單元機組協(xié)調(diào)控制

1、2022-6-16單元機組協(xié)調(diào)控制12022-6-16單元機組協(xié)調(diào)控制2內(nèi)容要點內(nèi)容要點F基本概念基本概念F單元機組受控對象的動態(tài)特性單元機組受控對象的動態(tài)特性 F機爐協(xié)調(diào)控制的基本形式機爐協(xié)調(diào)控制的基本形式 F負荷指令管理及機組局部故障處理邏輯負荷指令管理及機組局部故障處理邏輯 FCCSCCS與與 DEHDEH的接口問題的接口問題F信號動態(tài)校正及滑壓補償信號動態(tài)校正及滑壓補償 2022-6-16單元機組協(xié)調(diào)控制31 1 基本概念基本概念 2022-6-16單元機組協(xié)調(diào)控制41.1 單元制機組單元制機組指由一臺鍋爐和一臺汽輪發(fā)電機組構(gòu)成的電力生產(chǎn)設(shè)備整體。指由一臺鍋爐和一臺汽輪發(fā)電機組構(gòu)成的電

2、力生產(chǎn)設(shè)備整體。特點：特點：在電網(wǎng)中作為相對獨立的單元，其優(yōu)點是在電網(wǎng)中作為相對獨立的單元，其優(yōu)點是 (1)(1)運行、調(diào)度靈活運行、調(diào)度靈活(2)(2)熱效率高熱效率高(3)(3)便于電站設(shè)計和擴建。便于電站設(shè)計和擴建。 2022-6-16單元機組協(xié)調(diào)控制51.2 協(xié)調(diào)控制的基本概念協(xié)調(diào)控制的基本概念(1)(1)大系統(tǒng)：大系統(tǒng)： 由若干相互關(guān)聯(lián)子系統(tǒng)組成的復(fù)雜系統(tǒng)。由若干相互關(guān)聯(lián)子系統(tǒng)組成的復(fù)雜系統(tǒng)。 (2)(2)協(xié)調(diào)控制：協(xié)調(diào)控制： 從大系統(tǒng)理論出發(fā)，是一種解決大系統(tǒng)控制問題的基本策略。從大系統(tǒng)理論出發(fā)，是一種解決大系統(tǒng)控制問題的基本策略。 分解：分解： 把大系統(tǒng)化為若干子系統(tǒng)，進行分塊處

3、理把大系統(tǒng)化為若干子系統(tǒng)，進行分塊處理 與控制，求得各子系統(tǒng)的局部最優(yōu)解；與控制，求得各子系統(tǒng)的局部最優(yōu)解； 協(xié)調(diào)：協(xié)調(diào)： 從系統(tǒng)的全局出發(fā)，合理地調(diào)整各子系統(tǒng)從系統(tǒng)的全局出發(fā)，合理地調(diào)整各子系統(tǒng) 之間的關(guān)系，求得各子系統(tǒng)之間的和諧與之間的關(guān)系，求得各子系統(tǒng)之間的和諧與 統(tǒng)一，進而得到整個大系統(tǒng)的最優(yōu)解。統(tǒng)一，進而得到整個大系統(tǒng)的最優(yōu)解。 遞階結(jié)構(gòu)遞階結(jié)構(gòu) 說明：說明： 協(xié)調(diào)與管理、決策密不可分。協(xié)調(diào)與管理、決策密不可分。 協(xié)調(diào)的過程是多目標(biāo)決策的過程，也是協(xié)調(diào)的過程是多目標(biāo)決策的過程，也是一個全局優(yōu)化的過程。一個全局優(yōu)化的過程。但是協(xié)調(diào)并不等同但是協(xié)調(diào)并不等同于最優(yōu)化，而是比最優(yōu)化更為復(fù)雜的

4、一個于最優(yōu)化，而是比最優(yōu)化更為復(fù)雜的一個理論問題。理論問題。 無完善的協(xié)調(diào)理論體系。無完善的協(xié)調(diào)理論體系。 協(xié)調(diào)控制的基本思想已廣為傳播協(xié)調(diào)控制的基本思想已廣為傳播. .2022-6-16單元機組協(xié)調(diào)控制61.3 單元機組負荷控制的特點單元機組負荷控制的特點 維持兩個能量平衡維持兩個能量平衡 單元機組與外部電網(wǎng)之間的供求平衡單元機組與外部電網(wǎng)之間的供求平衡 （功率）（功率） 單元機組內(nèi)部鍋爐與汽機之間的供求平衡單元機組內(nèi)部鍋爐與汽機之間的供求平衡 （機前壓力）（機前壓力） 鍋爐與汽輪發(fā)電機的動態(tài)特性存在著很大差異鍋爐與汽輪發(fā)電機的動態(tài)特性存在著很大差異, ,（1 1）汽輪發(fā)電機對負荷請求響應(yīng)快

5、，（快速特性）汽輪發(fā)電機對負荷請求響應(yīng)快，（快速特性）（2 2）鍋爐對負荷請求響應(yīng)慢）鍋爐對負荷請求響應(yīng)慢 （慢特性）（慢特性）2022-6-16單元機組協(xié)調(diào)控制71.4 單元機組協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)概述單元機組協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)概述 1.4.1 1.4.1 常規(guī)的機爐控制系統(tǒng)回顧常規(guī)的機爐控制系統(tǒng)回顧 由一系列相對獨立的局部控制回路組成，結(jié)構(gòu)簡單，功能單一，適應(yīng)機組由一系列相對獨立的局部控制回路組成，結(jié)構(gòu)簡單，功能單一，適應(yīng)機組不同運行方式和工況能力也教差。不同運行方式和工況能力也教差。 難點：難點： 鍋爐與汽輪發(fā)電機的動態(tài)特性存在著很大差異鍋爐與汽輪發(fā)電機的動態(tài)特性存在著很大差異, ,1.4.2 1.4

6、.2 單元機組協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)單元機組協(xié)調(diào)控制系統(tǒng) （1 1）定義）定義 單元機組協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)：在單元機組中，使鍋爐與汽輪單元機組協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)：在單元機組中，使鍋爐與汽輪發(fā)電機互相配合，共同適應(yīng)外界負荷的需求，同時又保發(fā)電機互相配合，共同適應(yīng)外界負荷的需求，同時又保證機組的安全運行的自動控制系統(tǒng)稱為單元機組協(xié)調(diào)控證機組的安全運行的自動控制系統(tǒng)稱為單元機組協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)。制系統(tǒng)。 負荷指令概念：負荷指令概念： 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)：系統(tǒng)結(jié)構(gòu)： 二級遞階結(jié)構(gòu)二級遞階結(jié)構(gòu) （2 2）單元機組協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)組成：）單元機組協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)組成： 上位協(xié)調(diào)級（單元機組主控系統(tǒng)）上位協(xié)調(diào)級（單元機組主控系統(tǒng)）局部控制級局部控制級

7、 被控對象被控對象 2022-6-16單元機組協(xié)調(diào)控制81.5 機爐協(xié)調(diào)控制的基本任務(wù)、功能、設(shè)計原則機爐協(xié)調(diào)控制的基本任務(wù)、功能、設(shè)計原則 1.5.11.5.1 基本要求基本要求 保持調(diào)節(jié)機構(gòu)的穩(wěn)定運行（調(diào)節(jié)動作不應(yīng)過分頻繁和過分超調(diào)）保持調(diào)節(jié)機構(gòu)的穩(wěn)定運行（調(diào)節(jié)動作不應(yīng)過分頻繁和過分超調(diào)） （2 2）保證機組運行安全）保證機組運行安全 事故保護。事故發(fā)生時，事故保護。事故發(fā)生時，在保證設(shè)備安全的前提下，不致使機組全停。在保證設(shè)備安全的前提下，不致使機組全停。（3 3）對允許滑壓運行的機組，系統(tǒng)應(yīng)能滿足定、滑壓不同運行方式的需要。）對允許滑壓運行的機組，系統(tǒng)應(yīng)能滿足定、滑壓不同運行方式的需要

