第十章 火力發(fā)電廠大型單元機(jī)組的自動(dòng)控制

1、過(guò)程控制過(guò)程控制 第十章第十章 火力發(fā)電廠大型單元機(jī)組的自動(dòng)控制火力發(fā)電廠大型單元機(jī)組的自動(dòng)控制10-1 大型單元機(jī)組的生產(chǎn)過(guò)程及其對(duì)控制的要求大型單元機(jī)組的生產(chǎn)過(guò)程及其對(duì)控制的要求10-2 單元機(jī)組負(fù)荷控制系統(tǒng)單元機(jī)組負(fù)荷控制系統(tǒng)10-3 燃燒過(guò)程的控制系統(tǒng)燃燒過(guò)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(guò)程控制過(guò)程控制 第十章第十章 火力發(fā)電廠大型單元機(jī)組的自動(dòng)控制火力發(fā)電廠大型單元機(jī)組的自動(dòng)控制10-1 大型單元機(jī)組的生產(chǎn)過(guò)程及其對(duì)控制的要求大型單元機(jī)組的生產(chǎn)過(guò)程及其對(duì)控制的要求 大型單元發(fā)電機(jī)組是由鍋爐、汽輪發(fā)電機(jī)和輔助設(shè)大型單元發(fā)

2、電機(jī)組是由鍋爐、汽輪發(fā)電機(jī)和輔助設(shè)備組成的龐大的設(shè)備群。鍋爐的產(chǎn)熱、汽機(jī)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(jī)的做功及發(fā)電機(jī)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(jī)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(cuò)，有上千個(gè)參數(shù)需要監(jiān)視、雜，設(shè)備眾多，管道縱橫交錯(cuò)，有上千個(gè)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(jì)性，因此，大型機(jī)組的自動(dòng)化水平受到特別的重和經(jīng)濟(jì)性，因此，大型機(jī)組的自動(dòng)化水平受到特別的重視。視。 過(guò)程控制過(guò)程控制 第十章第十章 火力發(fā)電廠大型單元機(jī)組的自動(dòng)控制火力發(fā)電

3、廠大型單元機(jī)組的自動(dòng)控制單元制機(jī)組單元制機(jī)組熱力發(fā)電過(guò)程熱力發(fā)電過(guò)程N(yùn)TPTH過(guò)程控制過(guò)程控制 第十章第十章 火力發(fā)電廠大型單元機(jī)組的自動(dòng)控制火力發(fā)電廠大型單元機(jī)組的自動(dòng)控制最重要的控制系統(tǒng)最重要的控制系統(tǒng) 單元機(jī)組負(fù)荷控制系統(tǒng)單元機(jī)組負(fù)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(guò)程控制過(guò)程控制 第十章第十章 火力發(fā)電廠大型單元機(jī)組的自動(dòng)控制火力發(fā)電廠大型單元機(jī)組的自動(dòng)控制10-2 單元機(jī)組負(fù)荷控制系統(tǒng)單元機(jī)組負(fù)荷控制系統(tǒng) 負(fù)荷控制系統(tǒng)的控制任務(wù)是：在保持主汽壓力負(fù)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(duì)機(jī)

4、組負(fù)荷的要求。穩(wěn)定的前提下，緊密跟蹤電網(wǎng)對(duì)機(jī)組負(fù)荷的要求。 負(fù)荷對(duì)象特性：負(fù)荷對(duì)象特性：NpTBVsNpTB過(guò)程控制過(guò)程控制 第十章第十章 火力發(fā)電廠大型單元機(jī)組的自動(dòng)控制火力發(fā)電廠大型單元機(jī)組的自動(dòng)控制GpB(s)Gp(s)GNB(s)GN(s)NpTBNpTB多變量對(duì)象多變量對(duì)象過(guò)程控制過(guò)程控制 第十章第十章 火力發(fā)電廠大型單元機(jī)組的自動(dòng)控制火力發(fā)電廠大型單元機(jī)組的自動(dòng)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(jī)）鍋爐跟蹤方式（爐跟機(jī)）特點(diǎn)：系統(tǒng)響應(yīng)速度快，但機(jī)組穩(wěn)定性差。特點(diǎn)：系統(tǒng)響應(yīng)速度快，但機(jī)組穩(wěn)定性差。鍋爐鍋爐汽

