CCS控制原理
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机炉负荷协调控制系统
一、任务
机组负荷协调控制系统的任务是使机组尽可能快地响应电网对该机组的负荷要求,同时，应能保证主汽压力尽量稳定，以保证机组的安全稳定运行。
二、单元机组对象的动态特性：
1.当其它输入不变时，改变汽机调门开度，例如,将调门开大，主蒸汽流量将迅速增加，这表明汽轮机能迅速响应负荷要求变化，但由于燃烧未能相应加强，主汽压开始下跌，蒸汽流量也渐渐下跌,最后又回到了原来的值，没有能满足电网的长期需要，而压力则降到了一个相对较低的值如图1 （a）。
2。若其它输入不变，增加燃烧率，主汽压力将逐渐升高,主蒸汽流量也逐渐增加，负荷逐渐增加，说明锅炉改变燃料量后，负荷响应比较缓慢,如图1 （c)。
3。当外界要求增加负荷时，由于一个负荷特性快（汽轮机），一个特性慢（锅炉），就难以满足既快速，又稳定的要求，如果仅满足快速的要求，可通过不断开大汽机调门开度来实现，虽可保证负荷需求（也不可能长久)，但压力将一路下跌,如图1 （b），会影响机组安全。
所以机炉两者之间应协调控制调门开度指令和锅炉指令。
图1 单元机组对象动态特性
三、运行方式
单元机组负荷协调控制系统一般有下列几种运行方式：
1．手动方式：汽机指令和锅炉指令都是手动发出,此时，运行人员兼顾汽压和负荷,手动调节汽机指令(调门开度指令）及锅炉指令,使压力基本稳定，并使机组负荷按照电网需要变化.
2．机跟炉方式（汽机跟随锅炉）
此时,锅炉侧根据电网负荷需求来调节锅炉指令（增/减燃烧率）,而汽机则根据主汽压力的变化，自动调节汽机调门开度。
可以看出，这种方式下,当外界需要机组增加负荷时，锅炉开始加强燃烧，压力渐渐升高，汽机则根据压力升高情况，自动地调整汽机指令,渐渐开大调门开度，负荷随之增加，由于锅炉响应较慢,所以使负荷增加得较慢，但是由于汽机调门变化对压力的影响较快，所以压力显得十分稳定。
该方式的特点是:压力稳定,但负荷响应慢.
3．炉跟机方式（锅炉跟随汽机）
此时,汽机侧根据电网负荷需求来调节汽机调门开度,而锅炉则根据主汽压力的变化自动地调整燃烧.
当外界负荷需求增加时,汽机可以很快地升高机组的负荷，但压力将下降，由于锅炉惯性较大,它虽然根据压力变化进行调节，但压力难以很快补上来，可能导致压力下跌较多.
该方式的特点是:负荷响应快，但压力不稳定。
4．协调控制方式
协调方式则是综合机跟炉和炉跟机方式的优点，尽可能地克服它们的缺点.协调方式下，机、炉主控都将处于自动方式，即机指令和炉指令都是自动调整的。
协调控制方案较多：例如
同时将外界负荷变化指令送达机侧和炉侧；
采用直接能量平衡信号（DEB）；
进行压力限制； 采用各种前馈、微分环节，用以改善系统特性。
新铝电厂协调控制系统的运行方式也分为:
1．手动方式，此时机主控、炉主控(燃料主控）都在手动。
2．机跟炉方式TF，特征是机主控自动、炉主控手动。
3．炉跟机方式BF，特征是炉主控自动、机主控手动。
4．协调控制方式CCS,特征是机、炉主控都自动。
四、协调控制系统的构成
系统由三部分构成：
1．负荷指令的形成
2．压力定值的形成
3．机、炉主控制指令的形成
此外,还有一个功能全面的逻辑控制系统，用来实现方式切换和跟踪等功能。
