协调控制系统

一、CCS控制系统简介。

协调控制系统CCS又称为单元机组的负荷控制系统,是将锅炉、汽机及辅机作为一个整体加以控制的十分复杂的多变量控制系统,该系统有机的、协调的控制锅炉的燃料、送风、给水以及汽机调节阀门开度,使各变量间的影响最小。

它是建立在汽机控制子系统和锅炉控制子系统基础上的主控系统和机、炉子控制系统组成的二级递阶控制系统。

处于调节级的主控系统是协调控制系统的核心,它对负荷指令进行运算处理形成控制决策,给出汽机负荷指令和锅炉负荷指令。

处于局部控制级的各子系统在机、炉主指令下分工协调动作,完成给定的控制任务。

单元机组协调控制系统的任务是:既要保证机组快速响应负荷需求,又能使机组的主要参数机前压力在变负荷的过程中保持相对稳定。

二、CCS协调控制系统的控制方式。

协调控制系统有以下五种控制方式：1、炉跟机方式（BF）。

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，汽机调节机组功率。

2、机跟炉方式（TF）。

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；锅炉调节机组功率。

3、协调炉跟机方式（CCBF）。

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。

4、协调机跟炉方式（CCTF）。

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。

5、机炉手动方式。

汽机主控和锅炉锅主控均为手动方式，由锅炉调节压力，汽机改变调节汽门开度，调节实发功率。

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。

；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。

三、机组协调控制投入和切除条件及投、退协调控制的操作1、机组协调控制投入的条件：（1）机组负荷达到60%额定负荷以上，运行稳定。

协调控制系统（CCS）1 系统简介CCS是一种连续的调节系统（Continuious Control System），被控的变量是模拟量。

单元机组的输出电功率与负荷要求是否一致反映了机组与外部电网之间能量供求的平衡关系；主汽压力反映了机组内部锅炉和汽轮发电机之间能量供求的平衡关系。

使机组对外保证有较快的负荷响应和一定的调频能力；对内保证主要运行参数（主蒸汽压力）稳定的系统称为协调控制系统（Coordinated Control System）。

这种系统往往是将被控量与设定值进行比较，经调节器运算后输出控制信号，使被控量发生变化，最终使被控量等于或接近设定值，系统是一个闭合的回路。

所以又称其为闭环控制系统（Closed loop Control System）。

所以CCS术语有三种来源，但本质上并无很大区别。

狭义上讲，CCS只是指负荷协调控制系统，广义上讲，单元机组上所有的连续调节系统都属于CCS。

蒲圻电厂2×300MW单元机组，采用OVATION分散控制系统作为控制设备，自动化水平高、功能全。

2 系统基本范围单元机组模拟量控制系统由协调控制系统及控制子系统、辅助设备自动控制系统构成。

协调控制系统（CCS）主要包括机组负荷指令控制、汽机主控、锅炉主控、压力设定、频率校正、RB等控制回路。

它直接作用的执行级是锅炉控制系统和汽机控制系统。

协凋控制系统主要有4大控制子系统：给水控制系统、汽温控制系统、燃烧控制系统和汽机控制系统。

锅炉燃烧控制系统和汽机控制系统是协凋控制系统的执行级，给水控制系统通过主汽流量前馈信号与机组负荷指令进行协凋，汽温控制系统则通过煤量或风量前馈信号与锅炉燃烧指令进行协凋。

图3－1为我厂300MW机组协凋控制系统及控制子系统相互关系示意图。

汽包锅炉的给水控制系统由汽包水位控制系统和给水泵最小流量再循环控制系统组成。

低负荷下的单冲量汽包水位控制，主要由给水旁路阀控制。

30％负荷以上则采用三冲量汽包水位控制系统，电泵转速通过液力耦合器调整，汽泵通过BFPT控制器控制小机进汽，从而调节转速。

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。

协调控制系统的介绍及其优化策略协调控制系统能够在复杂环境中按照设计要求完成相应功能，并尽可能达到最佳状态，因此受到了众多研究机构和企业的关注。

本文首先对协调控制系统及其基本构成因素作简要介绍；其次，对协调控制系统中常见的优化策略进行详细阐述；最后，介绍诸如经济最优化、仿真优化以及模糊系统等协调控制系统优化策略的应用实例，借此来强调协调控制系统的重要性及其实现最优化的可行性。

