机炉协调控制

1、机组协调控制投入和切除条件及投、退协调控制的操作。

协调投入的条件：机组运行运行稳定；锅炉主控制器在自动方式下，主汽压力波动不大；汽机主控制器在自动方式下，调门调整自如；DEH在遥控方式。

协调切除的条件：锅炉或汽机主控制器在手动方式；无CCS请求；电气主开关断开；DEH切本机方式；MFT动作；功率大于105%额定功率；FCB动作。

协调投入操作：机组运行稳定，投入炉主控制器自动；投入DEH"遥控"；选择“CCS方式，并确认”；投入机主控制器自动。

选择"CCS1"或"DEB"方式。

协调退出操作：DEH退遥控，炉主控制器退自动或机主控制器退自动均导致协调退出。

2、协调控制系统的主要任务是什么？协调控制系统由哪些部分组成？协调控制系统的主要任务是：根据机炉具体运行状态及控制要求，选择协调控制的方式和恰当的外部负荷指令；对外部负荷指令进行恰当处理，使之与机炉的动态特性及负荷变化能力相适应，对机炉发出负荷指令；根据不同的负荷指令，锅炉确定相应的风、水、煤量，汽轮机确定相应的高、中压调节阀开度。

协调控制系统主要有二部分构成：第一部分是协调控制主控制系统，包括负荷指令处理器和机炉主控制器；第二部分是机、炉独立控制系统，即：锅炉燃烧率控制系统、锅炉风量控制系统、锅炉给水控制系统、汽轮机阀位控制系统。

3、叙述锅炉控制系统的主要内容锅炉控制系统包括模拟量控制系统、辅机顺序控制系统，以及锅炉燃烧管理系统。

（1）模拟量闭环控制系统包括：A 燃料控制系统：由燃料主控系统发出燃料指令，改变进入炉膛的燃料量，以保证主汽压力稳定；B 二次风量控制系统：通过对送风机动叶的调节，控制进入炉膛的二次风量，保持最佳过剩空气系数，以达到最佳燃烧工况；C炉膛压力调节系统：通过对引风机静叶或动叶的调节，控制从炉膛抽出的烟气量，从而保持炉膛压力在设定值；D蒸汽温度控制系统：包括对主汽温度控制和再热蒸汽温度的控制，其控制质量直接影响到机组的安全与经济运行；E 给水控制系统：调节锅炉的给水量，以适应机组负荷的变化，保持汽包水位稳定或者保持在不同锅炉负荷下的最佳燃水比；（2）磨煤机控制系统：包括磨煤机出口温度控制系统，磨煤机风量控制系统，磨煤机煤位控制系统等；（3）辅机顺控系统：一般都以某一辅机为主，在启停过程中与它相关的设备按一定的逻辑或顺序进行动作，以保证整个机组安全启停，主要有如下系统：A 送风机启停顺序控制系统；B引风机顺序控制系统；C空预器顺序控制系统；D一次风机顺序控制系统；E磨煤机顺序控制系统；F锅炉汽水顺序控制系统；（4）锅炉安全监控系统：主要功能是进行锅炉吹扫、锅炉点火、燃油泄漏试验、煤燃烧器控制。

负荷控制方式机炉主控制器的主要作用是，根据机组运行的条件及要求，选择合适的负荷控制方式，接受负荷指令处理部分发出的实际负荷指令N0，以及机组的实发电功率NE、和主蒸汽压力PT及其给定值P0信号，通过一定的运算回路，计算出锅炉和汽机的主控制指令MB和MT，以实现相应的负荷控制方式，从而完成负荷控制任务。

请参阅图10-1。

机炉主控制器由两部分组成。

（1）锅炉主控制器：计算锅炉主控制指令MB的运算回路。

（2）汽轮机主控制器：计算汽轮机主控制指令MT的运算回路。

一、负荷控制方式负荷控制方式可分为两类：机炉分别控制方式和机炉协调控制方式。

1．机炉分别控制方式所谓分别控制，指的是一个被调量只有一个调节量来控制，机炉分别控制方式分两种，即锅炉跟随的负荷控制方式（简称锅炉跟随方式或炉跟机方式）和汽轮机跟随的负荷控制方式（简称汽轮机跟随方式或机跟炉方式），这是两种基本的控制方式。