5、機(jī)汽機(jī)機(jī)調(diào)機(jī)調(diào)爐調(diào)爐調(diào)PTNB過(guò)程控制過(guò)程控制 第十章第十章 火力發(fā)電廠大型單元機(jī)組的自動(dòng)控制火力發(fā)電廠大型單元機(jī)組的自動(dòng)控制2. 汽機(jī)跟蹤方式（機(jī)跟爐）汽機(jī)跟蹤方式（機(jī)跟爐）GNB(s)GN(s)GpB(s)Gp(s)pTNBPIDPID特點(diǎn)：機(jī)組穩(wěn)定性好，特點(diǎn)：機(jī)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(jī)汽機(jī)機(jī)調(diào)機(jī)調(diào)爐調(diào)爐調(diào)PTNB過(guò)程控制過(guò)程控制 第十章第十章 火力發(fā)電廠大型單元機(jī)組的自動(dòng)控制火力發(fā)電廠大型單元機(jī)組的自動(dòng)控制3. 機(jī)爐協(xié)調(diào)方式機(jī)爐協(xié)調(diào)方式鍋爐鍋爐汽機(jī)汽機(jī)機(jī)調(diào)機(jī)調(diào)爐調(diào)爐調(diào)PTNBPSN0GpB(s)Gp(s)GNB(s)GN(s)NpTBPIDPID以爐

6、跟機(jī)為基礎(chǔ)的雙以爐跟機(jī)為基礎(chǔ)的雙向補(bǔ)償協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)向補(bǔ)償協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)過(guò)程控制過(guò)程控制 第十章第十章 火力發(fā)電廠大型單元機(jī)組的自動(dòng)控制火力發(fā)電廠大型單元機(jī)組的自動(dòng)控制以爐跟機(jī)為基礎(chǔ)的單向解耦協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)以爐跟機(jī)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(jī)控制器汽機(jī)控制器鍋爐鍋爐P0-PT汽機(jī)汽機(jī)_(a)過(guò)程控制過(guò)程控制 第十章第十章 火力發(fā)電廠大型單元機(jī)組的自動(dòng)控制火力發(fā)電廠大型單元機(jī)組的自動(dòng)控制以爐跟機(jī)為基礎(chǔ)的單向解耦協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)以爐跟機(jī)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(jī)控制器汽機(jī)控制器鍋爐鍋爐P0-PT

7、汽機(jī)汽機(jī)_PD(b)過(guò)程控制過(guò)程控制 第十章第十章 火力發(fā)電廠大型單元機(jī)組的自動(dòng)控制火力發(fā)電廠大型單元機(jī)組的自動(dòng)控制以機(jī)跟爐為基礎(chǔ)的單向解耦協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)以機(jī)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(jī)控制器汽機(jī)控制器鍋爐鍋爐汽汽機(jī)機(jī)(a)鍋爐控制器鍋爐控制器PN0-NE過(guò)程控制過(guò)程控制 第十章第十章 火力發(fā)電廠大型單元機(jī)組的自動(dòng)控制火力發(fā)電廠大型單元機(jī)組的自動(dòng)控制以機(jī)跟爐為基礎(chǔ)的單向解耦協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)以機(jī)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(jī)控制器汽機(jī)控制器鍋爐鍋爐汽汽機(jī)機(jī)鍋爐控制器鍋爐控制器PN0-NE1DDDKTSTS過(guò)程控制過(guò)程

8、控制 第十章第十章 火力發(fā)電廠大型單元機(jī)組的自動(dòng)控制火力發(fā)電廠大型單元機(jī)組的自動(dòng)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(jī)汽機(jī)過(guò)程控制過(guò)程控制 第十章第十章 火力發(fā)電廠大型單元機(jī)組的自動(dòng)控制火力發(fā)電廠大型單元機(jī)組的自動(dòng)控制10-3 燃燒過(guò)程的控制系統(tǒng)燃燒過(guò)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(guò)程的經(jīng)濟(jì)性；）保證燃燒過(guò)程的經(jīng)濟(jì)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(gè)子系統(tǒng)構(gòu)成：燃燒控制

9、系統(tǒng)由三個(gè)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(guò)程控制過(guò)程控制 第十章第十章 火力發(fā)電廠大型單元機(jī)組的自動(dòng)控制火力發(fā)電廠大型單元機(jī)組的自動(dòng)控制1. 汽壓調(diào)節(jié)對(duì)象的動(dòng)態(tài)特汽壓調(diào)節(jié)對(duì)象的動(dòng)態(tài)特性性gpdDpTB BpdDpTpTBVs自衡對(duì)象自衡對(duì)象過(guò)程控制過(guò)程控制 第十章第十章 火力發(fā)電廠大型單元機(jī)組的自動(dòng)控制火力發(fā)電廠大型單元機(jī)組的自動(dòng)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(jí)控制串級(jí)控制過(guò)程控制過(guò)程控制 第十章第十章 火力發(fā)電廠大型單元機(jī)組的自動(dòng)控制火力發(fā)電廠大

10、型單元機(jī)組的自動(dòng)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(guò)程控制過(guò)程控制 第十章第十章 火力發(fā)電廠大型單元機(jī)組的自動(dòng)控制火力發(fā)電廠大型單元機(jī)組的自動(dòng)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(guò)程控制過(guò)程控制 第十章第十章 火力發(fā)電廠大型單元機(jī)組的自動(dòng)控制火力發(fā)電廠大型單元機(jī)組的自動(dòng)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(guò)程控制過(guò)

