《熱工過程自動控制技術(shù)》課件第三章

1、Ch3 單元機(jī)組模擬量控制系統(tǒng)(MCS) 協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)概述 單元機(jī)組負(fù)荷控制系統(tǒng) 燃燒控制系統(tǒng) 汽包鍋爐給水全程控制系統(tǒng) 過熱蒸汽溫度控制系統(tǒng) 再熱蒸汽溫度控制系統(tǒng) 8/11/2022重慶電力高等?？茖W(xué)校 CHONGQING ELECTRIC POWER COLLEGE3-1 協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)概述一、單元機(jī)組負(fù)荷控制的特點(diǎn)：P78二、協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)的定義：三、協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)的主要功能：四、單元機(jī)組協(xié)調(diào)控制的基本原則：P81五、協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)的組成：1.協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)的功能層次：2.協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)的功能組成：8/11/2022重慶電力高等?？茖W(xué)校 CHONGQING ELECTRIC POWER COLLEG

2、E協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)的主要功能1接受電網(wǎng)中心調(diào)度所的負(fù)荷自動調(diào)度指令A(yù)DS、運(yùn)行操作人員的負(fù)荷給定指令和電網(wǎng)頻差信號f，及時響應(yīng)負(fù)荷請求，使機(jī)組具有一定的電網(wǎng)調(diào)頻、調(diào)峰能力，適應(yīng)電網(wǎng)負(fù)荷變化的需要。 電網(wǎng)日負(fù)荷曲線2協(xié)調(diào)鍋爐、汽輪發(fā)電機(jī)的運(yùn)行，在負(fù)荷變化率較大時，能維持兩者之間的能量平衡， 保證主蒸汽壓力穩(wěn)定。 3協(xié)調(diào)機(jī)組內(nèi)部各子控制系統(tǒng)(燃料、送風(fēng)、爐膛壓力、給水、汽溫等控制系統(tǒng))的控制作用，在負(fù)荷變化過程中使機(jī)組的主要運(yùn)行參數(shù)在允許的工作范圍內(nèi)，以確保機(jī)組有較高的效率和可靠的安全性。4協(xié)調(diào)外部負(fù)荷請求與主、輔設(shè)備實(shí)際能力的關(guān)系。 5具有多種可供運(yùn)行人員選擇的控制系統(tǒng)與運(yùn)行方式。 6消除各種工況擾

3、動的影響，穩(wěn)定機(jī)組運(yùn)行。 8/11/2022重慶電力高等?？茖W(xué)校 CHONGQING ELECTRIC POWER COLLEGE協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)的功能層次協(xié)調(diào)層組控層 基礎(chǔ)自動層執(zhí)行層 8/11/2022重慶電力高等?？茖W(xué)校 CHONGQING ELECTRIC POWER COLLEGE協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)的功能層次協(xié)調(diào)層:是對主控制器的協(xié)調(diào)控制。它完成負(fù)荷指令的計算、運(yùn)行方式的管理以及異常工況的處理等。組控層：是由基礎(chǔ)自動層有關(guān)的控制回路的主控制器組成，用以分別控制鍋爐和汽輪機(jī)?；A(chǔ)自動層：直接控制執(zhí)行層的各控制裝置，接受組控層的輸出信號而動作。執(zhí)行層：自動控制系統(tǒng)的執(zhí)行機(jī)構(gòu)，接受基礎(chǔ)自動層的輸出信

4、號而動作。 8/11/2022重慶電力高等?？茖W(xué)校 CHONGQING ELECTRIC POWER COLLEGE協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)的功能組成單元機(jī)組協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)的功能系統(tǒng)范圍，包括負(fù)荷控制系統(tǒng)(也稱主控制系統(tǒng))、常規(guī)控制系統(tǒng)(也稱子控制系統(tǒng))和負(fù)荷控制對象三大部分 。8/11/2022重慶電力高等專科學(xué)校 CHONGQING ELECTRIC POWER COLLEGE3-2 單元機(jī)組負(fù)荷控制系統(tǒng)主控系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)一、負(fù)荷管理控制中心：二、機(jī)爐主控制器：(一)機(jī)爐主控制器的功能：P88(二)機(jī)爐主控制器的設(shè)計指導(dǎo)思想(三)協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)運(yùn)行方式的管理1機(jī)組運(yùn)行方式管理的必要性2單元機(jī)組運(yùn)行方式的種類及

