋爐蓄熱量。荷適應(yīng)性，采用前饋回路，充分利用鍋爐蓄熱量。 （）負(fù)荷控制范圍不斷擴(kuò)大，不僅在正常運(yùn)行時(shí)能實(shí)現(xiàn)自動（）負(fù)荷控制范圍不斷擴(kuò)大，不僅在正常運(yùn)行時(shí)能實(shí)現(xiàn)自動控制，而且在機(jī)組異常時(shí)能自動處理事故和系統(tǒng)切換。控制，而且在機(jī)組異常時(shí)能自動處理事故和系統(tǒng)切換。 （）不僅要求反饋回路能協(xié)調(diào)工作（）不僅要求反饋回路能協(xié)調(diào)工作,而且要求提高前饋回路而且要求提高前饋回路動、靜態(tài)補(bǔ)償精度，更好地適應(yīng)電網(wǎng)負(fù)荷要求。動、靜態(tài)補(bǔ)償精度，更好地適應(yīng)電網(wǎng)負(fù)荷要求。（）按平衡關(guān)系調(diào)節(jié)（）按平衡關(guān)系調(diào)節(jié) 在單元機(jī)組中，相互平衡的量比較多，例如送風(fēng)量與引風(fēng)量是在單元機(jī)組中，相互平衡的量比較多，例如

30、送風(fēng)量與引風(fēng)量是一對相互平衡的量，給水量與產(chǎn)生的總的蒸汽量是一對相互平衡的一對相互平衡的量，給水量與產(chǎn)生的總的蒸汽量是一對相互平衡的量。這種調(diào)節(jié)的缺點(diǎn)是平衡關(guān)系絕對準(zhǔn)確很困難，而且有些量很難量。這種調(diào)節(jié)的缺點(diǎn)是平衡關(guān)系絕對準(zhǔn)確很困難，而且有些量很難測量。測量。 能量平衡觀點(diǎn)能量平衡觀點(diǎn): :輸入能量與輸出能量之間比例關(guān)系應(yīng)能調(diào)節(jié)保輸入能量與輸出能量之間比例關(guān)系應(yīng)能調(diào)節(jié)保持，變動工況下，由于機(jī)組蓄能變化，比例關(guān)系也會有變化，它持，變動工況下，由于機(jī)組蓄能變化，比例關(guān)系也會有變化，它們之間總關(guān)系為：們之間總關(guān)系為：能量輸入能量輸入 = = 能量輸出能量輸出 + + 能量儲蓄能量儲蓄。設(shè)計(jì)系統(tǒng)。設(shè)計(jì)

31、系統(tǒng)時(shí)可以把關(guān)系密切的兩個(gè)相互平衡的量作為調(diào)節(jié)器的輸入信號，時(shí)可以把關(guān)系密切的兩個(gè)相互平衡的量作為調(diào)節(jié)器的輸入信號，也可以把這兩者是否平衡的指標(biāo)作為被調(diào)參數(shù)。也可以把這兩者是否平衡的指標(biāo)作為被調(diào)參數(shù)。一、熱工控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)的基本方法一、熱工控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)的基本方法 （）按平衡指標(biāo)調(diào)節(jié)（）按平衡指標(biāo)調(diào)節(jié) 缺點(diǎn)缺點(diǎn): : 指標(biāo)測定有遲延和慣性，使控制系統(tǒng)的性能指標(biāo)受到指標(biāo)測定有遲延和慣性，使控制系統(tǒng)的性能指標(biāo)受到一定影響。一定影響。蒸汽壓力蒸汽壓力: 汽機(jī)負(fù)荷與鍋爐負(fù)荷是否平衡的指標(biāo)；汽機(jī)負(fù)荷與鍋爐負(fù)荷是否平衡的指標(biāo)；爐膛負(fù)壓爐膛負(fù)壓: 送風(fēng)量與引風(fēng)量是否平衡的指標(biāo)；送風(fēng)量與引風(fēng)量是否平衡的指標(biāo)；煙氣

