第四章单元机组协调控制.

单元机组协调控制系统作者：曹雪伟周爱强来源：《消费导刊·理论版》2009年第03期[摘要]单元机组协调控制系统把锅炉、汽轮发电机组作为一个整体进行控制，采用了递阶控制系统结构，把自动调节、逻辑控制、连锁保护等功能有机地结合在一起，构成一种具有多功能控制功能，满足不同运行方式和不同工况下控制要求的综合控制系统。

[关键词]协调控制系统一、单元机组协调控制系统的概述（一）协调控制系统的概念单元机组协调控制系统把锅炉、汽轮发电机组作为一个整体进行控制，采用了递阶控制系统结构，把自动调节、逻辑控制、连锁保护等功能有机地结合在一起，构成一种具有多功能控制功能，满足不同运行方式和不同工况下控制要求的综合控制系统。

1．协调控制系统的组成单元机组协调控制系统,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。

随着电网运行自动化水平的提高，以单元机组协调控制系统为基础，构成电网级协调控制与管理已成为电力生产过程自动化的发展趋势。

对单元机组协调控制系统功能上的基本要求有以下几个方面：（1）当外界负荷需求改变时，机炉协调动作使单元机组的输出功率尽快地满足外界负荷需求；与此同时保证机组主要运行参数在允许范围内变化。

（2）当部分主要辅机故障或其他原因造成机组处理不足时，应能自动按规定的速率将机组承担的负荷降低到适当水平继续运行。

在任意主要辅机工作到极限状态或主要运行参数的偏差超过允许范围时，应对负荷指令进行方向闭锁或迫降，以防止事故发生。

（3）具备多种运行方式可供选择，以适应机组的不同工况需要。

（4）系统要方便于运行人员的干预，如进行运行方式的切换，进行手动操作等。

以上要求由单元机组主控系统的功能来实现。

单元机组协调控制系统概述●定义：锅炉和汽机相互配合接受外部负荷指令，共同适应电网对负荷的需求，并保证机组本身安全运行的控制系统。

协调控制系统（CCS）是整个单元机组自动化系统的一个重要组成部分，CCS和FSSS、DEH等的联系如图所示：其组成如下。

（二）机组最大可能出力运算回路 ● 定义：考虑各种辅机的运行状况而计算出的机组出力。

● 机组最大可能出力运算回路原理图 （三）机组的允许最大负荷运算回路 ● 定义：考虑锅炉燃烧器等不可测故障时，使锅炉的实际出力达不到机组功率指令N 0的要求，而设置的机组负荷运算回路，简称返航回路。

● 返航回路的工作过程： （1）正常运行：N 允许=N 最大，4接通6 （2）大于5%的燃烧率，积分器2的输出为机组允许最大负荷信号。

运算过程示意图如下：图3 机组最大可能出力运算回路原理图图4 机组允许最大负荷运算过程示意图 U 2、U 3U 4、U 6分别为积分器2、反向器3、偏置器4和6的输出信号 τ0出现6%燃烧率偏差τ1监控器31动作时间，切换器5将燃烧率偏差信号直接送入偏置器4 τ2燃烧率偏差信号=1%，机组允许最大负荷信号停止下降，机组稳定 τ3、故障排除，燃烧率偏差信号＜1%，积分器输入为正值，直至允许最大出力等于最大 （出力变化率限止） MW AM R ．LMT ∑ ≯≮ ΔH/L f(x)P ± AM CPTR （计算机方式） （热应力控制） CPTR MW H/A 运行人员要求负荷指令 增 减 a a →跟踪方式c 负荷急 减警报 A B Δf(频率偏差) 增 减 出力下限值 出力上限值 机组负荷指令1、主控系统组成：负荷指令运算回路；机炉主控制器2、工作方式：7种● 基本方式（BASE ）● 锅炉跟随1方式（BLR FLW1）● 锅炉跟随2方式（BLR FLW2）● 汽机跟随1方式（TURB FLW1）● 汽机跟随2方式（TURB FLW1） ● 以锅炉跟随为基础的协调控制方式（COORD BF ）● 以汽机跟随为基础的协调控制方式（COORD TF ） （一）负荷指令运算回路(LDC(Load Demand Computer))结构原理1、功能：将各种负荷要求加工成机组实际可以接收的指令。

16楼星民发表于2005-6-22 12:18| 只看该作者希望给大家有所帮助！！！！协调控制系统第一节机组运行控制方式1 .单元机组协调控制系统（C C S ），可根据运行状况和控制要求，选择机组负控制方式。

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。

该方式汽机控制系统（D E H ）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，D E H 系统根据主汽压力变化情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。

15 .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D E系统及锅炉燃烧自动调节控制系统均为手动方式的工况。

1 . 7 . C C S 系统与D E H 系统行方式间的控制关系：机组并网运行后，D E H 系统有主汽压调节、负荷调节和阀位调节三选择方式。

当C C S 系统投入时，D E H 选择遥控调节方式，受C C S 系统统一管理并接受阀位调节指令。

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A G C 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 .自动度系统A G C 来的负荷指令。