下面分别介绍其工作原理和主要特点：（1）锅炉跟随（BOILER FOLLOW，简写为BF）方式锅炉跟随方式的基本工作原理是：由汽轮机调节机组的输出电功率、锅炉调节汽压。

图10-6为锅炉跟随方式示意图, 根据图10-6可画出其方框图10-7。

图10-6 锅炉跟随方式示意图图10-7 锅炉跟随方式方框图N0—机组负荷要求指令，由负荷指令处理部分产生。

调节对象—指的是包括机、炉调节系统在内的广义调节对象。

当负荷指令（功率给定值）N0改变时，汽轮机主控制器先发出改变调门开度的指令MT，从而改变汽轮机的进汽量，使机组输出电功率NE迅速与N0趋于一致。

调门开度改变后汽压PT随即变化，这时，锅炉主控制器根据汽压偏差发出控制指令MB，改变锅炉的燃烧率（及相应的给水流量），使PT恢复到给定值P0，最后稳态时，NE=N0，PT=P0。

当燃烧率扰动（内扰）时，汽压变化而产生偏差，蒸汽流量也变化。

汽轮机侧为了保持输出电功率而要动作调门，其结果将进一步加剧汽压的变化，使偏差增大，造成较大的汽压波动。

协调控制系统基础知识1、单元机组协调控制系统的任务是什么？答：（1）根据机组的运行状态和调节任务选择调节负荷的方式和外部的负荷指令。

（2）对外部负荷指令进行处理，使之与机炉运行状态以及变负荷能力相适应，并发出机炉协调动作的指令，分别送到锅炉调节系统和汽机调节系统中去。

2、单元机组协调控制投入的顺序如何？答：在正常情况下，机组协调控制投入的顺序如下：（1）一、二、三级级减温水投入自动；（2）给水投入自动；（3）炉膛负压投入自动；（4）送风投入自动；（5）燃料量投入自动；（6）锅炉主控投入自动；（7）汽轮机主控投入自动；（8）协调控制投入自动。

3、协调控制系统一般设计有几种控制方式？答：协调控制系统一般设计有五种控制方式：（1）机炉协调控制方式；（2）汽机跟随控制，机组输出功率可调的方式；（3）汽机跟随控制，机组输出功率不可调的方式；（4）锅炉跟随控制，机组输出功率不可调的方式；（5）锅炉和汽机主控制器均处于手动控制方式。

其中“机跟炉，功率不可调整”的方式适应于汽机运行正常而锅炉部分设备不正常，因而使锅炉出力受到限制时的情况下使用。

4. 一个协调控制系统一般由几个部分组成？每一部分起什么作用？答：协调控制系统一般由功率指令处理装置和机炉主控制器两大部分组成。

其中，功率指令处理装置完成对负荷指令变化率和起始变化幅度的限制；计算出机组实际可能允许的出力，当机组负荷要求超过实际可能允许的出力时，对负荷要求进行限制，即进行最高负荷限制；当机组辅机发生故障时，为了保证机组正常运行，不管此时电网对机组负荷要求多大，都能把机组负荷降到适当水平。

另外，机炉主控制器的作用是接受负荷指令处理装置的功率给定指令，发出汽机调节阀开度及锅炉燃烧率指令，并能根据机组运行情况，对不同的控制方式进行切换。

5、单元机组协调控制系统中，为什么要采用调速汽阀过开措施来适应电网对机组的功率要求？答：单元机组协调控制系统中，因为中间再热式汽机在调节阀开度改变时，中、低压缸的功率变化有惯性，所以采取调速汽阀的动态过开，以适应电网对机组的功率的要求，提高汽机的负荷适应性。

