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              600MW單元機組協調控制系統設計
              發布日期:2018-09-13 來源:  瀏覽次數:

              劉孝辰

              內蒙古赤峰熱電廠

              摘要:本文主要介紹了火電廠中協調控制方案的原理,列舉工程中的實際應用經驗,反映了協調控制系統在電廠運行中的重要性及其在應用中的靈活性。

              單元機組協調控制系統是現代大型火電機組普遍采用的控制策略。經過國內外長期的理論發展以及在應用中不斷的改進,目前火電廠已經衍生出各種各樣的協調控制方案。這些方案的具體實現原理、功能、甚至實現的目標要求都有不同之處,往往是依據現場應用的不同效果和運行中的具體要求而派生的改進或改型。根據國外當前的主流思想,一般以機組的能量平衡方式為準繩,將衍生出來的各種各樣的協調控制方案劃歸為兩大類,即直接能量平衡類和間接能量平衡類。協調控制的根本任務就在于維持整個機組運行過程中的能量平衡,包括機組輸入能量與輸出能量的平衡;機爐之間供需能量的平衡;鍋爐內部各子系統之間物資能量傳遞的平衡;甚至包括機組與電網之間的平衡。由于能量信號不便直接測量,通常采用一些間接的參數來代表這種平衡關系,最典型的就是把機前壓力作為鍋爐能量輸出與汽輪機能量需求之間平衡度的映象。通過控制這些間接參數維持整個機組能量平衡的系統即屬于間接能量平衡類。現代大型鍋爐——汽輪機單元機組屬于多變量控制對象。機、爐相互影響,且機、爐的動態特性差異很大。

              廣義的協調控制系統就是把鍋爐——汽輪機在過程量調節、邏輯控制、聯鎖保護等各方面作為一個整體進行控制,使鍋爐與汽輪機共同承擔電網的負荷控制與機前壓力的控制任務。通常所說的協調控制系統是只針對機組主要過程量調節的狹義系統,即實現機組負荷調節、機前壓力調節以及機組一次調頻的主控制系統。

              關鍵詞: 協調控制,調頻,調峰,負荷,跟隨,響應 

              1     引言

              隨著火力發電機組在電網中所占的比例越來越大,電網因用電結構變化,負荷峰谷差逐步加大,因此要求大型機組具有帶變負荷運行的能力,以便迅速滿足負荷變化的需要及參加電網調頻。常規的自動調節系統是汽輪機和鍋爐分別控制。汽輪機調節機組負荷和轉速,機組負荷的變化必然會反映到機前主蒸汽壓力的變化,即機前主蒸汽壓力反映了機爐之間的能量平衡。主蒸汽壓力的控制由鍋爐燃燒調節系統來完成,燃燒調節系統一般又劃分為主蒸汽壓力(或燃料)調節系統、送風和氧量調節系統、爐膛負壓調節系統等子系統。隨著單元機組容量的不斷增大、電網容量的增加和電網調頻、調峰要求的提高以及機組自身穩定(參數)運行要求的提高,常規的自動調節系統已很難滿足單元機組既參加電網調頻、調峰又穩定機組自身運行參數這兩個方面的要求,因此必須將汽輪機和鍋爐視為一個統一的控制對象進行協調控制。機爐的控制特性有相當大的差別,鍋爐是一個熱慣性大、反應很慢的控制對象,而汽輪機相對地是一個慣性小、反應很快的控制對象。協調控制系統就是充分考慮機爐控制特性的差異以及各自的特點,采取某些措施(如引入某些前饋信號、協調信號),讓機爐同時按照電網符合的要求變化,接受外部負荷指令,根據主要運行參數的偏差,協調地進行控制,從而在滿足電網負荷要求的同時,保證主要運行參數的穩定。

              所謂協調控制,是指通過控制回路協調汽輪機和鍋爐的工作狀態,同時給鍋爐自動控制系統和汽輪機自動控制系統發出指令,以達到快速響應負荷變化的目的,盡量大可能發揮機組的調頻、調峰能力,穩定運行參數?,F代大型單元機組,特別是600MW及以上容量的機組已無一例外地都設計了機爐協調控制系統。

              協調控制系統通常指機、爐閉環控制系統的總體,包括兩個子系統。原電力部熱工自動化標委會推薦采用模擬量控制系統(Modulating Control  system----MCS)來代替閉環控制系統、協調控制系統、自動調節系統等名稱,但習慣上仍沿用協調控制系統。

              協調控制系統是熱工自動控制系統中最復雜的控制系統,是熱控專業的前沿科學。單元機組采用協調控制系統運行時,將動態特性有較大差異的鍋爐、汽機和發電機作為一個統一整體進行控制,它有機的、協調的控制鍋爐的燃料、送風、引風和給水以及汽機調節門開度,使各變量間的影響最小。這樣不但提高了中間再熱機組的負荷適應能力,而且也提高了機組主要運行參數的調節品質,使機組出力與電網負荷要求相適應,以滿足電網負荷自動調度的需要。有關資料表明單元機組協調控制系統的投運可使整個機組效率提0.5%以上。協調控制系統的應用是實現整個電網自動化的基礎,它不但能使機組具有較強的負荷適應能力,而且對保證機組的安全經濟運行,減輕運行人員體力和腦力勞動強度有著十分重要的意義。

              2    協調控制系統簡介

              2.1  協調控制系統的任務

              單元機組的輸出電功率與負荷要求是否一致反映了機組與外部電網之間能量供求的平衡關系;主汽壓力反映了機組內部鍋爐和汽輪發電機之間能量供求的平衡關系。協調控制系統就是為完成這兩種平衡關系而設置的。

              使機組對外保證有較快的負荷響應和一定的調頻能力;對內保證主要運行參數(主汽壓力)穩定的系統稱為協調控制系統。協調控制系統(Coordinated Control System----CCS)是將單元機組的鍋爐和汽輪機作為一個整體來進行控制的系統。協調控制系統的具體任務如下:

              1)協調控制系統能協調機、爐的控制,在一定的負荷范圍內響應來自電網調度的負荷指令或機組運行人員就地設定的負荷指令,對機組進行負荷控制,并參與電網調頻,同時保證機組的穩定運行,維持運行參數不超出允許的變化范圍。

              2)對某些需要在整個負荷變化范圍內進行控制的過程變量,采用全程控制,以盡可能減少運行人員的勞動強度。

              3)在機組設備異?;蚴鹿是闆r下,CCS通過保護、連鎖等邏輯控制回路,確保機組安全地繼續運行,或使生產設備處于安全運行狀態而不致造成損害。

              4)當機組主要輔機,如送風機、引風機、磨煤機、給水泵、爐水循環泵、一次風機等發生故障而不能滿足機組出力要求時,CCS的負荷指令處理回路能產生負荷快速返回(RUNBACK)信號,使機組實際負荷指令降至機組的最大可能出力值,以確保機組的安全運行。

              5)對設計有足夠容量的汽輪機旁路系統的機組,當汽輪機或電氣故障致使汽輪機快速甩負荷時,鍋爐有必要維持最低的燃燒率繼續穩定運行,使機組帶廠用電運行或停機不停爐,以便故障消除后能快速帶上負荷。為此,CCS具有快速切負荷功能(FAST CUT  BACK----FCB)。當發生上述情況時,CCS的負荷指令處理回路能產生FCB信號,汽輪機旁路系統快速打開,鍋爐燃燒器按一定順序快速切斷,使負荷指令快速切回到廠用電負荷值或快速切回到0%負荷,鍋爐維持在最小負荷值運行(包括停機不停爐),以確保機組設備的安全,減小停機損失。

              6)當機組運行參數,如燃料量、空氣量、給水量等,其實際值與給定值的偏差超出規定的允許值范圍,或執行機構位置達到預先設定的最大或最小限制時,CCS的負荷指令處理回路能產生負荷增/減閉鎖信號(BLOCK INCREASE/DECREASE ----BI/BD),根據偏差的方向,對機組實際負荷指令的增加或減少加以閉鎖,以防止物料或能量的不平衡進一步擴大和引發事故,直至異常消除,偏差回到限值內才解除閉鎖。

              7)對于機組設備工作異常的一類故障,CCS除了采用負荷增/減閉鎖措施外,還應進一步采取機組負荷迫升/迫降措施(RUN UP/RUN DOWN---------RU/RD)。當機組主要輸入量的指令達到最大(最?。┫拗?,即相應的執行機構達到預先設定的最大(最?。┫拗?,且鍋爐輸入量(燃料量、送風量和給水量等)仍小于(或大于)給定值超過允許范圍(如送風機動葉開度指令已達最大值,而送風量仍小于送風量給定值)時,CCS將緩慢地減?。?span style="font-family:微軟雅黑;font-size:12px;">RUN DOWN)或增加(RUN UP)機組實際負荷指令,以使輸入量的偏差回復到允許范圍。

              8)協調控制系統對機組的一些重要過程變量(例如主蒸汽壓力,溫度,流量,爐膛壓力,煙氣含氧量,汽包水位,一次風流量、壓力,二次風流量,引風量等)的信號進行再線監控,一旦偏離正常狀態,就自動采取措施,或切換至冗余部分(即備用設備),或將控制系統切換為手動方式,同時發出報警信號。

              9)對于重要參數的測量采用三變送器,在采用三變送器的測量中,取變送器的中值作為測量值,根據三中取二的原則對測量信號的故障進行邏輯判斷和監控。在雙變送器的測量方案中,一個為主變送器,一個為備用變送器,雙變送器可手動切換,兩個變送器輸出之間有偏差比較器,當偏差超過允許值時,將發出報警信號,并有邏輯控制電路進行判斷和監控。

              10)重要回路的執行機構監控。具有閥位指令與實際閥位的偏差監控、方向閉鎖、超弛開/關、后備直接手操、失電、斷氣或斷信號保護功能。

              11)為了使機組能穩定運行,協調控制系統對所有控制回路的自動/手動切換均具有無擾切換的功能,即當某控制回路切換到手動方式時,控制器的輸出將跟蹤手操的輸出信號,該控制回路恢復自動方式運行時,可達到無擾動切換。

              12)有比較完備的防運行人員誤操作連鎖保護措施。如不滿足許可條件時,運行人員操作無效;誤操作不能投自動或導致強迫切手動;向擴大參數偏差的錯誤方向操作無效;重要安全功能或操作需要運行人員確認(與再確認);狀態顯示與操作提示;輔機各種擋板的啟/停操作配合;局部設備、子系統未送電或未選擇控制系統運行方式時,不能投自動或連鎖切手動。

              13)協調控制系統還配備有必須的邏輯控制功能,它們能根據規定的邏輯條件;自動地判斷并執行系統的切換、操作、跟蹤、保護、連鎖、閉鎖、監控、報警等等功能,如主燃料跳閘處理、防爐膛內爆控制、風/煤交叉連鎖、汽輪機防進水保護等。

              2.2  負荷控制對象的動態特性

              在單元機組中,鍋爐和汽輪機是兩個相對獨立的設備。從機組負荷控制角度來看,單元機組是一個存在相互關聯的多變量控制對象,經適當假設可以看作是一個具有兩個輸入和兩個輸出的互相關聯的被控對象,其方框圖如圖1所示。

              600MW單元機組協調控制系統設計 

              對象的輸入量μB為鍋爐燃料量調節機構開度,代表鍋爐燃燒率(及相應的給水量),μB的變化將引起機前壓力PT的變化,用WPB(S)描述該通道的特性,在汽輪機調節閥開度μT不變時, WPB(S)具有以下形式:

                           WPB(S)=  K1(T1 s + 1)2                     (1)

              (1)是一個簡化了的和二階系統,它表明燃料------壓力通道具有較大的慣性和遲延.