5、特性：表3-2(P98)(1)手動方式(2)鍋爐跟隨方式BF(3)汽輪機(jī)跟隨方式TF (4)機(jī)爐協(xié)調(diào)運(yùn)行方式三、自動發(fā)電控制(AGC)：P1098/11/2022重慶電力高等專科學(xué)校 CHONGQING ELECTRIC POWER COLLEGE主控系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)8/11/2022重慶電力高等?？茖W(xué)校 CHONGQING ELECTRIC POWER COLLEGE負(fù)荷管理控制中心1實(shí)際負(fù)荷要求指令ULD的產(chǎn)生2負(fù)荷的增加和減少3最大/最小負(fù)荷限制4負(fù)荷變化速率限制 5遠(yuǎn)方/就地控制 6負(fù)荷快速返回RB7負(fù)荷快速切回(Fast Cut Back，簡稱FCB) 8負(fù)荷增/減閉鎖 9負(fù)荷迫升/迫降

6、10負(fù)荷保持/恢復(fù) 8/11/2022重慶電力高等專科學(xué)校 CHONGQING ELECTRIC POWER COLLEGEINFI-90系統(tǒng)的LMCC組態(tài)8/11/2022重慶電力高等?？茖W(xué)校 CHONGQING ELECTRIC POWER COLLEGECCS主控系統(tǒng)的CRT監(jiān)控畫面圖3-9 CCS主控系統(tǒng)的CRT監(jiān)控畫面8/11/2022重慶電力高等?？茖W(xué)校 CHONGQING ELECTRIC POWER COLLEGE手動方式鍋爐主控制器(BM)為手動方式，汽輪機(jī)主控制器(TM)也為手動方式。機(jī)爐的主控制器指令都由操作員手動改變。鍋爐和汽輪機(jī)的子控制系統(tǒng)各自分別維持本身運(yùn)行參數(shù)的穩(wěn)

7、定，沒有機(jī)、爐的協(xié)調(diào)動作。 8/11/2022重慶電力高等?？茖W(xué)校 CHONGQING ELECTRIC POWER COLLEGE鍋爐跟隨方式BF鍋爐跟隨方式是由汽輪機(jī)調(diào)節(jié)機(jī)組輸出功率；鍋爐調(diào)節(jié)汽壓。當(dāng)負(fù)荷改變時，先由汽輪機(jī)側(cè)發(fā)出控制動作，由此而引起汽壓pT改變，再由鍋爐跟隨發(fā)生控制動作，因而稱為鍋爐跟隨方式。 8/11/2022重慶電力高等?？茖W(xué)校 CHONGQING ELECTRIC POWER COLLEGE汽輪機(jī)跟隨方式TF該方式由鍋爐調(diào)功、汽輪機(jī)調(diào)壓。優(yōu)點(diǎn)為機(jī)組運(yùn)行穩(wěn)定，因汽輪機(jī)調(diào)壓的動態(tài)響應(yīng)比鍋爐調(diào)壓快，不論負(fù)荷變化過程或燃料擾動，壓力波動都小。 8/11/2022重慶電力高等專

8、科學(xué)校 CHONGQING ELECTRIC POWER COLLEGE機(jī)爐協(xié)調(diào)運(yùn)行方式負(fù)荷或汽壓改變時同時調(diào)鍋爐、汽輪機(jī)。1)以鍋爐跟隨為基礎(chǔ)的協(xié)調(diào)方式COORD.BF ：2)以汽輪機(jī)跟隨為基礎(chǔ)的協(xié)調(diào)方式COORD.TF：3)直接能量平衡DEB協(xié)調(diào)方式 ：4)負(fù)荷指令間接平衡的協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)方式：8/11/2022重慶電力高等專科學(xué)校 CHONGQING ELECTRIC POWER COLLEGECOORD.BF將汽壓偏差引入汽輪機(jī)主控制器，讓汽輪機(jī)在控制功率的同時，配合鍋爐共同控制主蒸汽壓力，以改變汽壓的控制質(zhì)量。實(shí)質(zhì)：以降低功率響應(yīng)性能作為代價來換取汽壓控制質(zhì)量的提高。在此意義上，協(xié)調(diào)的

9、結(jié)果是兼顧了電功率和主汽壓兩方面的控制質(zhì)量。 8/11/2022重慶電力高等?？茖W(xué)校 CHONGQING ELECTRIC POWER COLLEGECOORD.TF在汽輪機(jī)跟隨方式的基礎(chǔ)上，將功率偏差引入汽輪機(jī)主控制器，讓汽輪機(jī)在控制汽壓的同時，配合鍋爐共同控制功率，通過利用蓄熱能力提高功率的控制質(zhì)量，并且減少燃燒率擾動對汽輪機(jī)調(diào)節(jié)回路的影響。 實(shí)質(zhì)：以汽壓動態(tài)偏差為代價換取功率響應(yīng)的提高。協(xié)調(diào)的結(jié)果是兼顧了電功率和汽壓兩方面的控制質(zhì)量。 8/11/2022重慶電力高等專科學(xué)校 CHONGQING ELECTRIC POWER COLLEGE直接能量平衡DEB協(xié)調(diào)鍋爐“熱量釋放” 與機(jī)組“能