协调控制有以下五种控制方式：1、炉跟机方式（BF）。

2、机跟炉方式（T F）。

3、协调炉跟机方式（CCBF）。

4、协调机跟炉方式（CCTF）。

5、机炉手动方式。

控制方式之间通过负荷管理中心（LMCC）由运行人员实现无扰切换。

当锅炉主控自动，汽机主控手动时为BF方式，锅炉主控控制机前压力；当汽机主控自动，锅炉主控手动时为TF方式，汽机主控控制机前压力；当锅炉主控自动，汽机主控再投入自动时为CCBF方式，锅炉主控控制机前压力，汽机主控控制负荷；当汽机主控自动，锅炉主控再投入自动时为CCTF方式，汽机主控控制机前压力，锅炉主控控制负荷。

每种方式下均有相应的调节器自动，其余的调节器跟踪。

协调方式下当因辅机故障发生RB时，锅炉主控自动将目标负荷降至正在运行的辅机所承担的负荷水平（即RB目标值），汽机主控则自动控制机前压力至设定值，RB结束后机组维持CCTF方式。

负荷管理中心（LMCC）可接受的机组负荷指令有：运行人员设定的目标负荷；电网负荷调度指令（AGC）；RB目标值。

炉跟机调功控制方式下又有定压和滑压运行两种方式选择，各种方式之间的相互切换均做到平衡无扰动。

S与DEH接口机组处于协调控制方式时，DEH接受来自CCS的增大/减小脉冲信号改变DE H负荷设定值，从而改变调门的开度以实现外部负荷的要求。

由于华能嘉祥电厂DEH（汽轮机数字电液调节）选用的是美国西屋公司的OVATION控制系统，因此CCS与DEH之间存在接口问题。

CCS与DEH之间的接口信号全部采用硬接线连接。

CCS与DEH接口的工作过程如下：首先，CCS判断“机组指令与DEH来的负荷参考偏差不大”和“负荷参考信号品质好”如果两个条件同时满足，则CCS发出“CCS遥控允许”信号到DEH 。

其次，DEH判断：如果“机组已并网”、“DEH在自动方式下”、“DEH无RB信号发生”、“CCS遥控允许”条件同时满足，此时操作员按下“遥控投入”按钮，则DEH发出“遥控请求”信号到CCS。

第二章协调控制一、协调控制概述协调控制系统关键在于处理机组的负荷适应性与运行的稳定性这一矛盾。

既要控制汽机充分利用锅炉蓄能，满足机组负荷要求；又要动态超调锅炉的能量输入，补偿锅炉蓄能，要求既快又稳。

超临界机组中的锅炉都是直流锅炉，作功工质占汽－水循环总工质的比例增大，锅炉惯性相对于汽包炉大大降低；超临界机组工作介质刚性提高，动态过程加快。

超临界直流炉大型机组的协调控制需要更快速的控制作用，更短的控制周期，以及锅炉给水、汽温、燃烧、通风等之间更强的协同配合。

二、协调控制的主要策略（1）锅炉、汽机之间功率平衡信号与汽机相比，锅炉系统动态响应慢、时滞大；对直流炉来说，合理地选择功率平衡信号，才能适应直流炉对快速控制的要求。

因此功率平衡信号的选择，对整个机组动态特性的影响极大。

依照实际的P1(或MW)信号出现后,再反馈到锅炉侧,因此是基于反馈的锅炉跟踪汽机设计.根据MWD,控制锅炉侧,因此是一种前馈控制.控制策略思想比P1信号慢,相差一个汽机/发电机时间常数τ.比MWD 信号慢,相差一个锅炉侧时间常数τB 。

时间上MWD 信号出现最早.时间关系机组的实发电功率.当前发电汽机实际消耗的功率.机组为达到一定负荷应当需要的功率.特点当前的机组发电功率代表了当前机组承担的负荷,也即锅炉应产生的负荷功率。