              在燃燒率變化后,在汽輪機調門開度μT不變時,pT的變化也將引起機組實發功率PE的變化。圖1, WNB(s)是燃料一切通道的傳遞函數,它具有如下形式:

                           WNB(S)=  K2(T2 s + 1)2                       (2)

                   在機組燃燒率保持不變,將汽輪機調節閥門開度通常用同步器位移量表示μT改變,它將引起機前壓力pT的變化,以及機組實發功率PE的變化,這兩個通道的傳遞函數WNμ(S)、WPμ(S)形式如下:

              W(S) = —[K3 +K4T4s + 1)]                   (3)

                      WNμ(S) =K5/(T5s+ 1)]—[K6( T6s + 1)2]      (4)

              以上四個式子是通過實驗方法得到的,通過理論分析和線性化處理也可得出以上關系。以上用傳遞函數表示單元機組的動態特性,也可用階躍響應來表示單元機組的動態特性如圖2所示。

              600MW單元機組協調控制系統設計

              2.2.1  燃燒率μB擾動下主蒸汽壓力pT和輸出電功率PE的動態特性

              當汽輪機調門開度不變,而μB發生階躍擾動時,主蒸汽壓力pT和輸出電功率PE的響應曲線如圖2a)所示。增加鍋爐的燃燒率,必定使鍋爐蒸發受熱面的吸熱量增加,汽壓經一定延遲后逐漸升高。由于汽輪機調門開度保持不變,進入汽輪機的蒸汽流量增加,從而自發地限制了汽壓的升高。當蒸汽流量與燃燒率達到新的平衡時,汽壓pT就趨于一個較高的新穩態值,具有自平衡能力。由于蒸汽流量的增加使汽輪機輸出功率增加,輸出電功率PE也增加。當蒸汽流量不變時,輸出電功率趨于一個較高的新穩態值,具有自平衡能力。

              2.2.2  調門開度μT擾動下主蒸汽壓力pT和輸出電功率PE的動態特性

              當鍋爐燃燒率μB保持不變,而μT發生階躍擾動時,主蒸汽壓力pT和電功率PE的響應曲線如圖2b)所示。

              汽輪機調門開度增加后,一開始進入汽輪機的蒸汽流量立刻成比例增加,同時汽壓pT也隨之立刻階躍下降△pT(△pT階躍下降的大小與蒸汽流量的階躍增量成正比,且與鍋爐的蓄熱量大小有關)。由于鍋爐燃燒率保持不變,所以蒸發量也不變。蒸汽流量的增加是因為鍋爐汽壓下降而釋放出一部分蓄熱,這只是暫時的。最終,蒸汽流量仍恢復到與燃燒率相應的擾動前的數值,主汽壓力pT也逐漸趨于一個較低的新穩態值。因蒸汽流量在過度過程中有暫時的增加,故輸出功率PE相應也有暫時的增加。最終輸出功率PE也隨蒸汽流量恢復到擾動前的數值??梢钥闯鰴C組增加負荷時,初始階段所需的蒸汽量要是由于鍋爐釋放蓄熱量而產生的。然而,隨著汽輪機容量的日益增大,鍋爐蓄熱量越來越小,單元機組負荷適應能力與保持汽壓不變之間的矛盾越來越突出。

              通過以上分析,可以看出負荷控制對象的動態特性的特點是:當汽輪機調門開度動作時,被控量PEpT的響應都很快即熱慣性??;當鍋爐燃燒率改變時,PEpT的響應都很慢即熱慣性大,一快一慢就是機爐對象動態特性方面存在的較大差異。

              我們把機、爐子控制系統包括在負荷控制對象之內,就構成了廣義負荷控制對象如圖3所示,其控制輸入量為鍋爐主控制指令PB和汽輪機主控制指令PT。鍋爐側的子控制系統的動態 遲延慣性很?。ㄏ鄬εc鍋爐特性),可以使  μB及時地跟隨爐主控制指令PB接近快速動隨動系統特性。這樣就有  μBPB。

              汽輪機側,如果汽輪機采用純液壓調節系統,則機主開控制指令PT就是調門開度(或同步器位移)指令 μT,故有  μT=PT。這樣廣義被控對象的動態特性不會改變。如果汽輪機采用功頻電液控制系統,則機主控制指令PT就是汽輪機功率指令。這樣被控對象的動態特性就有很大變化。如圖4所示。

              由圖可以看出,汽輪機采用功頻電液調節系統時,廣義被控對象動態特性的改變是由于汽輪機功率調節回路的存在,假設功率調節回路能保持汽輪機功率與功率指令一致,那么,機主控制指令PT爐主控制指令PB就分別代表鍋爐的輸出與輸入能量。若保持其中任一指不變而另一指令階躍擾動,則會因鍋爐輸入與輸出能量始終不平衡,主蒸汽壓力pT隨時間一直變化,沒有子平衡能力。如圖5所示。圖5a)表示PT不變,PB階躍擾動下主蒸汽壓力pT和電功率PE的響應特性,pT的動態特性近似為具有慣性的積分環節特性,PE近似不變。圖5b)表示PB不變,PT階躍擾動下主蒸汽壓力pT和電功率PE的響應特性,pT的動態特性近似比例加積分環節的特性,PE的動態特性近似為慣性環節或比例加慣性環節的特性。

              鍋爐和汽輪發電機的動態特性存在很大差異,即汽輪發電機負荷響應快,鍋爐負荷響應慢,所以單元機組內部兩個能量供求關系互相制約,外部負荷響應性能與內部運行參數穩定性之間存在固有的矛盾。根據這一特點,單元機組在實施協調控制時,必須很好地協調機爐兩側動作,合理地保持好兩個能量供求平衡關系,以兼顧負荷響應性能和內部運行參數穩定兩個方面。