32、含氧量煙氣含氧量: 給煤量與送風(fēng)量是否平衡的指標(biāo)；給煤量與送風(fēng)量是否平衡的指標(biāo)；汽包水位汽包水位: 鍋爐給水量與蒸汽流量是否平衡的指標(biāo)鍋爐給水量與蒸汽流量是否平衡的指標(biāo);綜合以上兩種方法，可以得到兩種新的設(shè)計(jì)方法：綜合以上兩種方法，可以得到兩種新的設(shè)計(jì)方法： 被調(diào)量被調(diào)量被調(diào)量被調(diào)量D DPIPIPDPDP PPIPI定值定值調(diào)節(jié)指令調(diào)節(jié)指令擾動擾動定值定值擾動擾動調(diào)節(jié)指令調(diào)節(jié)指令圖圖12-6 12-6 校正法調(diào)節(jié)系統(tǒng)示意圖校正法調(diào)節(jié)系統(tǒng)示意圖 圖圖12-7 12-7 衰減法調(diào)節(jié)系統(tǒng)示意圖衰減法調(diào)節(jié)系統(tǒng)示意圖 （）校正法（）校正法 所謂校正法是將擾動量以前饋的形式，通過比例或比例微分所謂校正法

33、是將擾動量以前饋的形式，通過比例或比例微分作用，加入到控制系統(tǒng)中。圖作用，加入到控制系統(tǒng)中。圖12-612-6是校正法調(diào)節(jié)系統(tǒng)原理示意圖是校正法調(diào)節(jié)系統(tǒng)原理示意圖 。（）衰減法（）衰減法 衰減法是將擾動量以前饋的形式，通過微分作用，加入到控衰減法是將擾動量以前饋的形式，通過微分作用，加入到控制系統(tǒng)中，圖制系統(tǒng)中，圖12-712-7是衰減法調(diào)節(jié)系統(tǒng)原理示意圖。是衰減法調(diào)節(jié)系統(tǒng)原理示意圖。二、協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)的基本方案二、協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)的基本方案 純粹純粹 “ “爐跟機(jī)爐跟機(jī)”或或“機(jī)跟爐機(jī)跟爐”系統(tǒng)都有較大缺點(diǎn)系統(tǒng)都有較大缺點(diǎn): : 我國單元機(jī)組協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)都是在引進(jìn)機(jī)組上設(shè)計(jì)和改進(jìn)。我國單元機(jī)組協(xié)調(diào)

34、控制系統(tǒng)都是在引進(jìn)機(jī)組上設(shè)計(jì)和改進(jìn)。 協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)按反饋回路分類協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)按反饋回路分類: :機(jī)跟爐系統(tǒng)機(jī)跟爐系統(tǒng): :爐跟機(jī)系統(tǒng)爐跟機(jī)系統(tǒng): :爐調(diào)節(jié)負(fù)荷，機(jī)進(jìn)汽閥調(diào)節(jié)保持汽壓爐調(diào)節(jié)負(fù)荷，機(jī)進(jìn)汽閥調(diào)節(jié)保持汽壓負(fù)荷由汽機(jī)調(diào)節(jié)，而汽壓由鍋爐調(diào)節(jié)保持負(fù)荷由汽機(jī)調(diào)節(jié)，而汽壓由鍋爐調(diào)節(jié)保持 前饋回路設(shè)計(jì)不同分前饋回路設(shè)計(jì)不同分:按指令信號間接平衡系統(tǒng)（按指令信號間接平衡系統(tǒng)（DIB）和按）和按能量直接平衡系統(tǒng)（能量直接平衡系統(tǒng)（DEB）。）。解決辦法解決辦法:加入前饋補(bǔ)償信號作為機(jī)爐彼此協(xié)調(diào)動作的聯(lián)系。加入前饋補(bǔ)償信號作為機(jī)爐彼此協(xié)調(diào)動作的聯(lián)系。 原因原因:爐機(jī)負(fù)荷之間是否保持平衡取決于汽壓爐機(jī)負(fù)荷

35、之間是否保持平衡取決于汽壓PT 信號，信號，PT 有一有一定惰性定惰性;（1 1）BaileyBailey820820協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)協(xié)調(diào)控制系統(tǒng) 如前面如前面圖圖12-412-4所示，燃燒率指令所示，燃燒率指令P PM M為：為： EpTpMPPSPKppKPSP000011 上式中第一項(xiàng)上式中第一項(xiàng)P P0 0比例微分是前饋信號，微分作用在動態(tài)過程中比例微分是前饋信號，微分作用在動態(tài)過程中加強(qiáng)燃燒率指令以補(bǔ)償機(jī)爐之間對負(fù)荷相應(yīng)速度的差異，汽壓偏差加強(qiáng)燃燒率指令以補(bǔ)償機(jī)爐之間對負(fù)荷相應(yīng)速度的差異，汽壓偏差（p p0 0p pT T）在動態(tài)過程中有適當(dāng)修正燃燒率指令的作用，上式中最）在動態(tài)過程中有