8、。 （4 4）便于運行人員的干預(yù)，如進行運行方式的切換，）便于運行人員的干預(yù)，如進行運行方式的切換，A/M A/M 切換。切換。 （1 1）機組并網(wǎng)運行時）機組并網(wǎng)運行時 滿足電網(wǎng)對機組負荷的需求，并具有較高的負荷適應(yīng)能力。滿足電網(wǎng)對機組負荷的需求，并具有較高的負荷適應(yīng)能力。 保持機組本身的運行參數(shù)在允許的范圍內(nèi)。（系統(tǒng)穩(wěn)定裕量大，能克服內(nèi)外擾）保持機組本身的運行參數(shù)在允許的范圍內(nèi)。（系統(tǒng)穩(wěn)定裕量大，能克服內(nèi)外擾） 自動保護。自動保護。防患于未然，當(dāng)主機或主要輔助設(shè)備故障時，應(yīng)自動采取相應(yīng)的措施防患于未然，當(dāng)主機或主要輔助設(shè)備故障時，應(yīng)自動采取相應(yīng)的措施 把故障限制在最小的范圍之內(nèi)把故障限制在

9、最小的范圍之內(nèi) 負荷變更時。變更幅度和速度必須限制在安全允許的范圍。負荷變更時。變更幅度和速度必須限制在安全允許的范圍。 2022-6-16單元機組協(xié)調(diào)控制91.5 機爐協(xié)調(diào)控制的基本任務(wù)、功能、設(shè)計原則機爐協(xié)調(diào)控制的基本任務(wù)、功能、設(shè)計原則（續(xù)）（續(xù)） 1.5.2 1.5.2 功能功能 接收中調(diào)來的負荷指令信號（接收中調(diào)來的負荷指令信號（ADSADS），實現(xiàn)自動發(fā)電控制（），實現(xiàn)自動發(fā)電控制（AGCAGC） 快速滿足電網(wǎng)負荷變化的要求，并能保證單元機組本身運行的穩(wěn)定快速滿足電網(wǎng)負荷變化的要求，并能保證單元機組本身運行的穩(wěn)定 機組能在較大的負荷范圍內(nèi)自動運行，有一定的負荷調(diào)整能力機組能在較大的

10、負荷范圍內(nèi)自動運行，有一定的負荷調(diào)整能力 能根據(jù)機組的運行工況及輔機狀態(tài)選擇有效的控制策略，并實現(xiàn)無擾切換能根據(jù)機組的運行工況及輔機狀態(tài)選擇有效的控制策略，并實現(xiàn)無擾切換 完善的邏輯控制回路，具有處理意外事件的能力（可測的與非可測的）完善的邏輯控制回路，具有處理意外事件的能力（可測的與非可測的） 具有具有方便、簡潔的運行人員接口。方便、簡潔的運行人員接口。 2022-6-16單元機組協(xié)調(diào)控制101.6 單元機組主控系統(tǒng)單元機組主控系統(tǒng) 上述要求及功能均由上述要求及功能均由單元機組主控系統(tǒng)來實現(xiàn)單元機組主控系統(tǒng)來實現(xiàn) 組成：組成： 負荷指令管理中心負荷指令管理中心 機爐協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)機爐協(xié)調(diào)控制系

11、統(tǒng)相應(yīng)的邏輯控制系統(tǒng)相應(yīng)的邏輯控制系統(tǒng) （1 1）負荷指令管理中心）負荷指令管理中心 作用：作用：基本出發(fā)點：基本出發(fā)點： 框圖：框圖： 2022-6-16單元機組協(xié)調(diào)控制111.6 單元機組主控系統(tǒng)單元機組主控系統(tǒng)( (續(xù)）續(xù)） 控制系統(tǒng)框圖：控制系統(tǒng)框圖： 汽包鍋爐簡化控制模型汽包鍋爐簡化控制模型 直流鍋爐簡化控制模型直流鍋爐簡化控制模型 說明：主蒸汽壓力的引入，說明：主蒸汽壓力的引入，？ 汽包鍋爐簡化控制模型汽包鍋爐簡化控制模型 在保證燃水比的前提下，直流鍋爐簡化控制模型在保證燃水比的前提下，直流鍋爐簡化控制模型 2022-6-16單元機組協(xié)調(diào)控制121.7 機爐協(xié)調(diào)控制是機組安全經(jīng)濟運

12、行的基礎(chǔ)機爐協(xié)調(diào)控制是機組安全經(jīng)濟運行的基礎(chǔ) 在運行控制方面，協(xié)調(diào)控制是科學(xué)地把機、爐、電作為一個整體來控制的，調(diào)整、在運行控制方面，協(xié)調(diào)控制是科學(xué)地把機、爐、電作為一個整體來控制的，調(diào)整、 操作準確及時，運行參數(shù)變化小，機組運行穩(wěn)定；操作準確及時，運行參數(shù)變化小，機組運行穩(wěn)定； 當(dāng)鍋爐或汽機發(fā)生局部異常而自動退出時，可自動轉(zhuǎn)入當(dāng)鍋爐或汽機發(fā)生局部異常而自動退出時，可自動轉(zhuǎn)入“爐跟機爐跟機”或或“機跟爐機跟爐”方式自動運行，防止事態(tài)擴大，有利于運行人員分析、排除故障；方式自動運行，防止事態(tài)擴大，有利于運行人員分析、排除故障； 機組升降負荷采用負荷變化率控制，避免了負荷變化過快而產(chǎn)生不容許的熱應(yīng)

13、力，保機組升降負荷采用負荷變化率控制，避免了負荷變化過快而產(chǎn)生不容許的熱應(yīng)力，保證了機組的使用壽命；證了機組的使用壽命； 有較完善的監(jiān)控保護功能。有較完善的監(jiān)控保護功能。 采用協(xié)調(diào)控制，改善了機組的負荷響應(yīng)特性，遲延小、跟蹤速度快。采用協(xié)調(diào)控制，改善了機組的負荷響應(yīng)特性，遲延小、跟蹤速度快。 協(xié)調(diào)控制使機組方便地與協(xié)調(diào)控制使機組方便地與ADSADS接口，減小了中調(diào)指令與機組負荷變化的中間人為環(huán)節(jié)，有接口，減小了中調(diào)指令與機組負荷變化的中間人為環(huán)節(jié)，有利于滿足電網(wǎng)自動調(diào)頻對機組的要求，提高電網(wǎng)質(zhì)量和整個電力生產(chǎn)的經(jīng)濟性。利于滿足電網(wǎng)自動調(diào)頻對機組的要求，提高電網(wǎng)質(zhì)量和整個電力生產(chǎn)的經(jīng)濟性。 20

14、22-6-16單元機組協(xié)調(diào)控制132 單元機組受控對象的動態(tài)特性單元機組受控對象的動態(tài)特性 2.1 2.1 對機組特性的認識對機組特性的認識 2.2 2.2 單元機組動態(tài)特性的特點單元機組動態(tài)特性的特點 2.3 2.3 影響單元機組負荷響應(yīng)的主要因素影響單元機組負荷響應(yīng)的主要因素 2022-6-16單元機組協(xié)調(diào)控制142.1 對機組特性的認識對機組特性的認識 -機爐協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)設(shè)計中的幾個關(guān)鍵問題之一機爐協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)設(shè)計中的幾個關(guān)鍵問題之一 假設(shè)假設(shè)2 2：考慮單元機組在額定工況下的小擾動特性，即作線性系統(tǒng)處理；考慮單元機組在額定工況下的小擾動特性，即作線性系統(tǒng)處理； 假設(shè)假設(shè)1 1： 模型結(jié)

15、構(gòu)保持不變，負荷變化只是引起某些模型參數(shù)（如靜態(tài)增益、模型結(jié)構(gòu)保持不變，負荷變化只是引起某些模型參數(shù)（如靜態(tài)增益、時間常數(shù)等）的改變時間常數(shù)等）的改變 假設(shè)假設(shè)3 3：把分布的傳熱過程和管道阻力視為集中傳熱、集中管道阻力，把分布的傳熱過程和管道阻力視為集中傳熱、集中管道阻力，即作集中參數(shù)處理即作集中參數(shù)處理( )( )( )TPsY sN s( )( )( )B sU ss( )( )( )( )( )PBPNBNGsGsG sGsGs( )( )( )Y sG s U s設(shè)輸入為設(shè)輸入為 U(s),系統(tǒng)動態(tài)特性為系統(tǒng)動態(tài)特性為 G(s), 則輸出為則輸出為 Y(s) 問題是：問題是：=?=?