（一）负荷指令的形成
1．正常情况下负荷指令的形成(CCS方式下)
指令的来源：
(1）运行人员手动给定。 （2）来自ADS(自动调度系统）。当投入AGC(自动发电控制)后，机组将由电网调度发出的负荷指令直接控制。
就本机组而言，机组负荷控制站投自动意味着ADS投入。但是当下列任一信号出现时，机组负荷控制站不能投自动：
汽机主控站在手动；
锅炉主控站在手动;
ADS故障或ADS不可用（例如来自调度系统的遥调信号质量坏、遥调信号不在正常范围等）；
出现RB、FCB、负荷指令增闭锁、负荷指令减闭锁；
机组负荷指令超过高限。
（3）一次调频信号。这是根据汽轮机的静态特性曲线生成的指令。
(a) (b）
图2 汽轮机静态特性
一般来说，当电网频率发生变化时,汽轮机的调速系统会自动根据电网频率的变化来改变阀门开度，从而使机组的负荷发生变化.该过程称为一次调频。例如，如图2（a）， 原来机组在NA，3000rpm，即A点运行,当转速升高（电网频率升高）时，如果DEH的速度反馈信号是插入的，则机组将按照静态特性参与一次调频，也就是说它将自动关小调门，降低供给电网的电量，从而缓解频率的升高，此时，工作点移到B点，负荷降为NB。也就是说，当汽轮机转速升高时，它将自动地按一定比例减小发出的功率。
尽管汽轮机按照其静态特性减小了功率，但此时转速仍高于3000rpm，电网频率仍偏高。若要进一步降低转速（使电网频率继续降低），电网调度可以要求网上的各机组（包括本机组）再适当降一点负荷。这属于二次调频。二次调频结束后，工作点处于C点，此时，负荷为NC，转速又回到3000rpm。
二次调频相当于平移了汽轮机的静态特性曲线，如图2（b)所示。
为什么要在协调控制系统的负荷指令中，加入频差信号呢？
这是因为当投入CCS方式后，汽机功率PI控制器(见图 8）将对负荷指令和实际负荷进行PI运算，最终会使实际负荷＝负荷指令。
这说明,若负荷指令中不含频率信号,机组的实发负荷将不受频率影响，即使DEH将速度反馈插入，也不起作用,也就是说，机组丧失了一次调频能力，这对于并于网上的机组来说，是不合适的.
在机组负荷控制站的输出上叠加了频差信号。这样,机组的负荷指令，不仅仅是运行人员给定的值或仅仅是ADS指令（ADS指令可以由运行人员偏置）,它还包括频差信号成分。这个成分可能是零（相当于没有插入）也可能是按静态特性曲线折算出的负荷（即已插入）。若机组的速度不等率定为4％(我厂为4。5％)，则可折算：
52HZ对应―300MW
48HZ对应＋300MW
若来自DEH的频率信号无质量问题且机组处于CCS运行方式，本机组一次调频自动投入，即插入频差信号。
上述三种成分构成的负荷指令还不能直接用于CCS的负荷指令,它还要受到下列限制：
（1）负荷变化速率限制 0～10MW/min。 速率可以由运行人员设定，孤网运行下，负荷变化速率设定为5MW/min.
（2）负荷指令受到最大负荷、最小负荷的限制。
（3)当不在CCS方式时，机组负荷指令跟踪实发功率信号。
当出现异常情况时，例如当出现RB、FCB、负荷指令增闭锁、负荷指令减闭锁时,负荷指令按照事先规定好的RB、FCB、负荷指令增闭锁、负荷指令减闭锁速率改变。例如，一台引风机跳闸引超RB时,负荷指令将以150MW/min 的速率降低.