              600MW單元機組協調控制系統設計

              600MW單元機組協調控制系統設計

              600MW單元機組協調控制系統設計

              2.3  協調控制系統的主要功能

              2.3.1  參與電網調峰、調頻

              特別使隨著電網負荷晝夜峰谷差的急劇上升,電網對機組參與調峰要求日益增高,世界上出現了各種夜間低負荷運行,兩班制運行,周末停運…….的中間負荷機組。

              要求機組控制具有更快速、更靈活的負荷響應,并且在更大的負荷變化范圍里,甚至0100%全程,CCS能夠投入自動。

              調峰使按電網晝夜的負荷變化,視該機組在電網中的地位與經濟效益,有計劃地,大幅度地進行調度控制。而調頻則是瞬時的,有限制地,按該機組CCS系統設定的頻差校正特性(不等率、死區、限幅值)校正機組負荷。

              2.3.2  穩定機組運行

                    CCS系統檢測與消除機組運行的各種內外擾動,協調鍋爐與汽機的能量平衡。協調鍋爐內部燃料、送風、引風、給水…….各子回路的能量平衡與質量平衡。機組的穩定運行,機爐的能量平衡就是以機前壓力的穩定為標志。

              2.3.3  機組出力與主、輔機實際能力的協調

              機組運行可能出現局部故障,抑或負荷需求超過了機組屆時的實際能力,就會產生需要與可能的失調。CCS的可靠性設計,提供有方向閉鎖(Directional Block),修正機組指令,強迫緩慢下降/回升(Run down/Run up,輔機故障減負荷(Run back)與暫停功能。使系統在主輔機或子回路控制能力受限制的異常工況下自動變“按需要控制”為“按可能控制”,照常安全保持機組指令與機組能力的平衡,鍋爐與汽機的能力平衡以及鍋爐燃料、送風、給水……子回路之間的能力平衡。

              此外,與電廠其他控制系統一起,CCS還提供有鍋爐跳閘(MFT)與機組甩負荷(FCB)的事故處理能力。如國外有的機組,就有主變,油開關跳閘時“帶廠用電運行”,汽機跳閘時“停機不停爐”的FCB控制功能。

              2.3.4  具有多種選擇的運行方式

              CCS系統設計,必須滿足機組各種工況運行的需要;提供可供運行人員選擇或聯鎖自動切換的相應控制方式。系統方式的切換,均為無擾動過程;并且,切除機或爐的某一部分自動,并不影響CCS系統的穩定運行,使CCS具有在各種工況下,正常運行啟動、低負荷或局部故障條件,都投入自動的適應能力。

              2.4  協調控制系統的組成

              單元機組協調控制系統是由負荷控制系統也稱主控系統,常規控制系統也稱子控制系統和負荷控制對象三大部分組成的。如圖6所示。負荷控制系統又由二部分即負荷指令處理部分也稱負荷管理控制中心和機爐主控制器組成。

              負荷管理控制中心(Load Management Control Center——LMCC)接受的是外部負荷指令、根據機組和控制系統本身需要所設的內部負荷指令。內部負荷指令一般有機組輔機故障減負荷Run back(快速返回)指令,與機組負荷有關的主要運行參數超過上限而引起的減負荷Run down(迫降)指令。主要運行參數低于下限而引起的增負荷Run up(迫升)指令,負荷控制系統處于手動狀態時,負荷控制系統本身跟蹤實發功率的信號。外部負荷指令一般有電網調度所的負荷分配指令ADS(Automatic Dispath System)、機組運行人員手動增/減負荷的指令。

              負荷管理管理控制中心的主要作用是對外部要求的負荷指令或目標負荷指令TLD(Target Load Demand)進行選擇,并根據機組主輔機運行情況加以處理,使之轉變為機、爐設備負荷能力,安全運行所能接受的實際負荷指令ALD(Actual Load Demand)P0,實際負荷指令又稱ULD(Unit Load Demand)單元機組實際負荷指令。

              對于上述內、外部負荷指令的選擇是由負荷管理控制中心根據機組的運行狀態和電網對機組的要求以及機爐本身運行安全性要求的 優先級來選定的。除了選擇負荷指令外,負荷管理控制中心對于選擇的內、外部負荷指令還需要進行處理,主要是對負荷指令的變化率和起始變化幅度進行限制,使之與機組的負荷能力相適應。

              機、爐主控制器接受LMCC發出的實際負荷指令P0,為了使鍋爐和汽輪機的控制作用更好地協調,在協調控制方式情況下,汽輪機主控制器接受汽輪機的DEH(Digital Electro Hydraulic即數字電液調節)來的頻率偏差信號Δf,還接受汽輪機首級后壓力p1與主汽壓力pT的比值p1/pT的反饋信號,即汽輪機閥位的反饋信號,以及實發功率信號PE和主汽壓力的偏差Δp。機、爐主控制器的主要作用是根據鍋爐和汽輪機的運行條件和要求,選擇合適的負荷控制方式,按照實際負荷指令P0與實發功率信號PE的偏差和主汽壓力的偏差Δp以及其他信號,進行控制運算,分別產生對鍋爐子控制系統和汽輪機子控制系統的協調動作的指揮信號,分別稱為鍋爐指令(Boiler DemandPB和汽輪機指令(Turbine Demand)PT。

              單元機組主控制系統是單元機組協調控制系統的核心。在單元機組協調控制系統中無論是調頻和調負荷、機組的啟動和停止、故障情況下的安全運行、鍋爐燃燒率的變化、汽輪機調節汽閥開度的變化都是在主控制系統統一的指揮下達到協調一致的,即機組的輸入能量和輸出能量在滿足電網負荷要求的前提條件下總是保證平衡的。完成主控制系統與子系統之間的協調。

              一般汽輪機和鍋爐的控制系統都是比較簡單的單、回路和常規的控制系統,這些系統能克服由于內、外擾動造成的參數波動,使之保持在允許的范圍之內。同時也適應負荷控制系統發來的變負荷指令信號,使每個子系統都能在主控制系統的統一指揮下協調動作,完成子系統與單元機組(控制對象)之間的協調,使整個單元機組安全經濟運行。

