第十章 火力發(fā)電廠大型單元機組的自動控制

1、過程控制過程控制 第十章第十章 火力發(fā)電廠大型單元機組的自動控制火力發(fā)電廠大型單元機組的自動控制10-1 大型單元機組的生產(chǎn)過程及其對控制的要求大型單元機組的生產(chǎn)過程及其對控制的要求10-2 單元機組負荷控制系統(tǒng)單元機組負荷控制系統(tǒng)10-3 燃燒過程的控制系統(tǒng)燃燒過程的控制系統(tǒng)10-4 鍋爐給水控制系統(tǒng)鍋爐給水控制系統(tǒng)10-5 蒸汽溫度控制系統(tǒng)蒸汽溫度控制系統(tǒng)過程控制過程控制 第十章第十章 火力發(fā)電廠大型單元機組的自動控制火力發(fā)電廠大型單元機組的自動控制10-1 大型單元機組的生產(chǎn)過程及其對控制的要求大型單元機組的生產(chǎn)過程及其對控制的要求 大型單元發(fā)電機組是由鍋爐、汽輪發(fā)電機和輔助設(shè)大型單元發(fā)

2、電機組是由鍋爐、汽輪發(fā)電機和輔助設(shè)備組成的龐大的設(shè)備群。鍋爐的產(chǎn)熱、汽機的做功及發(fā)備組成的龐大的設(shè)備群。鍋爐的產(chǎn)熱、汽機的做功及發(fā)電機的發(fā)電協(xié)調(diào)配合完成發(fā)電生產(chǎn)。由于其工藝流程復(fù)電機的發(fā)電協(xié)調(diào)配合完成發(fā)電生產(chǎn)。由于其工藝流程復(fù)雜，設(shè)備眾多，管道縱橫交錯，有上千個參數(shù)需要監(jiān)視、雜，設(shè)備眾多，管道縱橫交錯，有上千個參數(shù)需要監(jiān)視、操作或控制，而且電能生產(chǎn)還要求有高度的安全可靠性操作或控制，而且電能生產(chǎn)還要求有高度的安全可靠性和經(jīng)濟性，因此，大型機組的自動化水平受到特別的重和經(jīng)濟性，因此，大型機組的自動化水平受到特別的重視。視。 過程控制過程控制 第十章第十章 火力發(fā)電廠大型單元機組的自動控制火力發(fā)電

3、廠大型單元機組的自動控制單元制機組單元制機組熱力發(fā)電過程熱力發(fā)電過程NTPTH過程控制過程控制 第十章第十章 火力發(fā)電廠大型單元機組的自動控制火力發(fā)電廠大型單元機組的自動控制最重要的控制系統(tǒng)最重要的控制系統(tǒng) 單元機組負荷控制系統(tǒng)單元機組負荷控制系統(tǒng) 燃燒控制系統(tǒng)燃燒控制系統(tǒng) 汽包水位控制系統(tǒng)汽包水位控制系統(tǒng)1. 汽溫控制系統(tǒng)汽溫控制系統(tǒng)過程控制過程控制 第十章第十章 火力發(fā)電廠大型單元機組的自動控制火力發(fā)電廠大型單元機組的自動控制10-2 單元機組負荷控制系統(tǒng)單元機組負荷控制系統(tǒng) 負荷控制系統(tǒng)的控制任務(wù)是：在保持主汽壓力負荷控制系統(tǒng)的控制任務(wù)是：在保持主汽壓力PT穩(wěn)定的前提下，緊密跟蹤電網(wǎng)對機

4、組負荷的要求。穩(wěn)定的前提下，緊密跟蹤電網(wǎng)對機組負荷的要求。 負荷對象特性：負荷對象特性：NpTBVsNpTB過程控制過程控制 第十章第十章 火力發(fā)電廠大型單元機組的自動控制火力發(fā)電廠大型單元機組的自動控制GpB(s)Gp(s)GNB(s)GN(s)NpTBNpTB多變量對象多變量對象過程控制過程控制 第十章第十章 火力發(fā)電廠大型單元機組的自動控制火力發(fā)電廠大型單元機組的自動控制控制方案：控制方案：GpB(s)Gp(s)GNB(s)GN(s)NpTBPIDPID1. 鍋爐跟蹤方式（爐跟機）鍋爐跟蹤方式（爐跟機）特點：系統(tǒng)響應(yīng)速度快，但機組穩(wěn)定性差。特點：系統(tǒng)響應(yīng)速度快，但機組穩(wěn)定性差。鍋爐鍋爐汽