16、， 如何求取如何求取 ? ?已知：已知：2022-6-16單元機組協(xié)調(diào)控制152.1.3 2.1.3 對模型進行合理簡化和假設(shè)對模型進行合理簡化和假設(shè)機理分析方法機理分析方法試驗擬合方法試驗擬合方法上述方法相結(jié)合上述方法相結(jié)合物質(zhì)平衡物質(zhì)平衡 能量平衡能量平衡 動量平衡動量平衡 單元機組可劃分為三大部分：單元機組可劃分為三大部分：I. 爐內(nèi)燃燒與傳熱爐內(nèi)燃燒與傳熱II. 管道傳遞管道傳遞III. 汽輪機做功汽輪機做功機組的能量轉(zhuǎn)換與傳熱過程分為：機組的能量轉(zhuǎn)換與傳熱過程分為：爐爐鍋鍋機機2022-6-16單元機組協(xié)調(diào)控制16I. 爐內(nèi)燃燒與傳熱爐內(nèi)燃燒與傳熱鍋爐的蓄熱量鍋爐的蓄熱量 : :11

17、1( )( )1sk eF sB sT s21( )( )1QDsF sT skQKkdPDDcdt II. 管道傳遞管道傳遞主蒸汽管道的蓄熱量主蒸汽管道的蓄熱量: :TKTnd PDDcdt 蒸汽流量的測量原理蒸汽流量的測量原理: :2kTKPPkDKTKPPR D 機前壓力與汽機進汽量的關(guān)系機前壓力與汽機進汽量的關(guān)系: :TTTDPPIII. 汽輪機做功汽輪機做功取增量后得取增量后得 1()VTRR定義定義 ()TVTTPRR D到此為止，汽機進汽門開度到此為止，汽機進汽門開度? ?TTDP取增量后得取增量后得 323322(1)1(1)1TTTkDTT skNDTDsks2022-6-1

18、6單元機組協(xié)調(diào)控制17單元機組動態(tài)特性單元機組動態(tài)特性（1 1）在內(nèi)擾情況下（）在內(nèi)擾情況下（=0=0時）時） 211()1TQk nknePDT T STTT SmD=D+21()1TQk nkneDDT T STTT SD=D+（2）在外擾情況下）在外擾情況下 0QDD=（時）21()1TkTk nknePT SPT T STTT Smm+D= -D+211()1kTTk nkneT SDPT T STTT Sm驏+D=-D+圖圖2-7 2-7 單元機組（中間再熱）動態(tài)特性單元機組（中間再熱）動態(tài)特性2022-6-16單元機組協(xié)調(diào)控制18KQTKTTTKTdPDDcdtPPRDDPPmmD

19、D- D=D- D=DD=D+D 001(1)11KQTQPDTsDDTsmD=D+D=D+ 00111TbTtTTPT sPTsT sDPTsmmm+D=-D+D=D+ 進一步簡化，把鍋爐和主蒸汽管道的蓄熱看作一個集中的蓄熱容積，把燃燒和傳熱過程用一個進一步簡化，把鍋爐和主蒸汽管道的蓄熱看作一個集中的蓄熱容積，把燃燒和傳熱過程用一個慣性環(huán)節(jié)描述，則慣性環(huán)節(jié)描述，則（1 1）在內(nèi)擾情況下（）在內(nèi)擾情況下（=0=0時）時） （2）在外擾情況下）在外擾情況下 2022-6-16單元機組協(xié)調(diào)控制192.2 單元機組動態(tài)特性的特點單元機組動態(tài)特性的特點 2.2.1 2.2.1 機爐動態(tài)特性的基本特征機

20、爐動態(tài)特性的基本特征 （1）在鍋爐控制量作用下，輸出被控量和的響應(yīng)是一個慢速慣性過程。而在汽）在鍋爐控制量作用下，輸出被控量和的響應(yīng)是一個慢速慣性過程。而在汽輪機控制量的作用下，輸出被控量和的響應(yīng)則是一個快速過程。輪機控制量的作用下，輸出被控量和的響應(yīng)則是一個快速過程。 （2） B 作用下，作用下，PT 和和N 的響應(yīng)方向相同，形狀相似。（表現(xiàn)為傳遞函數(shù)的響應(yīng)方向相同，形狀相似。（表現(xiàn)為傳遞函數(shù)矩陣中矩陣中GPB（S）與）與GNB（S）之間十分相近的特性）。）之間十分相近的特性）。注意注意: : (1) (1) 利用汽輪機調(diào)節(jié)門開度做為控制量，可利用汽輪機調(diào)節(jié)門開度做為控制量，可以快速地改變機

21、組的被控量。其實質(zhì)是利用了以快速地改變機組的被控量。其實質(zhì)是利用了機組內(nèi)部的蓄熱，主要是鍋爐內(nèi)部的蓄熱。機組內(nèi)部的蓄熱，主要是鍋爐內(nèi)部的蓄熱。 (2) (2) 利用汽機調(diào)節(jié)門控制機組輸出功率的方利用汽機調(diào)節(jié)門控制機組輸出功率的方法只能是一種有限的、暫態(tài)的策略。法只能是一種有限的、暫態(tài)的策略。（3） u 作用下，作用下，PT 和和N 的響應(yīng)方向相反，在初始階段形狀呈反向相似特的響應(yīng)方向相反，在初始階段形狀呈反向相似特性。而性。而 dPT /dt 和和N 的響應(yīng)呈反向相似特性的響應(yīng)呈反向相似特性.2022-6-16單元機組協(xié)調(diào)控制202.2 單元機組動態(tài)特性的特點單元機組動態(tài)特性的特點( (續(xù)）續(xù)

22、） （1 1）直流鍋爐機組在汽機調(diào)節(jié)門開度擾動下，主蒸汽壓力的變化很快，比）直流鍋爐機組在汽機調(diào)節(jié)門開度擾動下，主蒸汽壓力的變化很快，比汽包鍋爐的幅度要大。反映出其蓄熱能力比汽包鍋爐小得多。汽包鍋爐的幅度要大。反映出其蓄熱能力比汽包鍋爐小得多。 （2 2）燃料量擾動時，送風(fēng)量、引風(fēng)量以及直流鍋爐的給水量相應(yīng)地變化。此）燃料量擾動時，送風(fēng)量、引風(fēng)量以及直流鍋爐的給水量相應(yīng)地變化。此時，直流鍋爐機組汽壓和功率的變化較快、幅度要高。一方面反映出直流鍋爐時，直流鍋爐機組汽壓和功率的變化較快、幅度要高。一方面反映出直流鍋爐的熱慣性較小，同時，給水流量的增加直接使鍋爐的能量輸入有所增加。的熱慣性較小，同時