              機爐的子控制系統是協調控制的基礎,它們的控制質量將直接影響負荷控制的質量。因此,只有設計好各子控制系統,并保證其具備較高控制質量的前提下,才有可能使協調控制系統達到要求的控制質量。

              根據單元機組的容量、控制對象動態特性的特點、控制系統功能要求不同等組成的協調控制系統的方案各異,但將這些協調控制系統進行分類,一般有按反饋回路和能量平衡兩種分類方法。按反饋回路分類可將協調控制系統分為汽輪機跟隨為基礎的協調控制系統和鍋爐跟隨為基礎的協調控制系統。按能量平衡分類可將協調控制系統分為間接能量平衡的協調控制系統和直接能量平衡的協調控制系統。

              600MW單元機組協調控制系統設計

              2.5  協調控制系統的運行方式

              單元機組協調控制系統的運行方式是指協調主控的運行方式.單元機組的CCS系統可根據機、爐的運行狀態和承擔的負荷控制任務,選擇不同的運行方式.單元機組的運行方式較多,可歸納為以下六種.

              1)  手動運行方式

              在該方式下,鍋爐和汽輪機均處于手動狀態,此時負荷管理控制處于跟蹤狀態,機前壓力由運行人員手動保持,功率指令跟蹤機組實發功率,鍋爐主控器輸出的燃燒率指令跟蹤總燃料量.鍋爐的燃燒控制系統投自動,但它處于運行人員手動控制狀態,即運行人員進行設定值控制.機組主控制系統的修正負荷指令一直跟蹤機組的實際負荷,為切換到其他運行方式時,實現無擾動切換準備.這種運行方式用于機組的啟動、停止,或當機組發生FCB狀態時.

              2)  爐跟機、功率可控制運行方式

              該方式為典型的爐跟機運行方式,汽輪機負荷處于手動狀態,由運行值班員手動控制機組功率,鍋爐主控制器為自動方式,自動維持主蒸汽壓力穩定.這種運行方式具有負荷適應快的優點,它可用于機組的正常運行,機組啟動時也可用此運行方式.

              3)  機跟爐、功率可控制運行方式

                  該方式為典型的機跟爐運行方式,鍋爐負荷控制處于手動狀態,由運行值班員手動控制機組功率,汽輪機主控器為自動方式,自動維持主蒸汽壓力穩定.這種運行方式適應負荷需求的速度慢,故當機組帶基本負荷時,可采用這種運行方式.另外,這種運行方式對機組穩定運行有利,如運行經驗不足或機組尚不穩定,也可采用這種方式.

              4)  協調控制方式,機、爐負荷控制均處于自動狀態

                  當單元機組運行情況良好,機組帶變動負荷或基本負荷,可采用該運行方式.這時機組可參加電網調頻,接受中央調度所自動負荷指令及機組值班員手動負荷指令.采用該方式時,鍋爐、汽輪機的各自動控制系統都應投入運行,整個機組處于協調控制.

              5)  機跟爐、功率不可控制方式(汽輪機調壓方式)

              當汽輪機運行正常,鍋爐異常而使單元機組的輸出功率受到限制時,采用該方式.在這種控制方式下,機組只能維持本身的實際輸出功率,而不能接受任何外部負荷指令.此時自動控制的主要目的只是維持鍋爐連續運行,以便排除鍋爐的部分故障當鍋爐發生RUNBACK,鍋爐負荷受到限制,迫使機組減負荷運行,此時機組運行方式應.采用汽輪機調壓方式.另外,鍋爐燃燒系統發生部分故障、鍋爐燃燒率受到限制時,也可采用這種運行方式,此時機組負荷決定于實際燃料量的大小.

              6)  爐跟機、功率不可控制運行方式(鍋爐調壓方式)

                 當鍋爐運行正常,而汽輪機局部異常,使機組的輸出功率受到限制時,采用該方式.在這種控制方式下,自動控制的主要目的是維持汽輪機的穩定運行,機組的輸出功率為實際所能輸出的功率(即汽輪機所能承擔的負荷),不接受任何外部負荷指令.這種運行方式除適用于汽輪機局部異常外,還可適用于機組啟動.

              此外,根據機組所承擔的負荷任務,還可設計其他的運行方式.對于確定的單元機組,一般運行方式多選擇其中的45,即可滿足負荷控制的要求.

              3    協調控制系統主控制系統

              31   負荷管理控制中心

              負荷管理控制中心是協調控制系統的指揮機構,它的主要功能是根據電網調度中心的要求負荷指令或機組運行人員要求改變負荷的指令以及機組主輔機運行情況,處理成合適于機爐運行狀態的實際負荷指令ALDULD(P0)。具體來講,LMCC能完成以下功能:

              1)    實際負荷要求指令(ALDULD)的產生

              在機組正常運行工況下,電網調度來的負荷分配指令(ADS)或機組運行人員設定的負荷指令,通過負荷變化速率限制器,電網頻率校正(如果機組參與電網調頻)最小最大負荷限制回路,即產生實際負荷要求指令。如果機組主、輔機發生故障或事故而產生快速返回(RB)、快速切回(FCB)、迫升(RU)、迫降(RD)、主燃料跳閘(MFT)等信號時,機組將自動地切換到手動方式運行,這時實際負荷要求指令將跟蹤鍋爐實際負荷指令μB。

              2)    負荷的增加和減少

                   協調控制系統提供運行人員增減負荷按扭,來指明機組“目標負荷指令”的增加和減少?!澳繕素摵芍噶睢痹诳刂普酒聊簧巷@示。

              3)    最大/最小負荷限制

                   協調控制系統提供機組最大/最小負荷限制值,運行人員上可通過設定器調整機組最大/最小負荷限制值,限制值的增減直接影響實際負荷指令。當實際負荷指令等于最大或最小限制值,實際負荷指令不論要增加或減少都將受到閉鎖。當實際負荷指令等于運行人員設置的最大/最小負荷限制值時,設定器上的限制紅燈點亮。