36、適當(dāng)修正燃燒率指令的作用，上式中最后一項(xiàng)用來校正燃燒率指令，以保證機(jī)組功率偏差在穩(wěn)態(tài)時(shí)為零。后一項(xiàng)用來校正燃燒率指令，以保證機(jī)組功率偏差在穩(wěn)態(tài)時(shí)為零。因?yàn)樾顭崃颗c負(fù)荷成比例，故改變同樣的負(fù)荷，鍋爐在高負(fù)荷時(shí)的因?yàn)樾顭崃颗c負(fù)荷成比例，故改變同樣的負(fù)荷，鍋爐在高負(fù)荷時(shí)的蓄熱量變化要比低負(fù)荷時(shí)大，這就希望在高負(fù)荷時(shí)有較大的改變?nèi)夹顭崃孔兓鹊拓?fù)荷時(shí)大，這就希望在高負(fù)荷時(shí)有較大的改變?nèi)剂狭康乃俣取榇?，上式中的最后一?xiàng)乘以功率給定值料量的速度。為此，上式中的最后一項(xiàng)乘以功率給定值P P0 0，以便使，以便使積分速度隨負(fù)荷變化。積分速度隨負(fù)荷變化。 STSppKPPSPiTPE111100汽機(jī)閥門開度

37、指令汽機(jī)閥門開度指令P P 為為： 從上式可以看出，當(dāng)從上式可以看出，當(dāng)P P0 0 增加時(shí)，調(diào)節(jié)器將開大汽機(jī)調(diào)節(jié)閥，增加時(shí)，調(diào)節(jié)器將開大汽機(jī)調(diào)節(jié)閥，增大實(shí)發(fā)功率。上式中調(diào)節(jié)器入口信號的平衡關(guān)系為：增大實(shí)發(fā)功率。上式中調(diào)節(jié)器入口信號的平衡關(guān)系為： 0100ppKPPSTPE在穩(wěn)態(tài)時(shí)上式化為：在穩(wěn)態(tài)時(shí)上式化為： 0100EPTPPKpp 可見，汽機(jī)功率控制回路是一個(gè)汽壓控制系統(tǒng)，其壓力的實(shí)可見，汽機(jī)功率控制回路是一個(gè)汽壓控制系統(tǒng)，其壓力的實(shí)際給定值是上式中方括號內(nèi)部分，只有在功率偏差為零時(shí)才有際給定值是上式中方括號內(nèi)部分，只有在功率偏差為零時(shí)才有p pT Tp p0 0，改變比例系數(shù)，改變比例系

38、數(shù)K KP P 可調(diào)整功率偏差信號對壓力給定值修正作可調(diào)整功率偏差信號對壓力給定值修正作用的大小。用的大小。 從上面分析可以看出，從上面分析可以看出，BaileyBailey820820協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)中鍋爐主協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)中鍋爐主控器調(diào)整機(jī)組功率，汽機(jī)主控器維持機(jī)組壓力，因此它是汽機(jī)跟控器調(diào)整機(jī)組功率，汽機(jī)主控器維持機(jī)組壓力，因此它是汽機(jī)跟隨（機(jī)跟爐）協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)。從前饋角度來看，它以功率指令信隨（機(jī)跟爐）協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)。從前饋角度來看，它以功率指令信號為前饋量，因此它間接反映了機(jī)爐之間的能量平衡關(guān)系，是按號為前饋量，因此它間接反映了機(jī)爐之間的能量平衡關(guān)系，是按指令信號間接平衡協(xié)調(diào)系統(tǒng)（指令信號間接

39、平衡協(xié)調(diào)系統(tǒng)（DIBDIB系統(tǒng)）。系統(tǒng)）。 （2 2）美國）美國FoxboroFoxboro公司的公司的DEBDEB協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)協(xié)調(diào)控制系統(tǒng) 美國美國FoxboroFoxboro公司的公司的DEBDEB協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)如圖協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)如圖12-812-8所示：所示：PPIPIDPIPEP0p0p1pT-+-MB 圖圖12-8 12-8 美國美國FoxboroFoxboro公司協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)公司協(xié)調(diào)控制系統(tǒng) 由上圖可以看出，鍋爐主控器接收汽壓由上圖可以看出，鍋爐主控器接收汽壓p pT T 及汽壓定值及汽壓定值p p0 0 信號，信號，它們的差值送到它們的差值送到PIDPID調(diào)節(jié)器的入口端，圖調(diào)節(jié)器的入