23、，給水流量的增加直接使鍋爐的能量輸入有所增加。 2022-6-16單元機組協(xié)調(diào)控制212.3 影響單元機組負荷響應(yīng)的主要因影響單元機組負荷響應(yīng)的主要因（機爐協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)設(shè)計中的關(guān)鍵問題之二機爐協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)設(shè)計中的關(guān)鍵問題之二） 火電機組對負荷響應(yīng)的遲延主要取決于鍋爐在接到負荷指令后，從改變火電機組對負荷響應(yīng)的遲延主要取決于鍋爐在接到負荷指令后，從改變煤量到蒸汽流量發(fā)生變化所需要的時間，即蒸汽產(chǎn)生的純遲延時間。煤量到蒸汽流量發(fā)生變化所需要的時間，即蒸汽產(chǎn)生的純遲延時間。 利用鍋爐蓄熱在一定程度上可有效地縮短負荷響應(yīng)的純遲延，但受到利用鍋爐蓄熱在一定程度上可有效地縮短負荷響應(yīng)的純遲延，但受到機組安

24、全、經(jīng)濟運行的限制。機組安全、經(jīng)濟運行的限制。 直吹式制粉系統(tǒng)是一個大遲延環(huán)節(jié)，在利用蓄熱能力縮短負荷響應(yīng)純直吹式制粉系統(tǒng)是一個大遲延環(huán)節(jié)，在利用蓄熱能力縮短負荷響應(yīng)純遲延的同時，加大了機、爐間能量供需的不平衡，使調(diào)節(jié)過程波動加大，遲延的同時，加大了機、爐間能量供需的不平衡，使調(diào)節(jié)過程波動加大，過渡過程時間延長。過渡過程時間延長。 機組在滑壓工作段時，鍋爐蓄熱能力隨參數(shù)的變化而變化，變化方向機組在滑壓工作段時，鍋爐蓄熱能力隨參數(shù)的變化而變化，變化方向恰好與負荷需求方向相同；負荷增加時，鍋爐同時需要吸收一部分熱量來恰好與負荷需求方向相同；負荷增加時，鍋爐同時需要吸收一部分熱量來提高參數(shù)，使蓄熱能

25、力增加；反之，負荷降低時，參數(shù)降低，釋放蓄熱。提高參數(shù)，使蓄熱能力增加；反之，負荷降低時，參數(shù)降低，釋放蓄熱。這種結(jié)果都阻礙機組對外界負荷需求的響應(yīng)，降低了負荷響應(yīng)速率。這種結(jié)果都阻礙機組對外界負荷需求的響應(yīng)，降低了負荷響應(yīng)速率。 在設(shè)計燃料超前補償時，要將滑壓帶來的影響考慮進去。在設(shè)計燃料超前補償時，要將滑壓帶來的影響考慮進去。 2022-6-16單元機組協(xié)調(diào)控制222022-6-16單元機組協(xié)調(diào)控制23SEIMENSSEIMENS公司的系統(tǒng)等公司的系統(tǒng)等 系統(tǒng)的分類方法系統(tǒng)的分類方法 根據(jù)系統(tǒng)發(fā)展的基礎(chǔ)，按照機跟爐、爐跟機方式來劃分。根據(jù)系統(tǒng)發(fā)展的基礎(chǔ)，按照機跟爐、爐跟機方式來劃分。但隨著

26、系統(tǒng)結(jié)構(gòu)但隨著系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的不斷更新和變化，許多系統(tǒng)已難以區(qū)分究竟屬于機跟爐還是爐跟機的形式的不斷更新和變化，許多系統(tǒng)已難以區(qū)分究竟屬于機跟爐還是爐跟機的形式從能量平衡的觀點出發(fā)。從能量平衡的觀點出發(fā)。 兩個概念：兩個概念： 直接能量平衡直接能量平衡(DEB)(DEB)協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)間接能量平衡間接能量平衡(IEB)(IEB)協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)協(xié)調(diào)控制系統(tǒng) 在工程領(lǐng)域，以國外不同公司的典型系統(tǒng)來區(qū)分協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)的種類。在工程領(lǐng)域，以國外不同公司的典型系統(tǒng)來區(qū)分協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)的種類。 美國美國 L&NL&N 公司的協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)公司的協(xié)調(diào)控制系統(tǒng) Bailey( Bailey(貝利貝

27、利) )公司的協(xié)調(diào)系統(tǒng)公司的協(xié)調(diào)系統(tǒng) Foxboro Foxboro公司的協(xié)調(diào)系統(tǒng)公司的協(xié)調(diào)系統(tǒng)日本日立公司的系統(tǒng)日本日立公司的系統(tǒng)瑞士瑞士BBCBBC公司的系統(tǒng)等公司的系統(tǒng)等2022-6-16單元機組協(xié)調(diào)控制243.2.1. 3.2.1. 簡單的機爐控制系統(tǒng)回顧簡單的機爐控制系統(tǒng)回顧 爐跟機方式爐跟機方式圖圖3-1 鍋爐跟隨控制方式鍋爐跟隨控制方式 機跟爐方式機跟爐方式圖圖3-2 汽機跟隨控制方式汽機跟隨控制方式2022-6-16單元機組協(xié)調(diào)控制25 爐跟機方式爐跟機方式結(jié)論：結(jié)論：一般，此方式在汽機側(cè)局部故障時使用一般，此方式在汽機側(cè)局部故障時使用特點：特點：機組輸出功率由汽輪機主汽門開度

28、調(diào)節(jié)，鍋爐維持主蒸汽壓力機組輸出功率由汽輪機主汽門開度調(diào)節(jié)，鍋爐維持主蒸汽壓力優(yōu)點：優(yōu)點：機組對外負荷變化需求的響應(yīng)性好。機組對外負荷變化需求的響應(yīng)性好。 其實質(zhì)是利用了機組內(nèi)部的蓄熱能量，滿足外部負荷的需求其實質(zhì)是利用了機組內(nèi)部的蓄熱能量，滿足外部負荷的需求缺點：缺點：機前壓力品質(zhì)不理想。機前壓力品質(zhì)不理想。 如果調(diào)節(jié)器參數(shù)整定不當(dāng)，可能引起系統(tǒng)的振蕩和不穩(wěn)定如果調(diào)節(jié)器參數(shù)整定不當(dāng)，可能引起系統(tǒng)的振蕩和不穩(wěn)定2022-6-16單元機組協(xié)調(diào)控制26缺點：缺點：對機組負荷變化需求的響應(yīng)速度慢對機組負荷變化需求的響應(yīng)速度慢 當(dāng)鍋爐側(cè)產(chǎn)生內(nèi)部擾動時，導(dǎo)致機前壓力當(dāng)鍋爐側(cè)產(chǎn)生內(nèi)部擾動時，導(dǎo)致機前壓力P

29、 PT T的變化和輸出功率的變化和輸出功率N N的變化。的變化。 引起主汽門開度引起主汽門開度和燃料量和燃料量B B 的同時動作；正確的調(diào)節(jié)作用應(yīng)當(dāng)是由鍋爐調(diào)節(jié)的同時動作；正確的調(diào)節(jié)作用應(yīng)當(dāng)是由鍋爐調(diào)節(jié) 器改變?nèi)紵?，消除?nèi)部擾動，使汽壓和功率回復(fù)到給定值；器改變?nèi)紵剩齼?nèi)部擾動，使汽壓和功率回復(fù)到給定值； 會導(dǎo)致輸出功率長時間的來回波動甚至振蕩。會導(dǎo)致輸出功率長時間的來回波動甚至振蕩。 機跟爐方式機跟爐方式特點：特點：機組輸出功率由鍋爐給定，汽輪機主汽門開度調(diào)節(jié)主蒸汽壓力（汽機調(diào)壓系統(tǒng)）機組輸出功率由鍋爐給定，汽輪機主汽門開度調(diào)節(jié)主蒸汽壓力（汽機調(diào)壓系統(tǒng)）優(yōu)點：優(yōu)點：主汽壓力維持較好主汽