汽机第一级压力P1可换算为汽机侧当前实际消耗的蒸汽量,也即锅炉侧当前应提供的蒸汽功率。

机组负荷指令(MWD)代表了机组应发的功率,也代表了锅炉侧应提供的蒸汽功率。

物理意义第三方案机组实发功率(MW)第二方案汽机第一级压力(P1)第一方案机组负荷指令(MWD)需求信号MWD信号在快速性及时间上具有优势，前苏联及日本一般采用MWD信号。

下图为前苏联设计的协调系统示意框图。

图1 所示的前苏联协调控制方案，则是简单地采用了主汽压力Pt的动态微分来抵消锅炉侧的内扰，虽可以发挥一定的作用，但未能考虑到主汽压力与额定（设定）值之间的偏差，例如主汽压力已低于设定值，主汽压力升高过程中，锅炉侧反会减负荷，是其设计不合理之处。

一、协调控制系统功能说明1. 系统简介机、炉协调控制系统就是根据机、炉的运行状态和控制要求，选择适应机组控制的运行方式。

具体要求就是快速适应大范围负荷变化率，在整个负荷变化范围内要求机组有良好的负荷适应能力，机组主要运行参数在负荷变化过程中保持相对稳定，保证机组在整个负荷变化范围内有较高的效率，即锅炉、汽机和主要辅机（送风机、引风机、一次风机、给煤机、给水泵等）参数保持较小范围的波动且能快速适应机组负荷变动。

2. 系统控制原理300MW机组协调控制系统的主控制系统是由机组“负荷管理中心”和机炉主控制器两部分组成。

机炉主控制器接受机组“负荷管理中心”送来的机组负荷指令，该指令具有最大/最小负荷限制和变化率限制。

负荷指令经机炉主控制器的作用，分别对锅炉和汽机控制系统送出指令，使机组的输出功率适应负荷指令的要求，同时保持机前压力为给定值。

机炉主控制器有四种控制方式，它们之间可以自动或手动切换。

我公司机炉协调控制具有四种控制方式,如下图:工作模式锅炉主控汽机主控调频基本方式手动手动无BF 自动、调压手动无TF 手动自动、调节主汽压力无CCS 调压、负荷指令前馈调压、调功、频率校正、主汽压力设定值校正输出有基本方式（BASE）：指锅炉、汽机主控均处于手动控制方式，由操作员设定汽机主汽门阀位指令和锅炉燃料指令来控制机前压力和机组负荷。

如果汽机控制在“非远操方式”时，汽机主汽阀门开度交给DEH系统控制，汽机主控输出跟踪主汽门阀位反馈。

锅炉跟随（BF）：是汽机局部故障时的一种辅助运行方式，此时汽机主控在手动方式，由操作员手动设定汽机调门开度指令，控制机组负荷。

锅炉主控在自动方式，该方式下机组负荷响应快，但以牺牲主汽压力为代价，不管是内扰还是外扰的影响，动态过程压力波动相对较大，系统抗干扰能力较差，因此锅炉侧引入了汽机主汽阀门指令前馈，对外扰有一定的抑制作用。

汽机跟随（TF）:是在锅炉局部故障时或启、停磨煤机等工况变动大时的一种辅助运行方式，此时锅炉主控在手动控制方式，由操作员手动设定燃料指令，汽机主控自动调整机前压力，该方式下动态过程压力波动较小，机组运行稳定，但是机组负荷响应慢。

随着大型热力发机电组日益增多，单机容量不断增大，采用中间再热的机组也逐渐增加。

为便于进行燃烧调整，提高循环效率。

汽轮机、锅炉联合运行时，大容量机、炉都采用了单元制热力系统，单元机组的负荷适应性相对较差，汽轮机中、低压缸功率滞后明显，一次调频能力降低。

为改善单元机组的调节性能，提高电网自动化水平，加强机、炉运行的稳定性，目前单元制机组都采用机、炉联合控制的方式进行运行调节。

答：为改善单元机组的调节特性，增强其负荷适应性，提高一次调频能力，在单元机组中，普通都采用机、炉联合控制方式进行运行调节，也即将功率、转速或者汽压信号同时输入汽轮机、锅炉控制器，使两者进行协调控制，同时由于采用协调控制后，机组自动化水平得到提高，可很方便地进行电网负荷调度中心(以下简称中调)远方控制，实现机组二次调频，并可进一步实现自动发电功能(AGC)。