A G C 指令由省调远方给定，当机组发生R U N U P / R U NO W N 、R U N B A C K ，退出A G C 控制。

1 . 1 . 2 .操作员的C C S 画面上设定的负指令。

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/汽机和机组各子制回路间的协调及能量平衡。

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。

单元机组协调控制系统概述定义：锅炉和汽机相互配合接受外部负荷指令，共同适应电网对负荷的需求，并保证机组本身安全运行的控制系统。

协调控制系统（CCS）是整个单元机组自动化系统的一个重要组成部分，CCS与FSSS、DEH等的联系如图所示：其组成如下。

组成：主控制系统锅炉的燃料控制系统风量控制系统给水控制系统和汽温控制系统汽机侧的数字功频电液控制正常运行时，锅炉和汽机控制系统接受来自主控制系统的负荷指令。

主控制系统是协调控制系统的核心部分，有时把主控制系统直接称为协调控制系统。

协调控制系统的方框图如下：主控系统图1 单元机组协调控制系统方框图一、主控系统的组成1、任务：（1）产生负荷控制指令（2）选择机组负荷控制方式2、组成：负荷（功率）指令处理装置机炉主控制器二、负荷指令处理装置（一）负荷指令运算回路输入信号：机组值班员手动给定的负荷指令ADSΔf输出信号：机组负荷指令N0负荷指令处理回路实例图工作过程：运行人员输入→负荷率限止→上下限限止→机组负荷出力。

图2 负荷指令处理回路实例（二）机组最大可能出力运算回路● 定义：考虑各种辅机的运行状况而计算出的机组出力。

● 机组最大可能出力运算回路原理图 （三）机组的允许最大负荷运算回路● 定义：考虑锅炉燃烧器等不可测故障时，使锅炉的实际出力达不到机组功率指令N 0的要求，而设置的机组负荷运算回路，简称返航回路。

● 返航回路的工作过程：（1）正常运行：N 允许=N 最大，4接通6（2）大于5%的燃烧率，积分器2的输出为机组允许最大负荷信号。

运算过程示意图如下：（出力变化率限止）运行人员要求负荷指令 负荷急 增 减图3 机组最大可能出力运算回路原理图图4 机组允许最大负荷运算过程示意图偏差信号 最大负荷时间τ燃烧率偏差，τ τ τ τ 0 0 0 0 0U 2U 3U 4U 603U 2、U 3、U 4、U 6分别为积分器2、反向器3、偏置器4和6的输出信号 τ0出现6%燃烧率偏差τ1监控器31动作时间，切换器5将燃烧率偏差信号直接送入偏置器4 τ2燃烧率偏差信号=1%，机组允许最大负荷信号停止下降，机组稳定τ3、故障排除，燃烧率偏差信号＜1%，积分器输入为正值，直至允许最大出力等于最大可能出力。

可编辑修改精选全文完整版引言单元机组协调控制系统是大型火力发电机组的主要控制系统之一，是实现整个电网调度自动化的基础条件。

由于协调控制系统是一个典型的多输入多输出系统，为了消除耦合作用对整个系统控制效果的影响，根据多变量过程控制系统解耦理论，首先要对控制系统进行解耦。

因此采用解耦理论对单元机组协调控制系统进行分析和设计是一个很重要的方向。

【3】由于高参数，大容量机组的迅速发展，装机容量也日益增多，因此对机组的自动化需求也日益提高。

与其他工业生产过程相比，电力生产过程更加要求保持生产的连续性，高度的安全性和经济性。

单元机组协调控制系统已成为大型单元机组普遍采用的一种控制系统，该系统把自动调节、逻辑控制、安全保护、监督管理融为一体，具有功能完善、技术先进、可靠性高等特点。

在工程应用中，单元机组协调控制系统是在常规机炉局部控制系统基础上发展起来的新型控制系统。

单元机组在处理负荷要求并同时维持机组主要运行参数的稳定这两个问题时，是将机炉作为一个整体来看待的，必须要考虑协调控制，共同响应外界负荷的需求。

它是一个复杂的多变量强耦合控制对象，存在着大滞后、多扰动、时变等特性。

目前新投产项目中国产机组所占比例越来越高，研究国产燃煤单元机组的生产特性，对于实现机组的协调控制，以及机组的安全、稳定、经济运行意义重大。

第一章火电厂燃煤机组简介1.1火电厂锅炉【10】锅炉是利用燃料或其他能源的热能，把水加热成为热水或蒸汽的机械设备。

锅炉包括锅和炉两大部分，锅的原义是指在火上加热的盛水容器，炉是指燃烧燃料的场所。

锅炉中产生的热水或蒸汽可直接为生产和生活提供所需要的热能，也可通过蒸汽动力装置转换为机械能，或再通过发电机将机械能转换为电能。

提供热水的锅炉称为热水锅炉，主要用于生活，工业生产中也有少量应用。

产生蒸汽的锅炉称为蒸汽锅炉，又叫蒸汽发生器，常简称为锅炉，是蒸汽动力装置的重要组成部分，多用于火电站、船舶、机车和工矿企业。