30、壓力維持較好結(jié)論：結(jié)論：不適用于帶變動負荷的運行工況；缺乏有效地抑制鍋爐側(cè)內(nèi)部擾動的能力不適用于帶變動負荷的運行工況；缺乏有效地抑制鍋爐側(cè)內(nèi)部擾動的能力2022-6-16單元機組協(xié)調(diào)控制273.2.2 機爐協(xié)調(diào)控制方式 圖圖3-3 3-3 機爐協(xié)調(diào)控制示意圖機爐協(xié)調(diào)控制示意圖 補償設(shè)計原則：補償設(shè)計原則：各側(cè)擾動應(yīng)由各側(cè)自行消除，不應(yīng)影響到另一側(cè)。各側(cè)擾動應(yīng)由各側(cè)自行消除，不應(yīng)影響到另一側(cè)。設(shè)計原則：設(shè)計原則：（1）利用鍋爐蓄熱，保留汽機側(cè)的快速特性）利用鍋爐蓄熱，保留汽機側(cè)的快速特性（2）利用前饋信號，及時補充鍋爐蓄熱變化，克服鍋爐慢特性。）利用前饋信號，及時補充鍋爐蓄熱變化，克服鍋爐慢特性

31、。2022-6-16單元機組協(xié)調(diào)控制28一、補償鍋爐側(cè)擾動的機跟爐協(xié)調(diào)系統(tǒng)一、補償鍋爐側(cè)擾動的機跟爐協(xié)調(diào)系統(tǒng) （I I1 1方案）方案）特點：特點： (1)(1)引入引入 N=Nsp-N 信號到汽機調(diào)節(jié)系統(tǒng)，作為對爐側(cè)內(nèi)擾信號的補償。信號到汽機調(diào)節(jié)系統(tǒng)，作為對爐側(cè)內(nèi)擾信號的補償。(3)(3)引入引入 Nsp 作為鍋爐前饋信號，及時補充鍋爐蓄熱變化，克服鍋爐慢特性作為鍋爐前饋信號，及時補充鍋爐蓄熱變化，克服鍋爐慢特性分析：分析：B 內(nèi)擾發(fā)生時，內(nèi)擾發(fā)生時，TP N PT 和和 N 兩者變化曲線相似兩者變化曲線相似1G經(jīng)使1G負向經(jīng)使)TspspPPNN（10G入口的偏差0鍋爐側(cè)擾動由鍋爐側(cè)調(diào)節(jié)器

32、鍋爐側(cè)擾動由鍋爐側(cè)調(diào)節(jié)器G2G2來消除，來消除，汽機系統(tǒng)不動作。汽機系統(tǒng)不動作。結(jié)論：結(jié)論：0B2GB負向經(jīng)使(2)(2)引入引入 N=Nsp-N 信號到汽機調(diào)節(jié)系統(tǒng)，信號到汽機調(diào)節(jié)系統(tǒng)， 當(dāng)當(dāng)Nsp信號（外界負荷需求）變化時，可使汽機調(diào)節(jié)系統(tǒng)立即動作，信號（外界負荷需求）變化時，可使汽機調(diào)節(jié)系統(tǒng)立即動作， 及時利用鍋爐蓄熱，使及時利用鍋爐蓄熱，使N 信號立即跟隨信號立即跟隨Nsp變化。變化。2022-6-16單元機組協(xié)調(diào)控制29二、補償汽機側(cè)擾動的機跟爐協(xié)調(diào)系統(tǒng)二、補償汽機側(cè)擾動的機跟爐協(xié)調(diào)系統(tǒng) ( (I I2 2方案方案) )特點：特點：(1)(1)引入引入 PT 的微分信號到鍋爐調(diào)節(jié)系統(tǒng)

33、，的微分信號到鍋爐調(diào)節(jié)系統(tǒng)，作為對機側(cè)外擾信號的補償。作為對機側(cè)外擾信號的補償。(2)(2)引入引入 Nsp 的微分信號到鍋爐調(diào)節(jié)系統(tǒng)，的微分信號到鍋爐調(diào)節(jié)系統(tǒng)，作為對前饋信號克服鍋爐的慢特性，以適作為對前饋信號克服鍋爐的慢特性，以適應(yīng)外界負荷需求。應(yīng)外界負荷需求。(3)(3)引入引入 Nsp 的微分信號分別到汽機調(diào)節(jié)系的微分信號分別到汽機調(diào)節(jié)系統(tǒng)，由汽機的快特性充分利用鍋爐的蓄熱統(tǒng)，由汽機的快特性充分利用鍋爐的蓄熱特性，以適應(yīng)外界負荷需求。特性，以適應(yīng)外界負荷需求。分析：分析：說明：說明：2022-6-16單元機組協(xié)調(diào)控制30三、補償鍋爐側(cè)擾動的爐跟機協(xié)調(diào)系統(tǒng)三、補償鍋爐側(cè)擾動的爐跟機協(xié)調(diào)系

34、統(tǒng) （I I3 3方案）方案）特點：特點：利用了機爐對象的特性，實現(xiàn)了對鍋爐側(cè)擾利用了機爐對象的特性，實現(xiàn)了對鍋爐側(cè)擾動的單向補償。動的單向補償。 前饋信號前饋信號Nsp來強化鍋爐指令，使鍋爐輸入來強化鍋爐指令，使鍋爐輸入能量能夠快速地與外界負荷的要求相適應(yīng)能量能夠快速地與外界負荷的要求相適應(yīng)機前壓力偏差信號機前壓力偏差信號PPT T 引入至汽機調(diào)節(jié)器，作用：引入至汽機調(diào)節(jié)器，作用： 用來補償鍋爐側(cè)擾動可能引起的汽機調(diào)節(jié)用來補償鍋爐側(cè)擾動可能引起的汽機調(diào)節(jié)器動作，使器動作，使P PT T的變化與的變化與的變化相抵消的變化相抵消另一方面在另一方面在Nsp 變化時變化時起穩(wěn)定機前壓力起穩(wěn)定機前壓力

35、P PT TD+2022-6-16單元機組協(xié)調(diào)控制31四、補償汽機側(cè)擾動的爐跟機協(xié)調(diào)系統(tǒng)四、補償汽機側(cè)擾動的爐跟機協(xié)調(diào)系統(tǒng) （I I4 4方案）方案）缺點：缺點：單向補償單向補償 （只是對汽輪機側(cè)擾動實現(xiàn)了補償）（只是對汽輪機側(cè)擾動實現(xiàn)了補償） 特點：特點： 引入了功率偏差信號至鍋爐調(diào)節(jié)器引入了功率偏差信號至鍋爐調(diào)節(jié)器補償了汽輪機側(cè)擾動，即汽機側(cè)擾動由汽輪機主控制器來消除，對鍋爐側(cè)無影響。補償了汽輪機側(cè)擾動，即汽機側(cè)擾動由汽輪機主控制器來消除，對鍋爐側(cè)無影響。功率偏差信號至鍋爐調(diào)節(jié)器，外界負荷指令變化時，作為前饋信號克服鍋爐的慢特性功率偏差信號至鍋爐調(diào)節(jié)器，外界負荷指令變化時，作為前饋信號克服

36、鍋爐的慢特性優(yōu)點：優(yōu)點： 結(jié)構(gòu)簡單，只考慮結(jié)構(gòu)簡單，只考慮變化時，變化時，N 與與 PT變化快，且在初始時刻呈反向相似特性變化快，且在初始時刻呈反向相似特性2022-6-16單元機組協(xié)調(diào)控制32五、實現(xiàn)雙向補償?shù)臓t跟機協(xié)調(diào)系統(tǒng)五、實現(xiàn)雙向補償?shù)臓t跟機協(xié)調(diào)系統(tǒng) （I I5 5方案）方案）2022-6-16單元機組協(xié)調(diào)控制33六、實現(xiàn)雙向補償?shù)臋C跟爐協(xié)調(diào)系統(tǒng)六、實現(xiàn)雙向補償?shù)臋C跟爐協(xié)調(diào)系統(tǒng) （I I6 6方案）方案）2022-6-16單元機組協(xié)調(diào)控制34七、聯(lián)合變壓運行的協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)七、聯(lián)合變壓運行的協(xié)調(diào)控制系統(tǒng) （I I7 7方案）方案）I I3 3回回路路特點：特點：補償鍋爐側(cè)擾動的爐跟機協(xié)調(diào)