5、機汽機機調(diào)機調(diào)爐調(diào)爐調(diào)PTNB過程控制過程控制 第十章第十章 火力發(fā)電廠大型單元機組的自動控制火力發(fā)電廠大型單元機組的自動控制2. 汽機跟蹤方式（機跟爐）汽機跟蹤方式（機跟爐）GNB(s)GN(s)GpB(s)Gp(s)pTNBPIDPID特點：機組穩(wěn)定性好，特點：機組穩(wěn)定性好， 但系統(tǒng)響應(yīng)速度慢。但系統(tǒng)響應(yīng)速度慢。鍋爐鍋爐汽機汽機機調(diào)機調(diào)爐調(diào)爐調(diào)PTNB過程控制過程控制 第十章第十章 火力發(fā)電廠大型單元機組的自動控制火力發(fā)電廠大型單元機組的自動控制3. 機爐協(xié)調(diào)方式機爐協(xié)調(diào)方式鍋爐鍋爐汽機汽機機調(diào)機調(diào)爐調(diào)爐調(diào)PTNBPSN0GpB(s)Gp(s)GNB(s)GN(s)NpTBPIDPID以爐

6、跟機為基礎(chǔ)的雙以爐跟機為基礎(chǔ)的雙向補償協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)向補償協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)過程控制過程控制 第十章第十章 火力發(fā)電廠大型單元機組的自動控制火力發(fā)電廠大型單元機組的自動控制以爐跟機為基礎(chǔ)的單向解耦協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)以爐跟機為基礎(chǔ)的單向解耦協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)+BTPT_+_NE+ N0鍋爐控制器鍋爐控制器P0汽機控制器汽機控制器鍋爐鍋爐P0-PT汽機汽機_(a)過程控制過程控制 第十章第十章 火力發(fā)電廠大型單元機組的自動控制火力發(fā)電廠大型單元機組的自動控制以爐跟機為基礎(chǔ)的單向解耦協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)以爐跟機為基礎(chǔ)的單向解耦協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)+BTPT_+_NE+ N0鍋爐控制器鍋爐控制器P0汽機控制器汽機控制器鍋爐鍋爐P0-PT

7、汽機汽機_PD(b)過程控制過程控制 第十章第十章 火力發(fā)電廠大型單元機組的自動控制火力發(fā)電廠大型單元機組的自動控制以機跟爐為基礎(chǔ)的單向解耦協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)以機跟爐為基礎(chǔ)的單向解耦協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)_+BTPT_NE+ N0P0汽機控制器汽機控制器鍋爐鍋爐汽汽機機(a)鍋爐控制器鍋爐控制器PN0-NE過程控制過程控制 第十章第十章 火力發(fā)電廠大型單元機組的自動控制火力發(fā)電廠大型單元機組的自動控制以機跟爐為基礎(chǔ)的單向解耦協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)以機跟爐為基礎(chǔ)的單向解耦協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)+PD(b)_+BTPT_NE+ N0P0汽機控制器汽機控制器鍋爐鍋爐汽汽機機鍋爐控制器鍋爐控制器PN0-NE1DDDKTSTS過程控制過程

8、控制 第十章第十章 火力發(fā)電廠大型單元機組的自動控制火力發(fā)電廠大型單元機組的自動控制直接平衡協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)直接平衡協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)DPP0DPIN0NE鍋爐鍋爐 +P1PT_BIIT_+汽機汽機過程控制過程控制 第十章第十章 火力發(fā)電廠大型單元機組的自動控制火力發(fā)電廠大型單元機組的自動控制10-3 燃燒過程的控制系統(tǒng)燃燒過程的控制系統(tǒng)燃燒控制的基本任務(wù)：燃燒控制的基本任務(wù)：（1）維持蒸汽壓力穩(wěn)定；）維持蒸汽壓力穩(wěn)定；燃料控制燃料控制（2）保證燃燒過程的經(jīng)濟性；）保證燃燒過程的經(jīng)濟性；送風(fēng)控制送風(fēng)控制（3）維持爐膛壓力穩(wěn)定；）維持爐膛壓力穩(wěn)定； 引風(fēng)控制引風(fēng)控制 燃燒控制系統(tǒng)由三個子系統(tǒng)構(gòu)成：燃燒控制