40、口端，圖12-812-8中的偏差比例乘法器中的偏差比例乘法器輸入信號為輸入信號為p pT T 、p p0 0 及汽機(jī)第一級壓力信號及汽機(jī)第一級壓力信號p p1 1，輸出信號，輸出信號I I為：為： pKpppIT10 前饋信號，作用到鍋爐主控器回路來改變鍋爐的燃燒率指令。前饋信號，作用到鍋爐主控器回路來改變鍋爐的燃燒率指令。 汽機(jī)主控器是串級控制系統(tǒng)汽機(jī)主控器是串級控制系統(tǒng), ,主調(diào)節(jié)器接收功率偏差信號（主調(diào)節(jié)器接收功率偏差信號（P P0 0P PE E）, ,副調(diào)節(jié)器接收主調(diào)節(jié)器輸出信號及前饋信號調(diào)節(jié)機(jī)組功率。副調(diào)節(jié)器接收主調(diào)節(jié)器輸出信號及前饋信號調(diào)節(jié)機(jī)組功率。 此系統(tǒng)鍋爐主控器控制機(jī)組壓力

41、，汽機(jī)調(diào)節(jié)閥保證功率，因此系統(tǒng)鍋爐主控器控制機(jī)組壓力，汽機(jī)調(diào)節(jié)閥保證功率，因此是鍋爐跟隨協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)。從前饋回路來看，它以汽機(jī)第一級此是鍋爐跟隨協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)。從前饋回路來看，它以汽機(jī)第一級壓力信號壓力信號p p1 1 為前饋信號，所以是能量直接平衡協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)為前饋信號，所以是能量直接平衡協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)（DEBDEB系統(tǒng)）系統(tǒng)） 。（）美國（）美國LeedsLeeds和和NorthrapNorthrap公司的公司的DEBDEB協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)：協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)：p0PEIIDPDPIpTp1BP0圖圖12-9 12-9 美國美國LeedsLeeds和和NorthrapNorthrap公司協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)公司

42、協(xié)調(diào)控制系統(tǒng) 如上圖所示，鍋爐主控器接受如上圖所示，鍋爐主控器接受p p1 1/ /p pT T 作為前饋信號，同時(shí)還作為前饋信號，同時(shí)還接受壓力定值信號接受壓力定值信號p p0 0，鍋爐燃燒率指令，鍋爐燃燒率指令P PM M 為：為： TTTMppSKppSppP01111 當(dāng)機(jī)組負(fù)荷增加時(shí)，當(dāng)機(jī)組負(fù)荷增加時(shí)，p p1 1/ /p pT T 增加，由上式可以看出，鍋爐燃燒增加，由上式可以看出，鍋爐燃燒率指令增大，汽壓偏差的積分作用是保證在穩(wěn)態(tài)時(shí)，汽壓等于給率指令增大，汽壓偏差的積分作用是保證在穩(wěn)態(tài)時(shí)，汽壓等于給定值。定值。 汽機(jī)主控器如圖所示，它實(shí)際是一個(gè)串級控制系統(tǒng)。主調(diào)接汽機(jī)主控器如圖所

43、示，它實(shí)際是一個(gè)串級控制系統(tǒng)。主調(diào)接收的信號是功率偏差信號，副調(diào)接收主調(diào)輸出及收的信號是功率偏差信號，副調(diào)接收主調(diào)輸出及p p1 1信號。信號。 在本系統(tǒng)中，引入汽輪機(jī)第一級后壓力在本系統(tǒng)中，引入汽輪機(jī)第一級后壓力p p1 1信號，用信號，用p p1 1/ /p pT T 作為作為機(jī)爐協(xié)調(diào)控制之間的聯(lián)系，對鍋爐來說是前饋信號，對汽機(jī)來說機(jī)爐協(xié)調(diào)控制之間的聯(lián)系，對鍋爐來說是前饋信號，對汽機(jī)來說是反饋信號。按反饋回路分，汽壓由鍋爐的燃燒率維持，功率是是反饋信號。按反饋回路分，汽壓由鍋爐的燃燒率維持，功率是由汽機(jī)調(diào)節(jié)閥來保證，因此它是爐跟機(jī)系統(tǒng)。按前饋信號分，本由汽機(jī)調(diào)節(jié)閥來保證，因此它是爐跟機(jī)系統(tǒng)