37、系統(tǒng)補償鍋爐側(cè)擾動的爐跟機協(xié)調(diào)系統(tǒng)( (I I3 3方案方案) )壓力定值形成回路壓力定值形成回路汽機閥位校正調(diào)節(jié)器汽機閥位校正調(diào)節(jié)器 G G3 3分析：分析：(1) (1) why?why? 采用采用Nsp/sp=91%=91%作為滑作為滑壓運行方式下機前壓力定值的基壓運行方式下機前壓力定值的基本部分？本部分？(2) (2) why?why?在在壓力定值形成回路，壓力定值形成回路， 引入積分環(huán)節(jié)引入積分環(huán)節(jié)？(3) why? (3) why? 加入加入汽機閥位校正調(diào)節(jié)器汽機閥位校正調(diào)節(jié)器 G G3 3G3I,TTTNkDDPm=QTNkP m=spspspNPm2022-6-16單元機組協(xié)調(diào)

38、控制35表表3-1 3-1 穩(wěn)定工況下功率、壓力和調(diào)節(jié)汽門開度穩(wěn)定工況下功率、壓力和調(diào)節(jié)汽門開度N91%PTPmin.spPmin.spPTPmax.spPmax.sp91%2022-6-16單元機組協(xié)調(diào)控制363.2.1.3.2.1.以前饋補償法說明以前饋補償法說明G11G21G12G22R21R12W1W2x1x2y1y2+-111211122111 1212212121222121 1222112( )221GGRGG RG RGG sGGRGG RG RG 實現(xiàn)完全解耦的條件為實現(xiàn)完全解耦的條件為 11121221222100GRGGGR可解出補償器的傳遞函數(shù)為可解出補償器的傳遞函數(shù)為

39、 121211212122/RGGRGG 11122121 11221222GGGG RG RG2022-6-16單元機組協(xié)調(diào)控制37 當(dāng)設(shè)計出的解耦網(wǎng)絡(luò)當(dāng)設(shè)計出的解耦網(wǎng)絡(luò)R12與與R21過于復(fù)雜而難以實現(xiàn)時，要據(jù)工程實際進過于復(fù)雜而難以實現(xiàn)時，要據(jù)工程實際進行簡化，主要方法有：行簡化，主要方法有：121211212122/RGGRGG 靜態(tài)解耦：使系統(tǒng)在穩(wěn)態(tài)工況下成為非耦合系統(tǒng)；靜態(tài)解耦：使系統(tǒng)在穩(wěn)態(tài)工況下成為非耦合系統(tǒng)；近似解耦：對補償環(huán)節(jié)進行簡化。近似解耦：對補償環(huán)節(jié)進行簡化。 單向解耦：單向解耦：2022-6-16單元機組協(xié)調(diào)控制383.3 3.3 直接能量平衡直接能量平衡(DEB)(

40、DEB)協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)協(xié)調(diào)控制系統(tǒng) 特點：特點： DEBDEB協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)協(xié)調(diào)控制系統(tǒng): :(2)(2)采用了一個代表汽輪機組能量需求的信號。此信號作為機爐采用了一個代表汽輪機組能量需求的信號。此信號作為機爐 之間的協(xié)調(diào)信號，或稱為能量平衡信號，控制鍋爐的輸入能之間的協(xié)調(diào)信號，或稱為能量平衡信號，控制鍋爐的輸入能 量，保證任何工況下機組內(nèi)部能量供需的平衡。量，保證任何工況下機組內(nèi)部能量供需的平衡。 基本出發(fā)點基本出發(fā)點: :在任何工況下均保證鍋爐能量的輸入與汽機能量的需求相平衡在任何工況下均保證鍋爐能量的輸入與汽機能量的需求相平衡以汽輪機能量需求信號直接對鍋爐輸入能量進行控制以汽輪機能量需求信號

41、直接對鍋爐輸入能量進行控制(1)(1)機組的功率由汽機調(diào)節(jié)汽門進行控制，具有爐跟機控制方式機組的功率由汽機調(diào)節(jié)汽門進行控制，具有爐跟機控制方式 的特點，的特點， 即機組對外界負荷的響應(yīng)性好。即機組對外界負荷的響應(yīng)性好。2022-6-16單元機組協(xié)調(diào)控制393.2.1 以以(P1/PT)Psp為能量平衡信號的協(xié)調(diào)系統(tǒng)（為能量平衡信號的協(xié)調(diào)系統(tǒng)（D D1 1方案）方案）特點特點1： = P1/PT 以以P1/PT信號用于檢測汽機閥門開度，信號用于檢測汽機閥門開度， 響應(yīng)快；響應(yīng)快； 可克服直接測量閥位存在的死區(qū)和非線性影響?？煽朔苯訙y量閥位存在的死區(qū)和非線性影響。特點特點2 ：用用(P1/PT)

42、 Psp作為能量平衡信號可在機組動態(tài)、靜態(tài)以及作為能量平衡信號可在機組動態(tài)、靜態(tài)以及 不同工況下比較理想地代表機組對鍋爐能量的需求。不同工況下比較理想地代表機組對鍋爐能量的需求。 2022-6-16單元機組協(xié)調(diào)控制40方案一、以方案一、以( (P1/PT) Psp為能量平衡信號為能量平衡信號的協(xié)調(diào)系統(tǒng)的協(xié)調(diào)系統(tǒng) （續(xù)）（續(xù)）（美國（美國L&NL&N公司公司DEB/300DEB/300系統(tǒng)系統(tǒng) ）2022-6-16單元機組協(xié)調(diào)控制41方案分析：方案分析：汽機能量需求信號汽機能量需求信號 = = ( (P1/PT) Psp例：例： Nsp階躍階躍 ， ，DT ， PT (因鍋爐補充

43、能量不及時因鍋爐補充能量不及時), 只有在動態(tài)過程中使汽機調(diào)節(jié)門有一定的過開才能滿足功率需求。只有在動態(tài)過程中使汽機調(diào)節(jié)門有一定的過開才能滿足功率需求。 此時，能量需求信號此時，能量需求信號(P1/PT) Psp 大于大于 功率指令。功率指令。 作為鍋爐前饋信號，比采用功率指令前饋更為合理，及時補充被利用了的鍋爐蓄能作為鍋爐前饋信號，比采用功率指令前饋更為合理，及時補充被利用了的鍋爐蓄能 (P1/PT) Psp信號不受鍋爐內(nèi)擾的影響。當(dāng)產(chǎn)生鍋爐內(nèi)部擾動使汽機機前壓力信號不受鍋爐內(nèi)擾的影響。當(dāng)產(chǎn)生鍋爐內(nèi)部擾動使汽機機前壓力PT 發(fā)生變化時，汽機首級壓力發(fā)生變化時，汽機首級壓力P1也會相應(yīng)地變化，

44、也會相應(yīng)地變化，P1/PT近似不變近似不變 。當(dāng)汽機調(diào)速系統(tǒng)一次調(diào)頻當(dāng)汽機調(diào)速系統(tǒng)一次調(diào)頻,改變一部分汽機負荷時，也能反應(yīng)在改變一部分汽機負荷時，也能反應(yīng)在(P1/PT) Psp中。中。穩(wěn)態(tài)時，穩(wěn)態(tài)時，PT = Psp，則，則(P1/PT) Psp= P1 。穩(wěn)定工況，機前壓力和汽機調(diào)節(jié)汽門。穩(wěn)定工況，機前壓力和汽機調(diào)節(jié)汽門開度均為恒定開度均為恒定,因而，因而， P1 就代表了進入汽輪機的蒸汽量（能量）的大小。就代表了進入汽輪機的蒸汽量（能量）的大小。 動態(tài)時，由于汽機閥位的改變會使動態(tài)時，由于汽機閥位的改變會使PT偏離給定值，偏離給定值， (P1/PT) Psp并不等于實際并不等于實際 進入