              4)    負荷變化速率限制

                   協調控制系統提供機組最大負荷變化速率,運行人員可通過設定器調整機組最大負荷變化速率。它是對運行人員手動或ADS指令改變負荷的速率進行限制。機組最大負荷變化速率是根據機組變負荷的能力而確定的。當實際負荷指令的變化速率在運行人員設定的最大速率時,速率設定器上的限制紅燈點亮。

              5)    遠方/就地控制

              機組運行人員可操作按扭來選擇就地(Load)或遠方(Remote---ADS)控制。在“就地”控制時,運行人員可操作“增加”和“減少”按扭來改變“目標負荷指令”。這時,“目標負荷指令”將根據運行人員設定的允許的最大變化速率來改變。在“遠方”控制時目標負荷指令將根據人員設定的允許的最大變化速率響應ADS指令。

              6)    負荷快速返回

              當機組主要輔機(如送風機、引風機、一次風機、磨煤機、空氣預熱器、給水泵等)出現故障時,機組就不能滿負荷運行,必需迅速減負荷。CCS設計了快速返回信號,以保護機組的安全。如果是鍋爐側主要輔機發生故障,則將在汽輪機跟隨方式下完成負荷快速返回,即鍋爐需要迅速減負荷,而汽輪機應跟著迅速把負荷降下來。負荷降低的幅度要看主要輔機故障的情況而定。

              7)    負荷快速切回(Fast Cut Back------FCB

              機組在運行時,如果發生嚴重故障,例如機組突然與電網解列(即送電負荷突然跳閘),或汽輪機跳閘,這時快速返回就已不能適應迅速減少負荷的要求。CCS設計了快速切回信號,以實現機組快速甩負荷。

              FCB的設計分兩種情況,一種是甩負荷至廠用電,當機組甩負荷突然跳閘,為了使機組仍能維持廠用電運行,即不停爐不停機,FCB使機、爐巨維持在最小負荷。另一種是發電機、汽輪機跳閘,這時FCB使汽輪機快速甩負荷或停機。鍋爐產生的蒸汽通過旁路系統輸出,鍋爐繼續維持最小負荷運行,即停機不停爐。

              8)    負荷增/減閉鎖

              當發生煤輸送管道或燃燒噴嘴堵塞,擋板卡死,執行機構、調節機構等設備工作異常的故障時,將會造成燃料量、空氣量、給水量等運行參數的偏差增大。CCS設計了負荷增/減閉鎖信號,對這些運行參數的偏差大小和方向進行監視,如果出現故障,負荷增/減閉鎖回路根據偏差的方向,將對實際負荷指令實施增或減方向的閉鎖,以防止故障的危害進一步擴大,直至偏差回到規定限值內才解除閉鎖。

              9)    負荷迫升/迫降

              對于負荷增/減閉鎖所談到的一類故障,除了采用增/減閉鎖措施外,CCS通常還采用迫升/迫降措施。當有關的運行參數偏差超過了允許值,同時有關的控制輸出已達到極限位置,不再有調節余地。則迫升/迫降回路根據偏差的方向,將對實際負荷指令實施迫升/迫降,使偏差回到允許值范圍之內,從而達到縮小故障危害的目的。當發生迫升/迫降后,CCS將使負荷指令處于保持狀態。

              10)        負荷保持/恢復

                  CCS還設置了負荷的保持和恢復按扭,其作用是在各種控制方式下切換或發生負荷指令的迫升/迫降后,暫時維持切換前的負荷指令不變,待切換完畢后再進行控制。

              3.機、爐主控制器

              機、爐主控制器是協調控制系統的控制機構,機、爐主控制器的主要功能是根據機組的運行條件和要求,運行人員可選擇協調、鍋爐跟隨、汽輪機跟隨等控制方式給出合理的控制方案提供機組全面的協調控制.

              機爐主控制器的設計從其控制結構出發有兩種指導思想,一種是以反饋控制為基礎的,適當加入一些前饋信號作為輔助調節以改善控制品質;另一種則是從能量平衡的角度考慮前饋的控制,力爭做到前饋補償后,鍋爐和汽輪機就能協調一致地達到所要求的負荷,反饋作用僅在此基礎上起校正作用。這樣機爐主控制器就有二種分類方法,一種以反饋回路分類,一種以能量平衡分類。按反饋回路分類有以爐跟機為基礎的控制方式和以機跟爐為基礎的控制方式。以能量平衡分類有能量間接平衡控制方式和能量直接平衡控制方式。

              主控制系統類型各異。主要反映在機爐主控制器上,因此,主控制系統或協調控制系統的類型是以機爐主控制器的控制方式而命名。下面對各類機爐主控制器進行原理介紹。

              3.2.1  以爐跟機為基礎的協調控制

              單元機組以爐跟機為基礎的協調控制系統示意圖如圖7a)所示。它是以爐跟機控制方式為基礎加入一個非線性環節形成的。

              鍋爐跟隨控制方式的特點是機組能比較快地適應電網負荷的要求。但汽壓波動大,為了限制汽壓變化,增加了非線性元件。如果負荷要求增長的速率和幅度較大,可能引起汽壓pT的變化幅值過大。當汽壓偏差|p0-pT|≥死區組件的△時,死區組件將發出限制汽輪機調節汽閥繼續開大或回關的信號,以保證汽壓pT在允許的范圍內變化.當汽壓偏差不太大時,不去限制調節閥門開度μT的變化,以使PE盡快響應P0。以上分析可以看出,機組在共同保持汽壓的過程中采用了爐跟機協調的控制動作,故稱為爐跟機為基礎協調控制。