44、。按前饋信號分，本系統(tǒng)以直接能量信號系統(tǒng)以直接能量信號p p1 1/ /p pT T 作為前饋信號，因此它是能量直接平衡作為前饋信號，因此它是能量直接平衡協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)（協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)（DEBDEB系統(tǒng)）。系統(tǒng)）。第三節(jié)單元機(jī)組協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)實(shí)例分析第三節(jié)單元機(jī)組協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)實(shí)例分析 此外根據(jù)實(shí)際情況及保證機(jī)組安全，還有閉鎖升、閉鎖降、迫此外根據(jù)實(shí)際情況及保證機(jī)組安全，還有閉鎖升、閉鎖降、迫升、迫降等保護(hù)功能。以某電廠升、迫降等保護(hù)功能。以某電廠200MW200MW機(jī)組協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)為例，詳機(jī)組協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)為例，詳細(xì)分析其的組成及工作過程。細(xì)分析其的組成及工作過程。 一、負(fù)荷指令處理一、負(fù)荷指令處理

45、其原理如圖其原理如圖12-912-9。A / M TRACK V PLD圖圖12-9 12-9 負(fù)荷指令處理回路負(fù)荷指令處理回路 協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)= =負(fù)荷指令處理回路負(fù)荷指令處理回路+ +機(jī)爐主控回路機(jī)爐主控回路負(fù)荷指令處理回路負(fù)荷指令處理回路: :中心調(diào)度所的負(fù)荷指令信號中心調(diào)度所的負(fù)荷指令信號P P ; ;機(jī)組值班員改變負(fù)荷的信號機(jī)組值班員改變負(fù)荷的信號 ; ;故障時(shí)對負(fù)荷指令的限制信號故障時(shí)對負(fù)荷指令的限制信號LD LD ; ; 機(jī)組發(fā)生閉鎖升、閉鎖降、迫升、迫降時(shí)，機(jī)組發(fā)生閉鎖升、閉鎖降、迫升、迫降時(shí)，A/MA/M處跟蹤處跟蹤LD LD 狀狀態(tài)，值班員按下保持按鍵時(shí)，態(tài)，值班

46、員按下保持按鍵時(shí)，A/M A/M 處于既不能增也不能減的手動保處于既不能增也不能減的手動保持狀態(tài)。持狀態(tài)。 V V速率限制模塊，階躍變化的負(fù)荷指令信號變成一個(gè)斜坡信速率限制模塊，階躍變化的負(fù)荷指令信號變成一個(gè)斜坡信號，斜坡速率整定在號，斜坡速率整定在3%3%5%5%。中心調(diào)度負(fù)荷指令又稱中心調(diào)度負(fù)荷指令又稱-ADSADS信號信號正常，正常，A/MA/M處自動狀態(tài)，中心調(diào)度可以直接改變機(jī)組負(fù)荷處自動狀態(tài)，中心調(diào)度可以直接改變機(jī)組負(fù)荷; ;異常，異常，A/MA/M處手動狀態(tài)，由值班員直接改變負(fù)荷。處手動狀態(tài)，由值班員直接改變負(fù)荷。二、機(jī)組最大允許負(fù)荷運(yùn)算回路二、機(jī)組最大允許負(fù)荷運(yùn)算回路 單元機(jī)組主

47、要輔機(jī)單元機(jī)組主要輔機(jī): :給水泵、送、引風(fēng)機(jī)、給粉機(jī)運(yùn)行臺數(shù)等。給水泵、送、引風(fēng)機(jī)、給粉機(jī)運(yùn)行臺數(shù)等。機(jī)組最大允許負(fù)荷計(jì)算機(jī)組最大允許負(fù)荷計(jì)算-據(jù)機(jī)組輔機(jī)實(shí)際運(yùn)行情況來進(jìn)行。據(jù)機(jī)組輔機(jī)實(shí)際運(yùn)行情況來進(jìn)行。其原理如圖其原理如圖12-1012-10所示：所示： F F1 1(X)(X)F F3 3(X)(X)F F2 2(X)(X)VVVVVVVVF F4 4(X)(X)給粉機(jī)運(yùn)給粉機(jī)運(yùn)行臺數(shù)行臺數(shù)送風(fēng)機(jī)運(yùn)送風(fēng)機(jī)運(yùn)行臺數(shù)行臺數(shù)引風(fēng)機(jī)運(yùn)引風(fēng)機(jī)運(yùn)行臺數(shù)行臺數(shù)給水泵運(yùn)給水泵運(yùn)行臺數(shù)行臺數(shù)負(fù)荷指令負(fù)荷指令圖圖12-10 12-10 機(jī)組最大允許負(fù)荷計(jì)算回路機(jī)組最大允許負(fù)荷計(jì)算回路 負(fù)荷指令負(fù)荷指令 +