10、量需求”相平衡: 8/11/2022重慶電力高等專科學(xué)校 CHONGQING ELECTRIC POWER COLLEGE負(fù)荷指令間接平衡的協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)IEB應(yīng)用負(fù)荷指令信號P0來間接平衡機(jī)、爐之間的能量關(guān)系。 8/11/2022重慶電力高等?？茖W(xué)校 CHONGQING ELECTRIC POWER COLLEGE自動發(fā)電控制當(dāng)二次調(diào)頻由電廠運(yùn)行人員就地設(shè)定時，稱為就地手動控制；當(dāng)由電網(wǎng)調(diào)度中心的能量管理系統(tǒng)來實(shí)現(xiàn)遙控自動控制時，則稱為自動發(fā)電控制(AGC)。 8/11/2022重慶電力高等?？茖W(xué)校 CHONGQING ELECTRIC POWER COLLEGE3-3 燃燒控制系統(tǒng)一、概述(

11、一)燃燒控制系統(tǒng)的任務(wù)：(1)控制燃料量，維持主蒸汽壓力穩(wěn)定。 (2)控制送風(fēng)量，保證燃燒過程經(jīng)濟(jì)性。 (3)控制引風(fēng)量，維持鍋爐爐膛壓力穩(wěn)定。 (二)燃燒過程控制對象的動態(tài)特性：1.燃燒率擾動下的汽壓動態(tài)特性： 2.機(jī)組負(fù)荷擾動下的汽壓動態(tài)特性：(三)燃燒控制系統(tǒng)的基本組成：二、燃料量控制系統(tǒng)：三、送風(fēng)量控制系統(tǒng)：四、引風(fēng)量控制系統(tǒng)：8/11/2022重慶電力高等?？茖W(xué)校 CHONGQING ELECTRIC POWER COLLEGE燃料量控制系統(tǒng)(一)燃料量的測量與熱量信號 (二)燃料量(燃煤量)控制系統(tǒng)的基本結(jié)構(gòu)(三)燃煤量控制系統(tǒng)的基本要求 (四)典型的燃料量控制系統(tǒng) (五)磨煤機(jī)控

12、制 (六)一次風(fēng)母管壓力的控制(七)燃油流量及壓力控制 8/11/2022重慶電力高等專科學(xué)校 CHONGQING ELECTRIC POWER COLLEGE3-4 汽包鍋爐給水全程控制系統(tǒng)一、概述(一)給水控制的任務(wù)： 使給水量與鍋爐的蒸發(fā)量相適應(yīng)，并維持汽包水位在規(guī)定的范圍內(nèi)。 (二)給水流量的調(diào)節(jié)方式 ： (三)給水控制對象的動態(tài)特性 ： 汽包鍋爐給水系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖1.給水流量W擾動下水位的動態(tài)特性：2.蒸汽流量擾動下水位的動態(tài)特性：3.燃料量擾動下水位的動態(tài)特性：二、給水控制系統(tǒng)的基本類型：8/11/2022重慶電力高等專科學(xué)校 CHONGQING ELECTRIC POWER CO

13、LLEGE給水流量的調(diào)節(jié)方式改變給水調(diào)節(jié)閥門的開度改變給水量改變給水泵的轉(zhuǎn)速改變給水量8/11/2022重慶電力高等?？茖W(xué)校 CHONGQING ELECTRIC POWER COLLEGE變速給水泵的安全工作區(qū)、汽包鍋爐給水系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖變速給水泵的安全工作區(qū)汽包鍋爐給水系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖8/11/2022重慶電力高等專科學(xué)校 CHONGQING ELECTRIC POWER COLLEGE給水控制系統(tǒng)的基本類型(一)單沖量給水控制系統(tǒng)：(二)三沖量給水控制系統(tǒng)：1.單級三沖量給水控制系統(tǒng)：2.串級三沖量給水控制系統(tǒng)：(三)給水全程控制系統(tǒng)：1.給水全程控制的概念： 給水全程控制系統(tǒng)指的是在鍋爐

14、啟停及正常運(yùn)行中均能實(shí)現(xiàn)自動控制的給水控制系統(tǒng)。 2.測量信號的校正：3.給水熱力系統(tǒng)及調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)：4.給水全程控制系統(tǒng)分析： 8/11/2022重慶電力高等?？茖W(xué)校 CHONGQING ELECTRIC POWER COLLEGE單沖量給水控制系統(tǒng)1.系統(tǒng)結(jié)構(gòu)： 2.特點(diǎn)：3.適用對象：4.存在的問題： 不能快速抑制給水流量的自發(fā)性擾動。 不能有效地防止“虛假水位”引起的誤動作。 8/11/2022重慶電力高等?？茖W(xué)校 CHONGQING ELECTRIC POWER COLLEGE單級三沖量給水控制系統(tǒng)(1)給水流量信號W：系統(tǒng)的反饋信號?？朔?nèi)擾，穩(wěn)定給水流量。(2)蒸汽流量信號D：系統(tǒng)的