45、汽機的能量，而是代表了汽機所需的能量。進入汽機的能量，而是代表了汽機所需的能量。 (P1/PT) Psp信號與實際功率信號與實際功率 需求需求 就會有一定的偏差。就會有一定的偏差。 (P1/PT) Psp信號不受機組運行工況變化的影響，包括手動工況，汽機負荷受到信號不受機組運行工況變化的影響，包括手動工況，汽機負荷受到 限制的工況以及變壓運行工況等，都能反映出汽機對鍋爐能量的需求限制的工況以及變壓運行工況等，都能反映出汽機對鍋爐能量的需求 。2022-6-16單元機組協(xié)調(diào)控制423.2.2 以以P11+k(Psp-PT)為前饋信號的協(xié)調(diào)系統(tǒng)為前饋信號的協(xié)調(diào)系統(tǒng) （D2方案）方案）例如，例如，當(dāng)

46、因某種原因引起當(dāng)因某種原因引起PT上升時，上升時，P1隨隨之增高。之增高。P1作為鍋爐前饋信號，將進一步作為鍋爐前饋信號，將進一步增加燃料量輸入，造成增加燃料量輸入，造成P1 繼續(xù)上升。繼續(xù)上升。 如果把如果把 P1*k(Psp-PT)也做為前饋信號的一也做為前饋信號的一部分，可以克服單純使用部分，可以克服單純使用 P1 而出現(xiàn)的正而出現(xiàn)的正反饋作用。反饋作用。 特點：特點： 鍋爐調(diào)節(jié)系統(tǒng)采用鍋爐調(diào)節(jié)系統(tǒng)采用 P11+k(Psp-PT) 前饋信號前饋信號該信號可分為該信號可分為 P1 P1*k(Psp-PT) 兩部分。兩部分。Why? 加入加入 P1*k(Psp-PT)信號信號原因：原因：P1

47、 代表進入汽機的蒸汽量，與機組代表進入汽機的蒸汽量，與機組負荷成正比，是一個比較理想的鍋爐負荷成正比，是一個比較理想的鍋爐能量輸入前饋信號。能量輸入前饋信號。但是，直接把但是，直接把P1引入鍋爐調(diào)節(jié)系統(tǒng)，引入鍋爐調(diào)節(jié)系統(tǒng)，會產(chǎn)生正反饋作用。會產(chǎn)生正反饋作用。2022-6-16單元機組協(xié)調(diào)控制43D D2 2方案分析：方案分析： 可把可把P P1 1再分為兩部分。再分為兩部分。P P1 1 , , 機前壓力為恒定時，僅與汽機負荷或汽機調(diào)機前壓力為恒定時，僅與汽機負荷或汽機調(diào)節(jié)門開度有關(guān)的部分，節(jié)門開度有關(guān)的部分，P P1 1”, , 機前壓力機前壓力P PT T偏離給定值偏離給定值P Pspsp

48、時，對時，對P P1 1產(chǎn)生的附加產(chǎn)生的附加影響部分影響部分( (引起正反饋作用的部分引起正反饋作用的部分) )，應(yīng)加以消除，應(yīng)加以消除. .11kPPsp 考慮穩(wěn)態(tài)工況下機前壓力考慮穩(wěn)態(tài)工況下機前壓力P PT T等于給定值等于給定值P Pspsp，汽機閥門阻，汽機閥門阻力系數(shù)可表示為力系數(shù)可表示為11TPPk 在此阻力系數(shù)下在此阻力系數(shù)下, ,當(dāng)機前壓力當(dāng)機前壓力P PT T出現(xiàn)小的偏差時出現(xiàn)小的偏差時, ,對汽機一對汽機一級壓力的影響級壓力的影響)(11SPTSPPPPPP 因為此時汽機閥位并未改變，阻力系數(shù)也不變，是由于因為此時汽機閥位并未改變，阻力系數(shù)也不變，是由于機前壓力偏差而產(chǎn)生的

49、，等效為機前壓力偏差而產(chǎn)生的，等效為1()SPTPk PP 分析分析111()SPTSPPPPPPP 令系數(shù)令系數(shù)k=l/ Psp , ,則這部分作用記為，則這部分作用記為，011 PP2022-6-16單元機組協(xié)調(diào)控制443.2.3 3.2.3 取消主壓力調(diào)節(jié)器的取消主壓力調(diào)節(jié)器的DEB協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)協(xié)調(diào)控制系統(tǒng) （D D3 3方案）方案）特點：特點：取消了主壓力校正調(diào)節(jié)器取消了主壓力校正調(diào)節(jié)器 把汽機能量需求信號把汽機能量需求信號(P1/PT) Psp經(jīng)過動態(tài)補償，直接做為鍋爐指令經(jīng)過動態(tài)補償，直接做為鍋爐指令燃料控制回路的反饋信號采用燃料控制回路的反饋信號采用熱量信號熱量信號 1()ddP

50、Pcdt+熱量信號提供了一種在穩(wěn)態(tài)和動態(tài)熱量信號提供了一種在穩(wěn)態(tài)和動態(tài)工況下都適合的燃料量測量方法。工況下都適合的燃料量測量方法。簡單實用。適于帶中間儲粉倉或直簡單實用。適于帶中間儲粉倉或直吹式汽包鍋爐吹式汽包鍋爐汽機控制系統(tǒng)采用汽機控制系統(tǒng)采用P1作為內(nèi)回路作為內(nèi)回路反饋信號反饋信號 2022-6-16單元機組協(xié)調(diào)控制453.2.3 3.2.3 取消主壓力調(diào)節(jié)器的取消主壓力調(diào)節(jié)器的DEBDEB協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)協(xié)調(diào)控制系統(tǒng) （D D3 3方案）方案）( (續(xù)續(xù)) ) 熱量信號能快速識別燃料熱值、水份、灰份等煤質(zhì)以及熱量信號能快速識別燃料熱值、水份、灰份等煤質(zhì)以及燃燒工況變化。任何燃料量擾動，無須待

51、燃燒率指令受影響燃燒工況變化。任何燃料量擾動，無須待燃燒率指令受影響變化，系統(tǒng)即可予以迅速消除，防止了風(fēng)量受影響而波動。變化，系統(tǒng)即可予以迅速消除，防止了風(fēng)量受影響而波動。 度量鍋爐的總能量輸入，計及爐內(nèi)全部燃料（煤、油等）度量鍋爐的總能量輸入，計及爐內(nèi)全部燃料（煤、油等）總的放熱，而不論這些燃料是否能有計量?？偟姆艧?，而不論這些燃料是否能有計量。 采用熱量信號優(yōu)點采用熱量信號優(yōu)點： 熱量信號測量鍋爐的能量輸入，考慮到鍋爐的蓄能，因而熱量信號測量鍋爐的能量輸入，考慮到鍋爐的蓄能，因而既適用于靜態(tài)，也適用于動態(tài)。負荷變化過程，控制系統(tǒng)亦既適用于靜態(tài)，也適用于動態(tài)。負荷變化過程，控制系統(tǒng)亦能很好地