48、+ 各輔機(jī)投運(yùn)臺數(shù)各輔機(jī)投運(yùn)臺數(shù)經(jīng)函數(shù)模塊經(jīng)函數(shù)模塊F1(X) F1(X) F4(X)F4(X)處理處理后經(jīng)過后經(jīng)過限速限速模塊模塊-小值選擇器小值選擇器-最小值最小值-限幅器輸出負(fù)荷限幅器輸出負(fù)荷給定值給定值-機(jī)爐主控制器。機(jī)爐主控制器。 三、實(shí)際出力計(jì)算及處理回路三、實(shí)際出力計(jì)算及處理回路 機(jī)組實(shí)際出力：機(jī)組實(shí)際出力：M M、V V、W W實(shí)際值與其給定值之間的偏差進(jìn)行計(jì)實(shí)際值與其給定值之間的偏差進(jìn)行計(jì)算，其原理如圖算，其原理如圖12-1112-11所示：所示： 圖圖12-11 12-11 實(shí)際出力計(jì)算及處理回路實(shí)際出力計(jì)算及處理回路 112233T TTRACKTRACK燃料量燃料量給水

49、量給水量總風(fēng)量總風(fēng)量給定值給定值給定值給定值給定值給定值+ + + + +- - - - -LDLD給定值給定值 在不發(fā)生迫升、迫降時(shí)積分器輸出跟蹤負(fù)荷指令在不發(fā)生迫升、迫降時(shí)積分器輸出跟蹤負(fù)荷指令LDLD信號以保信號以保證切換時(shí)無擾。證切換時(shí)無擾。 1 1、 2 2 、 3 3 三個(gè)加法模塊進(jìn)行代數(shù)運(yùn)算，求出實(shí)際燃料量、三個(gè)加法模塊進(jìn)行代數(shù)運(yùn)算，求出實(shí)際燃料量、風(fēng)量、給水量與它們給定值之間的偏差。風(fēng)量、給水量與它們給定值之間的偏差。積分器的作用是產(chǎn)生迫升迫降信號，定值整定為積分器的作用是產(chǎn)生迫升迫降信號，定值整定為0%0%。四、鍋爐主控制器四、鍋爐主控制器發(fā)出指令：鍋爐主控指令去控制燃料和送

50、風(fēng)兩個(gè)子系統(tǒng)。發(fā)出指令：鍋爐主控指令去控制燃料和送風(fēng)兩個(gè)子系統(tǒng)。原理如下頁圖原理如下頁圖12-1212-12接收指令：接收指令：主汽壓力偏差信號主汽壓力偏差信號 + + 前饋信號前饋信號當(dāng)?shù)椭底饔脮r(shí)，積分器輸入是正值，正向積分，為迫升工況。當(dāng)?shù)椭底饔脮r(shí)，積分器輸入是正值，正向積分，為迫升工況。當(dāng)高值作用時(shí)，積分器輸入是負(fù)值，反向積分，為迫降工況。當(dāng)高值作用時(shí)，積分器輸入是負(fù)值，反向積分，為迫降工況。F(X)F(X)F F2 2(X)(X)F F1 1(X)(X)TRACKTRACKT TPIDPID機(jī)前壓力機(jī)前壓力p pT Tp p1 1VVLDLDp pTSTS去送風(fēng)系統(tǒng)去送風(fēng)系統(tǒng)去燃料系統(tǒng)

51、去燃料系統(tǒng)總?cè)剂狭靠側(cè)剂狭靠傦L(fēng)量總風(fēng)量調(diào)速級壓力調(diào)速級壓力1 1、前饋信號的形成：、前饋信號的形成： P P1 1調(diào)速級壓力，調(diào)速級壓力，P PT T機(jī)前壓力，機(jī)前壓力，P PTSTS機(jī)前壓力定值，機(jī)前壓力定值，K K為補(bǔ)償系數(shù)。為補(bǔ)償系數(shù)。F(X)F(X)是動態(tài)補(bǔ)償模塊，采用比例微分規(guī)律動作，是動態(tài)補(bǔ)償模塊，采用比例微分規(guī)律動作，F(xiàn) F1 1(X)(X)是函數(shù)模塊。是函數(shù)模塊。 作用：改善控制系統(tǒng)品質(zhì)；作用：改善控制系統(tǒng)品質(zhì)；PK PPTTS11前饋信號：前饋信號：2 2、壓力定值的形成：、壓力定值的形成： 3 3、燃料、風(fēng)量指令處理：、燃料、風(fēng)量指令處理： 滑壓、定壓運(yùn)行兩種工況，壓力定值