协调控制系统是指控制和调节系统的综合，它按一定的规律对系统的运行过程进行调节和控制，以达到所期望的调节目标或工作要求。

其基本构成因素主要包括：状态反馈、输入信号、控制输出、基本控制量/参数、控制器（包括调节器和控制放大器等）、调节器及模型等。

此外，协调控制系统还必须考虑动态特性，以便确定合理的参数设置，使其能够适应变化的环境和工况。

协调控制系统的优化策略主要有微分优化、梯度方法、质量优化、经济优化、仿真优化和模糊系统等。

其中，微分优化策略是利用该系统的状态函数和输出函数求解最佳调节器参数，从而实现对该协调控制系统的最佳控制；梯度优化则是通过不断改变参数，找到一组最佳参数，使系统功能达到最佳效果；质量优化则是利用质量搜索等技术，构建质量要素模型，以最低的质量代价达到预期的协调控制系统状态；经济最优化则是在达到协调控制系统的最佳状态的前提下，满足经济最优化要求；仿真优化则是利用仿真系统，建立控制环境，通过设计变量的不断变化，在最短时间内达到最佳目标；模糊系统优化则是基于模糊控制理论，通过设计规则和及时调整规则，实现协调控制系统的最佳状态。

由此可见，协调控制系统在复杂环境中能够按照设计要求完成相应功能，并尽可能达到最佳状态。

为此，政府和企业在一定的范围内应该充分发挥社会资源，加强对协调控制系统的研究和开发，推动多项有助于提高协调控制系统综合效率的计划或者技术，以期提高技术水平、实现最佳状态。

例如，经济最优化策略能够有效提高协调控制系统的运行效率，充分发挥社会资源的潜力；仿真优化策略能够有效降低协调控制系统的实施难度，并利用仿真系统有效减少实际调试时间；模糊系统优化策略则能够有效的提高协调控制系统的调整和控制精度，提高协调控制系统的灵活性和准确性。

CCS协调控制系统7.1 CCS协调控制系统的简述：机、炉均自动的方式称为协调控制方式、即CCS方式。

7.1.1锅炉主控指令的产生方式7.1.1. 1由燃料均值调节器产生，设定值二（燃料均值/当前功率）X RB对应负荷127MW 过程值二燃料均值，此调节器在RB动作时起作用。

7.1.1.2由“功率调节器+负荷指令前馈”产生，设定值二实际负荷指令-5 X （PT-SR ,过程值二机组实际负荷，前馈值二机组负荷指令函数，此调节方式在TF方式时起作用。

7.1.1.3由“ DEB负荷指令前馈”产生，设定值二DEB过程值二热量信号，前馈值二机组负荷指令函数，此方式在BF方式时起作用。

7.1.2CCS汽机主控指令的产生方式7.1.2.1由“功率调节器+负荷指令前馈”产生，设定值二实际负荷指令，过程值二机组实际负荷，前馈值二机组负荷指令函数，此方式在BF方式时起作用。