              從汽壓偏差對汽輪機調節閥門開度μT可以看出,盡管可以減少汽壓的較大波動,但同時也減慢了輸出功率PE響應負荷要求指令P0的速度,實質上是以降低功率響應性能為代價來提高汽壓控制的品質。因此協調的結果是功率和汽壓兩方面性能指標的折衷。

              7 (b)為又一種爐跟機為基礎的協調控制系統的示意圖。它是以爐跟機控制方式為基礎將功率偏差信號P0-PE并行地送入汽輪機控制器和鍋爐控制器,加入非線性環節和前饋信號P0的比例微分作用形成的。設“負荷要求”P0增大,功率偏差信號P0-PE并行地送入汽輪機控制器和鍋爐控制器,汽輪機控制器迅速開大汽輪機調節汽閥,機前壓力pT降低,鍋爐放出蓄熱,蒸汽流量增大,以暫時適應負荷要求增大的需要。由于鍋爐對負荷變化的響應較汽輪機慢,采用負荷要求P0通過比例微分作用作為送往鍋爐的前饋信號,以補償鍋爐的慣性和遲延。如果負荷要求增長的速率和幅度較大,可能引起汽壓pT的變化幅值過大。當汽壓偏差|p0-pT|≥死區組件的△時,死區組件將發出限制汽輪機調節汽閥繼續開大或回關的信號,以保證汽壓pT在允許范圍內變化。汽壓偏差信號p0-pT同時送入鍋爐控制器,加強對鍋爐的調節作用,以補充由于汽壓變化引起鍋爐蓄熱量變化附加的燃料量。調節結束時,達到P0=PE,pT=p0的平衡狀態。圖7b)所示系統的特點是嫩黃補償鍋爐的慣和遲延,加強對鍋爐的控制作用。目前,以爐跟機為基礎的協調控制系統得到廣泛應用。

              600MW單元機組協調控制系統設計

              600MW單元機組協調控制系統設計

              3.2.2  以汽輪機跟隨為基礎的協調控制

              單元機組以機跟爐為基礎的協調控制系統示意圖如圖8a)所示,它是在機跟爐控制方式為基礎加入一個非線性環節形成的。

              汽輪機跟隨控制方式的特點是適應電網負荷需求能力較差而波動小,不能充分利用鍋爐的蓄熱量。為了提高適應電網負荷的能力,通過非線性元件將功率信號引入汽輪機控制回路。當負荷要求P0增大是,功率偏差信號P0-PE送入鍋爐控制器。增大燃燒率。與此同時,通過非線性元件暫時降低主汽壓力給定值,汽輪機控制器就發出開大汽輪機調節汽閥的指令,使輸出功率PE迅速增加。反之,當減小負荷即P0-PE0時,增大汽壓給定值,汽輪機控制器發出關小調節汽閥的指令,迅速減小輸出功率PE。非線性元件是一個雙向限幅的比例器,它可以輸出一個與△P成比例的信號,暫時地改變pT的定值p0,從而使鍋爐的蓄熱得到利用,用以提高負荷適應性。當P0-PE超過這個區域時,非線性環節的輸出不再變化(水平段飽和區),即汽壓給定不再變化.看來這種pT定值的改變只限定在一定的范圍內,以免汽壓偏離給定值超過允許范圍。增加一個限幅非線性元件的作用是限起始控制過程中,

              功率變化△P對調節閥門開度μT的影響以保證p不會波動太大。從以上分析可以看出,在響應負荷要求指令時,機爐采用了共同的協調控制動作,故稱為機跟爐為基礎協調控制。

                 由于負荷要求指令改變時,汽輪機側配合鍋爐側燃燒率μB的改變同時改變調節閥門開度μT,暫時利用了鍋爐的蓄熱能力,所以功率響應速度加快。但同時汽壓波動也因此加大,實質上是以降低汽壓控制的品質為代價來提高功率響應的速度。因此協調的結果是功率和汽壓兩方面性能指標的折衷。為了補償鍋爐負荷響應的慣性和汽輪機調節汽閥開度變化對鍋爐控制系統的影響,可采用圖8(b) 所示以機跟爐為基礎的協調控制系統。它是以機跟爐控制方式為基礎加入非線性環節和前饋P0的比例微分作用、機前壓力pT的微分作用形成的。采用P0經比例微分(PD)作用后作為前饋信號,這樣能提前和加強調節鍋爐的燃燒率,改善鍋爐負荷響應特性的慣性。

              由于當負荷要求P0不變時,如果某種擾動使汽輪機調節閥門開度變化,機組實發功率PE隨之變化。這個擾動將使鍋爐控制系統動作,不利于機組穩定運行。為了減少汽輪機調節閥門開度對鍋爐控制系統的干擾,在鍋爐控制器入口加入pT的微分信號,用以補償PE變化的影響。只要微分器參數KD、TD選擇得合適,當汽輪機后調節汽閥動作時,可使鍋爐控制器入口△PE+p’T0(p’TpT的微分信號),即不受調節汽閥動作的干擾。 

              600MW單元機組協調控制系統設計

              600MW單元機組協調控制系統設計

              3.2.3  按指令間接平衡的協調控制(DIB)

              按指令間接平衡的協調控制系統示意圖9(a)所示。從圖9(a)中可以看出此系統是以鍋爐跟隨的控制工作的。鍋爐側是以(1 +d/dt)P0作為前饋信號,(p0-pT)作為反饋信號。鍋爐側的反饋回路中,由鍋爐控制器前的乘法器引入P0信號,其目的是使其放大倍數信號與P0成正比改變,以補償不同負荷下對象動態特性放大倍數的非線性特性.鍋爐側前饋的引入目的是促使燃燒量隨負荷變化及早動作,補償鍋爐的惰性。

              鍋爐燃燒率指令PB

                          PB=P0(1 + s)+(p0-pT)KP + KI(p0  pT)P0]/s           (5)

                 式中  KP---------鍋爐控制器的比例增益;