52、也不相同：滑壓、定壓運(yùn)行兩種工況，壓力定值也不相同：滑壓自動，滑壓自動，F(xiàn)2(X)整定為滑壓運(yùn)行升壓曲線；整定為滑壓運(yùn)行升壓曲線； 其目其目:實(shí)現(xiàn)鍋爐低過剩空氣燃料控制。增負(fù)荷先增風(fēng)后增燃料；實(shí)現(xiàn)鍋爐低過?？諝馊剂峡刂?。增負(fù)荷先增風(fēng)后增燃料；降負(fù)荷，先減燃料后減風(fēng)，提高燃燒的經(jīng)濟(jì)性。降負(fù)荷，先減燃料后減風(fēng)，提高燃燒的經(jīng)濟(jì)性。 燃料量指令燃料量指令+總?cè)剂狭啃盘柨側(cè)剂狭啃盘柎筮x模塊大選模塊較大作送風(fēng)系統(tǒng)指令。較大作送風(fēng)系統(tǒng)指令。 燃料指令燃料指令+總風(fēng)量信號總風(fēng)量信號小選模塊小選模塊較小作燃料系統(tǒng)指令信號。較小作燃料系統(tǒng)指令信號。鍋爐主控制器輸出（燃料量）信號鍋爐主控制器輸出（燃料量）信號分別大

53、、小選模塊。分別大、小選模塊。防止改變太快，加速率限制模塊。防止改變太快，加速率限制模塊。定壓手動，跟蹤設(shè)定的壓力定值，也可以就地直接設(shè)置；定壓手動，跟蹤設(shè)定的壓力定值，也可以就地直接設(shè)置；五、汽機(jī)主控制器五、汽機(jī)主控制器 組成：汽機(jī)節(jié)流壓力調(diào)節(jié)器、電功率調(diào)節(jié)器、蒸汽流量調(diào)節(jié)器。組成：汽機(jī)節(jié)流壓力調(diào)節(jié)器、電功率調(diào)節(jié)器、蒸汽流量調(diào)節(jié)器。 （1 1）汽機(jī)節(jié)流壓力調(diào)節(jié)器：汽機(jī)調(diào)節(jié)閥前節(jié)流壓力偏差）汽機(jī)節(jié)流壓力調(diào)節(jié)器：汽機(jī)調(diào)節(jié)閥前節(jié)流壓力偏差, ,機(jī)跟機(jī)跟爐時(shí)爐時(shí), ,T T1 1 ba ba接通，控制汽機(jī)調(diào)節(jié)閥接通，控制汽機(jī)調(diào)節(jié)閥, ,自動保持主蒸汽壓力為定值。自動保持主蒸汽壓力為定值。 P PST

54、STPIPITRACKTRACKPIPIPIPITRACKTRACKTRACKTRACKTRACKTRACKA /M2A /M2A /M3A /M3P PT TW WT1T1 T2 T2LDLDf fw ww ww wP P1 1c cb ba aa ac cb b電功率電功率調(diào)節(jié)器調(diào)節(jié)器蒸汽流量蒸汽流量調(diào)節(jié)器調(diào)節(jié)器去汽機(jī)同步器去汽機(jī)同步器圖圖12-13 12-13 汽機(jī)主控制器原理圖汽機(jī)主控制器原理圖 汽機(jī)節(jié)流壓汽機(jī)節(jié)流壓力調(diào)節(jié)器力調(diào)節(jié)器 功率可變協(xié)調(diào)控制工況中，串級控制，主信號實(shí)發(fā)功率功率可變協(xié)調(diào)控制工況中，串級控制，主信號實(shí)發(fā)功率W W，副，副信號蒸汽流量信號蒸汽流量, ,用用P P1