15、前饋信號。減小或抵消“虛假水位”的影響。(3)存在的問題：引入的D信號不一定恰好消除“虛假水位”的影響。給水流量既影響內(nèi)回路又影響外回路在系統(tǒng)整定時內(nèi)、外回路相互影響。排污等要消耗一部分工質(zhì)，使系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)時IW不一定等于ID，從而使Ih不一定等于Ih0。8/11/2022重慶電力高等?？茖W(xué)校 CHONGQING ELECTRIC POWER COLLEGE串級三沖量給水控制系統(tǒng)有由主、副兩個PI控制器。與單級三沖量系統(tǒng)相比，該系統(tǒng)多采用了一個PI控制器，兩個控制器分工明確、串聯(lián)工作，主控制器PI1為水位控制器，它根據(jù)水位偏差控制給水流量等于給定值；副控制器PI2為給水流量控制器，它根據(jù)給水流量偏

16、差控制給水流量；蒸汽流量信號作為前饋信號用來維持負(fù)荷變動時的物質(zhì)平衡，由此構(gòu)成的是一個前饋反饋雙回路控制系統(tǒng)。 8/11/2022重慶電力高等?？茖W(xué)校 CHONGQING ELECTRIC POWER COLLEGE給水熱力系統(tǒng)示意圖 本機(jī)組配有一臺50%容量的電動調(diào)速給水泵和兩臺各為50%容量的汽動調(diào)速給水泵；l5%的旁路容量。8/11/2022重慶電力高等?？茖W(xué)校 CHONGQING ELECTRIC POWER COLLEGE給水全程控制系統(tǒng)014%負(fù)荷階段單沖量調(diào)旁路閥開度 14%25%負(fù)荷階段單沖量調(diào)電動泵轉(zhuǎn)速25%35%負(fù)荷階段三沖量調(diào)電動泵轉(zhuǎn)速35%50%負(fù)荷階段三沖量；啟動一臺

17、汽動泵50%負(fù)荷以上階段三沖量；啟動另一臺汽動泵，電動泵逐步退出。8/11/2022重慶電力高等?？茖W(xué)校 CHONGQING ELECTRIC POWER COLLEGE3-5 過熱蒸汽溫度控制系統(tǒng)一、過熱汽溫控制的任務(wù)：P124二、過熱汽溫對象的動態(tài)特性：三、過熱汽溫的控制手段：噴水減溫四、過熱汽溫控制系統(tǒng)的基本類型：1.串級汽溫控制系統(tǒng)： 2.導(dǎo)前微分汽溫控制系統(tǒng)： 3.分段汽溫控制系統(tǒng)： (1)分別設(shè)置獨(dú)立的定值控制系統(tǒng)：(2)按溫差控制的分段控制系統(tǒng)： 五、過熱汽溫控制系統(tǒng)分析： P129 8/11/2022重慶電力高等?？茖W(xué)校 CHONGQING ELECTRIC POWER COL

18、LEGE過熱汽溫對象的動態(tài)特性1.減溫水流量WB擾動下汽溫的動態(tài)特性：2.蒸汽負(fù)荷D擾動下汽溫的動態(tài)特性：3.煙氣側(cè)Qy擾動下汽溫的動態(tài)特性：8/11/2022重慶電力高等?？茖W(xué)校 CHONGQING ELECTRIC POWER COLLEGE串級汽溫控制系統(tǒng)、導(dǎo)前微分汽溫控制系統(tǒng)串級汽溫控制系統(tǒng)導(dǎo)前微分汽溫控制系統(tǒng)8/11/2022重慶電力高等?？茖W(xué)校 CHONGQING ELECTRIC POWER COLLEGE分別設(shè)置獨(dú)立的定值控制系統(tǒng)該方案中，兩級減溫水控制方案可分別采用串級控制策略。兩級減溫水的控制獨(dú)互相立。 8/11/2022重慶電力高等?？茖W(xué)校 CHONGQING ELECTRIC POWER COLLEGE按溫差控制的分段控制系統(tǒng)以級減溫器前后的溫差(32)作為第一段控制系統(tǒng)的被控量信號送入主控制器PI3。 8/11/2022重慶電力高等?？茖W(xué)校 CHONGQING ELECTRIC POWER COLLEGE3-6 再熱蒸汽溫度控制系統(tǒng)一、再熱汽溫控制的任務(wù)：P133二、再熱汽溫的影響因素：P133三、再熱汽溫的控制手段：1.正常情況：煙氣側(cè) 旋轉(zhuǎn)擋板、煙氣再循環(huán)、改變?nèi)紵鞯膬A角。2.異常情