7.1.2.2由“主汽压力调节器+负荷指令前馈”产生，设定值二主汽压力设定值，过程值=主汽压力，前馈值二机组负荷指令函数，此方式在TF、非RB时起作用。

7.1.2.3由主汽压力调节器产生，设定值二主汽压力设定值，过程值二主汽压力，此方式在RB动作时起作用。

7.1.3CCS负荷指令的产生方式7.131手动产生：即在AGC未投入时，由运行人员手动设定的机组负荷指令7.132AGC 产生：AGC（AUTOMATIC GENERATOR CONTROL）自动发电控制，即由省调直接给定机组指令调节机组负荷7.133在一次调频投入时，机组指令为‘ AGC指令’加上‘频差对应的功率值（由DEH送来）7.2 CCS的投入：7.2.1锅炉主控投入自动以后，稳定一段时间，观察锅炉主控的调节品质，机前压力波动不大于0.3MPa7.2.2检查汽包水位自动、送风自动、引风等系统自动工作正常，且DEH系统工作正常，尔后在DEH控制盘上进行汽机阀切换，由单阀控制切至顺序阀控制（切换时机前压力应大于9.81MPa）,并切除DEH功率控制、转速控制后，将DEH就地控制切至MCS遥控控制，此时，负荷控制中心画面上汽机主控按扭由浅白色转为黑色、遥控指示灯由浅白色转为绿色（注：采用单阀、顺序阀控制由运行人员根据情况而定）7.2.3用汽机主控软手操调节汽机调门，观察汽机响应情况。

第一节机组运行控制方式1.单元机组协调控制系统（CCS），可根据运行状况和控制要求，选择机组负荷控制方式。

1.1.协调控制方式：机炉协调控制，能及时满足外界负荷需求，同时能自动维持主汽压力稳定。

1.2.炉跟机协调控制方式：适用于参加电网调峰、调频工况。

该方式下汽机控制系统（DEH）主要用于满足外界负荷需求，锅炉燃烧自动调节系统维持主汽压力稳定。

1.3.机跟炉协调控制方式：适用于机组带基本负荷工况。

该方式下，首先由锅炉燃烧自动调节系统根据外界负荷需求对锅炉输入能量进行调节，DEH系统根据主汽压力变化情况再满足外界负荷需求。

1.4.当机组出力受汽机限制时，应采用锅炉跟随的控制方式。

1.5.当机组出力受锅炉限制时，应采用汽机跟随的控制方式。

1.6.手动方式：汽机DEH系统及锅炉燃烧自动调节控制系统均为手动方式的工况。

S系统与DEH系统运行方式间的控制关系：机组并网运行后，DEH系统有主汽压调节、负荷调节和阀位调节三种选择方式。

当CCS系统投入时，DEH选择遥控调节方式，受CCS系统统一管理并接受其阀位调节指令。

第二节 CCS功能及操作1.机组指令处理回路:机组指令处理回路是机组控制的前置部分，它接受AGC指令、一次调频指令和机组运行状态。

根据机组运行状态和调节任务，对负荷指令进行处理使之与运行状态和负荷能力相适应。

1.1.机组负荷的设定1.1.1.自动调度系统AGC来的负荷指令。

AGC指令由省调远方给定，当机组发生RUNUP/RUNDOWN、RUNBACK，退出AGC控制。

1.1.2.操作员的CCS画面上设定的负荷指令。

根据机组运行参数的偏差、辅机运行状况，保持机组/电网，锅炉/汽机和机组各子控制回路间的协调及能量平衡。

1.2.负荷变化率的设定1.2.1.操作员在CCS画面上设定的增、减负荷变化率；1.2.2.锅炉侧燃烧率决定的增、减负荷变化率的限制指令；1.3.负荷最大、最小值的设定1.3.1.由负荷回路中的小值选择器来的设定协调控制方式下的最大值310MW；1.3.2.由负荷回路中的大值选择器来的设定协调控制方式下的最小值；1.3.3.当发生快速减负荷（RUNBACK）时，负荷的最大值由主要辅机掉闸的情况来决定；1.4.协调控制方式下的闭锁增、闭锁减1.4.1.当运行出现下列情况之一，闭锁负荷的增加：1.4.1.1.机组指令达上限（运行人员设定）；1.4.1.2.燃料指令达上限；1.4.1.3.送风指令达上限；1.4.1.4.一次风机指令达上限；1.4.1.5.引风指令达上限；1.4.1.6.汽机阀位闭加（DEH）；1.4.1.7.给水指令达上限。