55、1代替，功率定值中加入頻差信號代替，功率定值中加入頻差信號 f f，提高調(diào)節(jié)，提高調(diào)節(jié)速度，加入速度，加入LD LD 前饋信號。其它工況下，這兩個(gè)調(diào)節(jié)器都處于跟蹤前饋信號。其它工況下，這兩個(gè)調(diào)節(jié)器都處于跟蹤狀態(tài)，蒸汽流量調(diào)節(jié)器的加法器輸出跟蹤實(shí)發(fā)功率狀態(tài)，蒸汽流量調(diào)節(jié)器的加法器輸出跟蹤實(shí)發(fā)功率W W，電功率調(diào)節(jié)，電功率調(diào)節(jié)器輸出跟蹤器輸出跟蹤P P1 1值。值。 （2 2）電功率、蒸汽流量調(diào)節(jié)器）電功率、蒸汽流量調(diào)節(jié)器第四節(jié)第四節(jié) 協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)的整定協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)的整定一、單元機(jī)組自動控制的對象特性一、單元機(jī)組自動控制的對象特性 單元機(jī)組：發(fā)電機(jī)、汽輪機(jī)、鍋爐共同適應(yīng)電網(wǎng)負(fù)荷要求，單元機(jī)組：發(fā)電

56、機(jī)、汽輪機(jī)、鍋爐共同適應(yīng)電網(wǎng)負(fù)荷要求，共同保持機(jī)組的穩(wěn)定運(yùn)行，是一個(gè)互相關(guān)聯(lián)的負(fù)載被控對象。共同保持機(jī)組的穩(wěn)定運(yùn)行，是一個(gè)互相關(guān)聯(lián)的負(fù)載被控對象。 W WPMPM(S)(S)W WP P(S)(S)W WT T(S)(S)K KK KP PP PE Ep pT TT TM MD D+ + + + +圖圖12-14 12-14 單元機(jī)組原理方框圖單元機(jī)組原理方框圖 圖中圖中W WPMPM 為燃料量機(jī)前壓力通道傳遞函數(shù)：為燃料量機(jī)前壓力通道傳遞函數(shù)： WTSePMS1（12-1）負(fù)荷不變負(fù)荷不變: :汽機(jī)調(diào)節(jié)閥開度機(jī)前壓力通道傳遞函數(shù)為：汽機(jī)調(diào)節(jié)閥開度機(jī)前壓力通道傳遞函數(shù)為： TSKKSWP121

57、 （12-3）TSKSWP11（12-4） 式式12-312-3是汽機(jī)負(fù)荷隨汽壓變化時(shí)傳函，最后負(fù)荷保持穩(wěn)定。是汽機(jī)負(fù)荷隨汽壓變化時(shí)傳函，最后負(fù)荷保持穩(wěn)定。 W WT T ( (S S ) )為蒸汽量實(shí)發(fā)功率傳遞，由汽機(jī)原理知中間再熱為蒸汽量實(shí)發(fā)功率傳遞，由汽機(jī)原理知中間再熱機(jī)組傳函為：機(jī)組傳函為： STSTSTKSWaSSpT1111WKTSePMS1（12-2）負(fù)荷變化負(fù)荷變化: :式式12-4是汽機(jī)負(fù)荷與調(diào)節(jié)閥開度同時(shí)變化時(shí)的傳遞函數(shù)。是汽機(jī)負(fù)荷與調(diào)節(jié)閥開度同時(shí)變化時(shí)的傳遞函數(shù)。圖圖12-1412-14中，中，K K 為調(diào)節(jié)閥開度與汽機(jī)進(jìn)汽量的比例系數(shù)：為調(diào)節(jié)閥開度與汽機(jī)進(jìn)汽量的比例系數(shù)： SSDKT/汽機(jī)高壓缸功率在總功率中比例，一般汽機(jī)高壓缸功率在總功率中比例，一般 1/3 1/4；TS 中間再熱器的時(shí)間常數(shù)，無中間再熱器時(shí)中間再熱器的時(shí)間常數(shù)，無中間再熱器時(shí)TS 0；Ta 汽機(jī)時(shí)間常數(shù)。汽機(jī)時(shí)間常數(shù)。式中：式中：K KP 為機(jī)前壓力與汽機(jī)進(jìn)汽量的比例系數(shù)：為機(jī)前壓力與汽機(jī)進(jìn)汽量的比例系數(shù)： SPSDKTP為分析方便，圖為分析方便，圖12-1412-14簡化為圖簡化為圖12-1512-15的等效方框圖：的等效方框圖： W Wp p(S)(S)W WNMNM(S(S) )W Wp pM M(S(S) )W WN N