52、保持風(fēng)能很好地保持風(fēng)/ /煤配合及爐膛負壓。空氣過剩系數(shù)與汽溫波煤配合及爐膛負壓。空氣過剩系數(shù)與汽溫波動最小。動最小。 。 2022-6-16單元機組協(xié)調(diào)控制46王東風(fēng)王東風(fēng), , 鍋爐汽輪機系統(tǒng)的逆系統(tǒng)控制方法，自動化與儀器儀表鍋爐汽輪機系統(tǒng)的逆系統(tǒng)控制方法，自動化與儀器儀表20012001，No.1No.1侯逸文侯逸文, , 沈沈 炯炯, , 李益國李益國, ,基于小波神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的火電單元機組負荷系統(tǒng)建模仿真研究基于小波神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的火電單元機組負荷系統(tǒng)建模仿真研究, , 中國電機工程學(xué)報中國電機工程學(xué)報 2003 23 (10)2003 23 (10)陳彥橋陳彥橋, ,劉吉臻劉吉臻, , 模糊

53、多模型控制及其對模糊多模型控制及其對500MW500MW單元機組協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)的仿真研究單元機組協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)的仿真研究, , 中國電機工程學(xué)報中國電機工程學(xué)報 2003,23 (10)2003,23 (10)黃祖毅，李東海，黃祖毅，李東海，機爐協(xié)調(diào)的增益調(diào)度伺服系統(tǒng)機爐協(xié)調(diào)的增益調(diào)度伺服系統(tǒng), ,中國電機工程學(xué)報中國電機工程學(xué)報 2003,23 (10)2003,23 (10)葛友葛友, , 李春文李春文, ,反饋線性化方法在鍋爐反饋線性化方法在鍋爐- -汽輪機系統(tǒng)控制中的應(yīng)用汽輪機系統(tǒng)控制中的應(yīng)用, , 清華大學(xué)學(xué)報清華大學(xué)學(xué)報( (自然科學(xué)版自然科學(xué)版),2001,41(7) ),2001,

54、41(7) Wen Tan, Horacio J., Multivariable Robust Controller Design for a Boiler System IEEE Transactions on Control Systems Technology, 2002, 10, (5)黃祖毅黃祖毅, ,李東海李東海, ,基于基于LMILMI的魯棒負荷預(yù)見控制方法的魯棒負荷預(yù)見控制方法, ,中國電機工程學(xué)報中國電機工程學(xué)報 2003,23(12)2003,23(12)李益國李益國, ,沈炯沈炯, ,火電單元機組負荷模糊內(nèi)?？刂萍捌浞抡嫜芯炕痣妴卧獧C組負荷模糊內(nèi)?？刂萍捌浞抡嫜芯? ,中

55、國電機工程學(xué)報中國電機工程學(xué)報 2002,22 (4)2002,22 (4)* * 模糊控制在協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)中已有成功的嘗試模糊控制在協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)中已有成功的嘗試2022-6-16單元機組協(xié)調(diào)控制47雎剛雎剛,韋紅旗韋紅旗, 單元機組負荷多變量模型預(yù)測控制單元機組負荷多變量模型預(yù)測控制, 中國電機工程學(xué)報中國電機工程學(xué)報 2002 22 (4)張玉蘭張玉蘭,李東海，李東海，汽輪發(fā)電機組多變量魯棒控制系統(tǒng)的智能設(shè)計汽輪發(fā)電機組多變量魯棒控制系統(tǒng)的智能設(shè)計,中國電機工程學(xué)報中國電機工程學(xué)報 2002,22 (1)睢剛睢剛,韋紅旗韋紅旗,陳紹炳陳紹炳,徐治皋徐治皋,預(yù)測控制在單元機組負荷控制中的應(yīng)用預(yù)

56、測控制在單元機組負荷控制中的應(yīng)用,動力工程動力工程 2003，23（2）陳彥橋陳彥橋, 王印松王印松, 劉吉臻劉吉臻, 基于基于PID型模糊神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的火電站單元機組協(xié)調(diào)控制型模糊神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的火電站單元機組協(xié)調(diào)控制,動力工程動力工程 2003，23（2）侯國蓮侯國蓮,張建華張建華,多變量混合預(yù)測控制在多變量混合預(yù)測控制在300MW單元機組協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)中的應(yīng)用單元機組協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)中的應(yīng)用 , 現(xiàn)代電力現(xiàn)代電力 2004，23（6） 侯國蓮侯國蓮, 劉洋劉洋, 張建華張建華 , 預(yù)測函數(shù)控制在火電廠單元機組協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)中的應(yīng)用預(yù)測函數(shù)控制在火電廠單元機組協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)中的應(yīng)用 ,動力工程動力工程 200

57、5，25（2）張建華，侯國蓮張建華，侯國蓮 300MW火電單元機組協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)的解耦研究，火電單元機組協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)的解耦研究，現(xiàn)代電力現(xiàn)代電力 1998,No.2張建華，史運濤，侯國蓮張建華，史運濤，侯國蓮 ，燃煤電廠協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)故障診斷與容錯控制應(yīng)用研究燃煤電廠協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)故障診斷與容錯控制應(yīng)用研究,中國電機工程學(xué)報中國電機工程學(xué)報 2004,24 (8)2022-6-16單元機組協(xié)調(diào)控制484 4 負荷指令管理及機組局部故障處理邏輯負荷指令管理及機組局部故障處理邏輯 4.1 4.1 負荷指令管理中心負荷指令管理中心4.2 4.2 機組局部故障處理邏輯機組局部故障處理邏輯 2022-6-16

58、單元機組協(xié)調(diào)控制494.1負負荷荷指指令令管管理理中中心心2022-6-16單元機組協(xié)調(diào)控制50負荷指令限制回路負荷指令限制回路 4.1 4.1 負荷指令管理中心負荷指令管理中心 負荷的給定信號來自兩個方面：負荷的給定信號來自兩個方面：機組運行人員的機組運行人員的“手動負荷給定手動負荷給定” “中調(diào)指令中調(diào)指令” 中調(diào)指令的介入與退出：由運行人員通過切換器中調(diào)指令的介入與退出：由運行人員通過切換器T T1 1進行選擇。進行選擇。 T T1 1的輸出與手動負荷給定信號經(jīng)加法器疊加后，形成機組的目標(biāo)負荷指令。的輸出與手動負荷給定信號經(jīng)加法器疊加后，形成機組的目標(biāo)負荷指令。 目標(biāo)負荷指令與機組可能出

59、力計算回路計算出的機組最大可能出力信號作為小值目標(biāo)負荷指令與機組可能出力計算回路計算出的機組最大可能出力信號作為小值 選擇器的兩個輸入。二者取小值作為機組的負荷指令，送至下一部分繼續(xù)處理。選擇器的兩個輸入。二者取小值作為機組的負荷指令，送至下一部分繼續(xù)處理。 機組最大可能出力的計算。機組最大可能出力的計算。負荷指令限定在給定的最小、最大負荷之間。負荷指令限定在給定的最小、最大負荷之間。正常工況下，速率限制。負荷指令經(jīng)切換器正常工況下，速率限制。負荷指令經(jīng)切換器T3T3實現(xiàn)，限定負荷指令變化的速率實現(xiàn)，限定負荷指令變化的速率機組由于局部故障或某種原因進行迫升機組由于局部故障或某種原因進行迫升/

60、/迫降迫降(Runup/Rundown)(Runup/Rundown)或甩負荷或甩負荷(Runback)(Runback) 時，時， 往往要求較快的負荷變化速率。此時，通過邏輯回路對往往要求較快的負荷變化速率。此時，通過邏輯回路對T4T4、T5T5進行自動切換，進行自動切換， 給出給出 迫升迫升 / /迫降或甩負荷時所設(shè)定的負荷變化速率。迫降或甩負荷時所設(shè)定的負荷變化速率。頻差信號的處理?？捎蛇\行人員通過切換器頻差信號的處理?？捎蛇\行人員通過切換器T6決定。經(jīng)速率限制器輸出的負荷決定。經(jīng)速率限制器輸出的負荷 指令信號可根據(jù)機組調(diào)頻的需要與頻差信號相疊加。指令信號可根據(jù)機組調(diào)頻的需要與頻差信號相疊加。2022-6-16單元機