11、程控制 第十章第十章 火力發(fā)電廠大型單元機(jī)組的自動(dòng)控制火力發(fā)電廠大型單元機(jī)組的自動(dòng)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(guò)程控制過(guò)程控制 第十章第十章 火力發(fā)電廠大型單元機(jī)組的自動(dòng)控制火力發(fā)電廠大型單元機(jī)組的自動(dòng)控制過(guò)程控制過(guò)程控制 第十章第十章 火力發(fā)電廠大型單元機(jī)組的自動(dòng)控制火力發(fā)電廠大型單元機(jī)組的自動(dòng)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(guò)程控制過(guò)程控制 第十章第十章 火力發(fā)電廠大型單元機(jī)組的自動(dòng)控制火力發(fā)電廠大型單元機(jī)組的自動(dòng)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(guò)程控制過(guò)程控制 第十章第十章 火力發(fā)電廠大型單元機(jī)組的自動(dòng)控制火力發(fā)電廠大型單元機(jī)組的自動(dòng)控制采用熱量信號(hào)的燃燒控制系統(tǒng)采用熱量信號(hào)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(guò)程控制過(guò)程控制 第十章第十章 火力發(fā)電廠大型單元機(jī)組的自動(dòng)控制火力發(fā)電廠大型單元機(jī)組的自動(dòng)控制PPOPIPrIPIf(x)PI/nf(x)PIAP

13、IPIKPIPIP P1_速度級(jí)壓力速度級(jí)壓力n給煤機(jī)轉(zhuǎn)速給煤機(jī)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(jī)溫度磨煤機(jī)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(jī)轉(zhuǎn)數(shù)為反饋信號(hào)的燃燒控制系統(tǒng)給煤機(jī)轉(zhuǎn)數(shù)為反饋信號(hào)的燃燒控制系統(tǒng)V給煤機(jī)轉(zhuǎn)速指令給煤機(jī)轉(zhuǎn)速指令過(guò)程控制過(guò)程控制 第十章第十章 火力發(fā)電廠大型單元機(jī)組的自動(dòng)控制火力發(fā)電廠大型單元機(jī)組的自動(dòng)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(dòng)態(tài)特性動(dòng)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(guò)程控制過(guò)程控制 第十章第十章 火力發(fā)電廠大型單元機(jī)組的自動(dòng)控制火力發(fā)電廠大型單元機(jī)組的自動(dòng)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(diǎn)：結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，但虛假水位將導(dǎo)致系統(tǒng)振特點(diǎn)：結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，但虛假水位將導(dǎo)致系統(tǒng)振蕩加劇。蕩加劇。過(guò)程控制過(guò)程控制 第十章第十章 火力發(fā)電廠大型單元機(jī)組的自動(dòng)控制火力發(fā)電廠大型單元機(jī)組的自動(dòng)控制3. 雙沖量比值控制雙沖量比值控制HWD特點(diǎn)：可有效克服虛假水位，長(zhǎng)時(shí)間特點(diǎn)：可有效克服虛假水位，長(zhǎng)時(shí)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(jī)構(gòu)調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)WD+-控制系統(tǒng)原理圖控制系統(tǒng)原理圖K1K2過(guò)程控制過(guò)程控制 第十章第十章 火力發(fā)電廠大型單元機(jī)組的自動(dòng)控制火力發(fā)電廠大型單元機(jī)組的自動(dòng)控制4. 單級(jí)三沖量控制單級(jí)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(jī)構(gòu)調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)WD+-KWGp(s)HH0KHKD特點(diǎn)：具有單沖量和雙沖量控制的優(yōu)點(diǎn)，但對(duì)比值參特點(diǎn)：具有單沖量和雙沖量控制的優(yōu)點(diǎn)，但對(duì)比值參數(shù)要求嚴(yán)格。數(shù)要求嚴(yán)格。過(guò)程控制過(guò)程控制 第十章第十章 火力發(fā)電廠大型單元機(jī)組的自動(dòng)控制火力發(fā)電廠大型單元機(jī)組的自動(dòng)控制5. 串級(jí)三沖量控制串級(jí)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(guò)程控制過(guò)程控制 第十章第十章 火力發(fā)電廠大型單元機(jī)組的自動(dòng)控制火力發(fā)電廠大型單元機(jī)組的自動(dòng)控制10-5 蒸汽溫度控制系統(tǒng)蒸汽溫度控制系統(tǒng)1. 動(dòng)態(tài)特性動(dòng)態(tài)特性wD、QTT自衡的慢對(duì)象自衡的慢對(duì)象過(guò)程控制過(guò)程控制