协调控制的主要任务是：1 )根据本机炉具体运行状态及控制要求，选择协调控制的方式和恰当的外部负荷指令。

2)对外部负荷信号进行适当处理，使之与机炉的动态特性及负荷变化能力相适应，并对机炉发出负荷指令。

3)根据不同的负荷指令，锅炉确定相应的风、水、煤量，汽轮机确定相应的高、中压调节阀开度。

协调控制系统具有如下普遍特点： 1 )为了迅速地满足电网调频的要求，尽量从控制系统方面提高机组的负荷适应性，增加了超前回路，目的是尽量利用锅炉蓄热能力。

2 )为保证机、炉更加协调控制，增加了反馈回路的稳定性和超前回路的静态补偿。

3)协调控制系统的范围不断扩大，不仅要在正常运行时能实现负荷自动控制，而且要求在机组 (或者辅机) 异常时能在保护系统配合下自动处理故障，有时需要自动切换控制系统，使其能达到低一级水平的控制状态。

4)为提高整个控制系统的可靠性，在实现手段上，使其功能和结构进一步分散，并增加了冗余功能。

协调控制系统具有的功能如下： 1 )根据机组的运行状态，选择不同的外部负荷指令信号。

2)根据本机组辅机的运行状况、运行台数以及燃烧率偏差信号计算出机组最大允许出力。

超超临界直流炉机组协调控制策略发布时间：2021-11-05T04:56:51.887Z 来源：《中国电业》（发电）》2021年第13期作者：杨忠山[导读] 最近五年，随着我国经济的快速腾飞，用电量需求急剧增加，电网容量也在不断扩大，用户对电能质量要求日益提高。

电网负荷分配通常采用AGC控制方式，由中调统一分配，机组升负荷、降负荷均要达到电网的要求。

甘肃电投常乐发电有限责任公司 736100摘要：最近五年，随着我国经济的快速腾飞，用电量需求急剧增加，电网容量也在不断扩大，用户对电能质量要求日益提高。

电网负荷分配通常采用AGC控制方式，由中调统一分配，机组升负荷、降负荷均要达到电网的要求。

对配备中间粉仓的中储式制粉系统的机组，达到相应速率指标难度不大，但对直吹式机组，由于其惯性大，要达到规定的升负荷、降负荷速率除与机组本身特性有关外，还与所设计的控制系统有关。

当负荷指令发生变化时，由于直吹式制粉系统锅炉燃烧存在极大的惯性，主汽压力不能及时随汽机调汽门变化而变化，容易造成主汽压力调节过调，偏差超过规定值，影响锅炉系统运行的安全性。

要使机组在确保稳定性的前提下，具有更快、更灵活的负荷响应，就需要协调机组负荷适应能力和主汽压力稳定的矛盾，对协调控制系统的设计提出来更高的要求。

论文所设计的协调控制策略已在某电厂660MW超超临界机组中得到应用，长时间的良好应用效果证明所设计的控制系统具有一定的适用性、代表性。

关键词：直流炉；协调控制；超超临界；AGC引言节约一次能源，加强环境保护，减少有害气体的排放，降低地球的温室效应，已经受到国内外的高度重视。

我国电力总装机容量已逾3亿kW，但火电机组平均单机容量不足10万kW，平均供电煤耗高达394g／kWh，较发达国家高60～80g／kWh，高出25％左右，资源浪费大，废气排放严重。

火电机组随着初蒸汽参数的提高，效率相应提高，超临界机组平均煤耗在310～320g，比亚临界机组平均减少20～40g 煤耗，因此我国从20世纪80年代后期开始重视发展超临界机组。