2． 异常情况下的负荷指令： （1） 闭锁增和闭锁减的问题：
闭锁增，即不可再增大;闭锁减，则不可再减小;
闭锁增BLOCK INCREASE和闭锁减BLOCK DECREASE并不是在某些指令达到上限或下限时才出现，而是在运行过程中当发现需求量（例如送风量需求)与实际过程变量（送风量）出现大的偏差时，为防止偏差进一步扩大，需求量将停止增加或减小,这是在行进的过程中停来下“等待”，而并非一定要等到执行机构的指令（例如送风机动叶指令）不能再升或降时才停下。而迫降RD、迫升RU则是在执行机构已达上限或下限时，若需求与设计过程变量仍然存在很大偏差时，才出现，而且，此时将通过降低“需求"，来缩写偏差。可见,这里的BI或BD是一种积极消除大偏差的行为，而RD、RU则是一种被动的行为，因为此时执行机构已无法再开大或关小,已不能通过增加或减小执行机构开度来消除大偏差,所以只能通过降低“需求”来减小偏差。
热电350MW机组负荷指令增闭锁条件为（OR）：
汽包水位设定＞实际水位(200mm）
实际压力＜主汽压力设定（2MPa）
燃料量设定〉实际燃料量（30T）
任意一台一次风机（频率＞50Hz）出力达上限
任意一台送风机（动叶开度＞84%）出力达上限 任意一台引风机（动叶开度＞84％)出力达上限
机组系统转速＜2985rpm
热电350MW机组负荷指令减闭锁条件为(OR)：
汽包水位设定＜实际水位(200mm）
实际压力＞主汽压力设定（2MPa）
燃料量设定〈实际燃料量（30T）
机组系统转速＞3015rpm
3。关于RUN BACK快速降负荷(RB）
当机组在某个较高的负荷水平上运行时，若出现了重要辅机跳闸，机组就可能不能继续维持原来的负荷水平。此时，为了能使机组继续稳定运行，应该主动、快速降低负荷指令.
例如：原来在50％负荷以上运行，这时跳一台引风机，剩下的一台引风机最多只能维持50％负荷，所以负荷指令应迅速降低到50%。
下列情况导致RB：
跳一台一次风机；
跳一台引风机；
跳一台送风机；
跳给水泵（三台泵中要有两台泵都停,而且要经适时延时）； 要使系统具有RB功能，运行人员必须事先在CRT的LDC画面上按下“RB允许”按钮。当锅炉指令已降到辅机允许的最大出力时,则自动结束RB.
（二)主汽压力设定值的形成
机组主汽压力可以由运行人员从燃料主控站（即锅炉主控站)上设定。
当要求机组以滑压运行方式运行时，压力定值将根据负荷指令“LDC
OUT”自动设定。当在CCS方式，或在BF方式时，只要主汽压力与其设定值没有大的偏差,运行人员可从LDC画面上按下“定/滑压切换”按钮，则可进入滑压方式。不在CCS或BF方式，或在出现RD、RU、RB时,将退出滑压运行方式。
当按下“定/滑压切换"按钮，则退出滑压运行方式，进入定压运行方式。
无论是手动给定，还是根据负荷指令“LDC OUT”给定，都要经过一个速率限制以及最大、最小限制。当在手动方式时或旁路打开时，压力定值将跟踪实际压力。
（三）机、炉控制指令的形成
1．锅炉主控指令
当锅炉主控站在手动时，给粉机指令由运行人员手动调节，给粉机指令的上级指令燃料指令FD将跟踪热量信号HR（燃料量），而燃料指令的上级指令锅炉指令BD则跟踪燃料指令FD.
当锅炉主控投自动后，有两种情形：
A、若汽机主控站在手动，则为BF方式（炉跟机方式)
B、若汽机在自动，则为CCS方式（协调方式）
不管是上述哪种情形,此时，都由锅炉侧自动调节主汽压力.
2．汽机主控指令
（1）当DEH不在遥控方式时，汽机主控不能投自动，此时汽机主控指令TD将跟踪DEH的负荷基准LOAD REF。
运行人员可利用DEH操作画面或手动盘控制汽轮机调门开度，继而控制负荷和压力。
在DEH投遥控后，若机主控站处于手动方式,运行人员可以用机主控站上的增/减键改变汽机指令。
(2)当汽机主控站投自动时，又有两种情形:
A、锅炉主控在手动。此时为TF方式，汽机将自动维持主汽压力，主汽压力Pt与其设定值Ps求偏差，然后交给汽机主汽压力控制器运算，输出指令去汽机DEH，最终使Pt＝Ps 。