9、系統(tǒng)由三個子系統(tǒng)構(gòu)成：燃料控制、送風(fēng)控制、引風(fēng)控制。燃料控制、送風(fēng)控制、引風(fēng)控制。過程控制過程控制 第十章第十章 火力發(fā)電廠大型單元機組的自動控制火力發(fā)電廠大型單元機組的自動控制1. 汽壓調(diào)節(jié)對象的動態(tài)特汽壓調(diào)節(jié)對象的動態(tài)特性性gpdDpTB BpdDpTpTBVs自衡對象自衡對象過程控制過程控制 第十章第十章 火力發(fā)電廠大型單元機組的自動控制火力發(fā)電廠大型單元機組的自動控制2. 燃料控制系統(tǒng)燃料控制系統(tǒng) PIPIGp(s)GD(s)P0PTDBB控制系統(tǒng)原理圖控制系統(tǒng)原理圖控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖串級控制串級控制過程控制過程控制 第十章第十章 火力發(fā)電廠大型單元機組的自動控制火力發(fā)電廠大

10、型單元機組的自動控制控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖控制系統(tǒng)原理圖控制系統(tǒng)原理圖 PIPIGp(s)GD(s)P0PTDBd/dtBPb燃燒燃燒品種品種n1ni過程控制過程控制 第十章第十章 火力發(fā)電廠大型單元機組的自動控制火力發(fā)電廠大型單元機組的自動控制TPTPIGp(s)GD(s)P0DBd/dtd/dtPb控制系統(tǒng)原理圖控制系統(tǒng)原理圖控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖過程控制過程控制 第十章第十章 火力發(fā)電廠大型單元機組的自動控制火力發(fā)電廠大型單元機組的自動控制3. 送風(fēng)控制系統(tǒng)送風(fēng)控制系統(tǒng) PIKGp(s)VBVV控制系統(tǒng)原理圖控制系統(tǒng)原理圖控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖比值控制比值控制過程控制過

11、程控制 第十章第十章 火力發(fā)電廠大型單元機組的自動控制火力發(fā)電廠大型單元機組的自動控制控制系統(tǒng)原理圖控制系統(tǒng)原理圖控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖V PIGp(s)VBVKD燃料品種燃料品種過程控制過程控制 第十章第十章 火力發(fā)電廠大型單元機組的自動控制火力發(fā)電廠大型單元機組的自動控制過程控制過程控制 第十章第十章 火力發(fā)電廠大型單元機組的自動控制火力發(fā)電廠大型單元機組的自動控制B控制系統(tǒng)原理圖控制系統(tǒng)原理圖控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖 PIO2Gp2(s)DGp1(s)V PIf(x)f(x)B過程控制過程控制 第十章第十章 火力發(fā)電廠大型單元機組的自動控制火力發(fā)電廠大型單元機組的自動控制4.引

12、風(fēng)控制系統(tǒng)引風(fēng)控制系統(tǒng) PI f(x)AFpv0pv+-+GGp(s)AF PIpvF(x)pv0控制系統(tǒng)原理圖控制系統(tǒng)原理圖控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖前饋前饋反饋控制反饋控制過程控制過程控制 第十章第十章 火力發(fā)電廠大型單元機組的自動控制火力發(fā)電廠大型單元機組的自動控制采用熱量信號的燃燒控制系統(tǒng)采用熱量信號的燃燒控制系統(tǒng)PIddtf(x)PIf1(x)PIf2(x)PIPI_+QrPTDDPbQ2PfV VGVB變比例帶變比例帶PTsPf0+_過程控制過程控制 第十章第十章 火力發(fā)電廠大型單元機組的自動控制火力發(fā)電廠大型單元機組的自動控制PPOPIPrIPIf(x)PI/nf(x)PIAP

