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。