协调控制学习（四）—机炉主控指令回路
汽机主控指令由发电机实际功率、负荷偏差、压力偏差对负荷偏差的限制、一次调频量得出，再将指令送至DEH，DEH根据负荷指令控制阀门开度。

2、锅炉主控指令
2.1 锅炉BI模式设定值
在BI方式下，锅炉的输入指令是由操作人员手动操作给出的。

这意味着机组负荷的改变是由操作人员通过锅炉输入控制来完成。

发生辅机故障快速减负荷（RB）时，会自动地选择RB目标负荷。

负荷指令再经过负荷变动速率限制得出锅炉BI模式设定值。

2.2锅炉主控指令生成
锅炉主控回路可自动接受负荷指令的信号或手动方式下由操作
员站人工设定，它送出的指令分别送到燃料主控和送风机去控制风量。

1）协调控制方式下由机组负荷指令、负荷偏差和主汽压力修正信号组成；
2）在锅炉跟随方式下由实际功率和主蒸汽压力修正信号组成；
3）在锅炉输入方式（BI）下，锅炉输入需求指令可由操作人员通过BID设定器来设定，当发生了RB工况时，锅炉输入需求指令是根据预先设定的RB目标负荷；
4）在锅炉手动方式下，锅炉输入需求指令在干态运行时靠给水流量产生，而在湿态运行时靠经BTU修正后的燃料量产生。

一般在机组启动和停止期间、事故处理时使用这种方式。

一、单元机组协调控制系统（理论部分，仅供参考）1基本概念：1．1 协调控制系统：在单元机组控制系统的设计中，考虑锅炉和汽轮机的差异和特点，采取某些措施，让机炉同时按照电网负荷的要求变化，接受外部负荷的指令，根据主要运行参数的偏差，协调地进行控制，从而在满足电网负荷要求的同时，保持主要运行参数的稳定，这样的控制系统，称为协调控制系统。

1．2 协调控制系统是由负荷指令处理回路和机炉主控制回路这两部分组成。

负荷指令处理回路接受中央调度所指令、值班员指令和频率偏差信号，通过选择和运算，再根据机组的主辅机实际的运行情况，发出负荷指令。

机炉主控制回路除接受负荷指令信号外，还接受主蒸汽压力信号，根据这两个信号的偏差，改变汽轮机调节阀的开度和锅炉的燃烧率。

2协调控制协调的作用2.1负荷指令处理回路的作用：2.1.1该回路接受的外部指令是电网调度的负荷分配指令、机组运行人员改变负荷的指令、电网频率自动调整的指令。

根据机组运行状态和电网对机组的要求，选择一种或几种。

2.1.2限制负荷指令的变化率和起始变化幅度，根据机组变负荷的能力，规定对机组负荷要求指令的变化不超过一定速度，以及起始变化不超过一定幅度。

2.1.3限制机组最高和最低负荷。

2.1.4甩负荷保护，在机组辅机故障时，不管外部对机组的负荷要求如何，为保证机组继续运行，必须把负荷降到适当水平。

2.1.5根据机组的辅机运行状态，选择不同的运行工况。

2.2机炉主控制回路的作用：2.2.1经过处理得负荷指令Po，对锅炉调节系统和汽机调节系统发出协调的指挥信号锅炉指令Pb和汽机指令Pv2.2.2根据机组输出功率与负荷要求之间的偏差，决定不同的运行方式3协调控制系统的运行方式：3.1机炉协调控制方式：如下图所示，包括机组功率运算回路机组允许负荷能力运算回路功率限制回路：若负荷要求在机组所能承受的允许范围内，按负荷要求发出功率指令；否则，按机组允许负荷能力发出机组功率指令锅炉主控制器汽机主控制器3.2汽机跟随锅炉而汽机输出功率可调方式：这种调节方式，锅炉、汽机自动系统都投入，但不参加电网调频，调度所也不能直接改变机组的负荷。