13、IPIKPIPIP P1_速度級壓力速度級壓力n給煤機轉(zhuǎn)速給煤機轉(zhuǎn)速Vm1磨一次風(fēng)磨一次風(fēng)量量送風(fēng)量送風(fēng)量O2%P1_+IBPfPfo一 次 風(fēng)一 次 風(fēng)溫溫Qm1Vm1磨煤機溫度磨煤機溫度n0m0Pv1mPv10n燃油量燃油量_一次風(fēng)壓一次風(fēng)壓B0VGVm1VrV1V2給煤量給煤量送風(fēng)量送風(fēng)量引風(fēng)量引風(fēng)量磨一次磨一次風(fēng)量風(fēng)量熱風(fēng)量熱風(fēng)量一次一次風(fēng)量風(fēng)量層燃料層燃料風(fēng)量風(fēng)量給煤機轉(zhuǎn)數(shù)為反饋信號的燃燒控制系統(tǒng)給煤機轉(zhuǎn)數(shù)為反饋信號的燃燒控制系統(tǒng)V給煤機轉(zhuǎn)速指令給煤機轉(zhuǎn)速指令過程控制過程控制 第十章第十章 火力發(fā)電廠大型單元機組的自動控制火力發(fā)電廠大型單元機組的自動控制10-4 鍋爐給水控制系統(tǒng)鍋爐

14、給水控制系統(tǒng)1. 動態(tài)特性動態(tài)特性wDHH非自衡，虛假水位非自衡，虛假水位氣泡體積變化造成虛假水位氣泡體積變化造成虛假水位過程控制過程控制 第十章第十章 火力發(fā)電廠大型單元機組的自動控制火力發(fā)電廠大型單元機組的自動控制2. 單沖量控制單沖量控制HWDGc(s)Gp(s)HH0+-控制系統(tǒng)原理圖控制系統(tǒng)原理圖特點：結(jié)構(gòu)簡單，但虛假水位將導(dǎo)致系統(tǒng)振特點：結(jié)構(gòu)簡單，但虛假水位將導(dǎo)致系統(tǒng)振蕩加劇。蕩加劇。過程控制過程控制 第十章第十章 火力發(fā)電廠大型單元機組的自動控制火力發(fā)電廠大型單元機組的自動控制3. 雙沖量比值控制雙沖量比值控制HWD特點：可有效克服虛假水位，長時間特點：可有效克服虛假水位，長時間

15、D與與W的的偏差將導(dǎo)致水位大偏差偏差將導(dǎo)致水位大偏差流量調(diào)節(jié)流量調(diào)節(jié)調(diào)節(jié)機構(gòu)調(diào)節(jié)機構(gòu)WD+-控制系統(tǒng)原理圖控制系統(tǒng)原理圖K1K2過程控制過程控制 第十章第十章 火力發(fā)電廠大型單元機組的自動控制火力發(fā)電廠大型單元機組的自動控制4. 單級三沖量控制單級三沖量控制控制系統(tǒng)原理圖控制系統(tǒng)原理圖調(diào)節(jié)調(diào)節(jié)調(diào)節(jié)機構(gòu)調(diào)節(jié)機構(gòu)WD+-KWGp(s)HH0KHKD特點：具有單沖量和雙沖量控制的優(yōu)點，但對比值參特點：具有單沖量和雙沖量控制的優(yōu)點，但對比值參數(shù)要求嚴格。數(shù)要求嚴格。過程控制過程控制 第十章第十章 火力發(fā)電廠大型單元機組的自動控制火力發(fā)電廠大型單元機組的自動控制5. 串級三沖量控制串級三沖量控制HWD PI PIWDHH0控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖過程控制過程控制 第十章第十章 火力發(fā)電廠大型單元機組的自動控制火力發(fā)電廠大型單元機組的自動控制10-5 蒸汽溫度控制系統(tǒng)蒸汽溫度控制系統(tǒng)1. 動態(tài)特性動態(tài)特性wD、QTT自衡的慢對象自衡的慢對象過程控制過程控制