                       KI----------鍋爐控制器的積分增益。

              穩態時,主汽壓力pT等于給定值p0,鍋爐的燃燒率指令等于負荷指令P0即: PB = P0

              可見鍋爐控制中把負荷指令信號P0(1 +d/dt)作為前饋信號,其中微分作用在動態過程中加強燃燒率指令,以補償機爐之間對負荷響應速度的差異,(5)中汽壓偏差信號和汽壓偏差信號的積分有二個作用,其一,反映了使汽壓恢復到給定值對鍋爐蓄熱量變化所需要的燃料量;其二,保證穩態時汽壓等于汽壓的給定值。

              9(a)所示系統中 汽輪機控制器入口信號的平衡關系如下

                             P0  PE PE(p0  pT) = 0                  (6)

              可見,汽輪機控制回路實際是一個功率控制系統,只有在偏差為零時才有PE=P0.在動態過程中采用兩種方法防止調速汽門動態開得過大。第一種方法是引入壓力偏差信號,作為負荷變化的限制信號,限制汽輪機調速汽門動作的范圍不能超過雙向限幅器的設定值,即當汽壓超過規定值時 (1MPa)限制汽面調速汽門進一步開大。第二種方法是引入(p0  pT)的反饋信號,其目的是根據汽壓偏差變化的情況確定調速汽門的開度,限制調速汽門動態開得過大。

              9(b)為按指令間接平衡協調控制的另一種方案,從圖9(b)中可以看出此系統是以汽輪機跟隨的控制方式工作的。鍋爐側是以P0(1 +d/dt)作為前饋信號,形成對鍋爐側的前饋控制作用。其中比例作用使得燃燒率與負荷指令始終保持一致,微分作用用于補償鍋爐的動態遲延和慣性,加速鍋爐的負荷響應。

              鍋爐側以功率偏差作為反饋信號,形成對鍋爐側的積分(I)反饋控制(積分增益同P0成正比,以適應不同負荷下的對象特性的改變,實現變參數控制)用來校正燃燒率指令,以保持機組的功率偏差在穩定時為零。鍋爐燃燒率根據汽壓偏差而修正,例如,pT<p0時應使燃燒率適當增加以補足由于汽壓偏差而使鍋爐蓄熱能的減少。鍋爐燃燒率指令為

                  PB = (1 + s)P0 + (p0 - pT) + (/s)KIP0  (P0 - PE)               (7)

              在穩態時鍋爐控制器保證PE = P0,若汽壓偏差為零,PB = P0。

                   汽輪機側以汽壓偏差作為反饋信號,形成汽輪機側的PI反饋控制.功率偏差是前饋信號,用來修正壓力給定值。當功率給定值P0改變時,引起壓力給定值的改變,控制器發出汽輪機調節閥門的改變指令。這樣能充分利用鍋爐蓄熱能力提高機組負荷響應特性.

              汽輪機側的PI控制器可保證穩態時其輸入端信號的代數和近似為零,即有

                                   K(P0 - PE) + (p0 - pT)  0           (8)

                                      P0 – pT K(P0 – PE)

              可得                            pT p0 – KP                (9)

              P0增加時P = P0 – PE立即增加,相當于暫時減小壓力給定值p0 – KP。這時PI控制器立即增加調節閥門的開度,增大實發功率。另外,使汽壓pT跟隨定值而變,從而也就利用了機組蓄熱能力在一定范圍內,K值反映了在一定功率偏差下可利用的蓄熱量的大小。   在穩態時汽輪機側控制器保證pT = p0

                    從圖9(b)可以看出,負荷要求指令P0(功率給定值)作為前饋信號分別送到機、爐控制回路,使機爐同時改變負荷,以保證快速響應外界負荷要求。當燃料內擾使機前壓力及實發功率都增加時,由于中間再熱機組功率滯后較大,機前壓力響應比實發功率靈敏。因此在汽輪機調節閥門開大克服燃料內擾的同時,又產生對汽輪機的擾動。所以這種負荷控制系統消除鍋爐內擾能力較差。當汽輪機調節閥產生擾動時,機前壓力與實發功率變化方向相反,控制回路能較快地消除擾動。

              600MW單元機組協調控制系統設計

              4   600MW單元機組協調控制系統設計

              4.1           概述

              作為實現機組安全經濟運行目標的有效手段,自動控制系統在機組安全運行所起的作用日益重要,其功能也日益復雜,擔負著機組主、輔機的參數控制、回路調節、聯鎖保護、順序控制、參數顯示、異常報警、性能計算、趨勢記錄和報表輸出的功能,已從輔助運行人員監控機組運行發展到實現不同程度的設備啟停功能、程控和聯鎖保護的綜合體系,

              為大型火電機組運行必不可少的組成部分。經過幾十年的發展,目前超臨界發電技術已經相當成熟,其控制系統從總體上來說與常規亞臨界發電機組相比并沒有本質的區別。但就超臨界機組本身來說,其直流爐的運行方式、大范圍的變壓控制,使超臨界機組具有特殊的控制特點和難點。

              600MW 單元機組協調控制系統如圖 10 、11 所示。從結構與工作原理上看。該系統是以鍋爐跟隨為的協調控制系統。

              該協調控制系統是由負荷管理控制中心(Load Management Control Center-----LMCC

              和機爐主控制器及機爐子控制系統組成。該機組有二種運行方式,即定壓運行和滑壓運行方式。定壓運行時有4種控制方式即協調控制方式、鍋爐跟隨控制方式、汽輪機跟隨控制方式、基本控制方式;在滑壓運行時有2種控制方式即鍋爐跟隨控制方式和協調控制方式。協調控制系統的控制方式選擇可由運行人員操作按扭進行手動切換,也可以由邏輯控制電路自動進行切換。

              4.1.1  協調控制系統的組成

              1.負荷管理控制中心(LMCC

              負荷管理控制中心包括如下幾個部分:

              1)機組負荷指令的方式及處理。根據機爐狀態,選擇機組可能接受的外部負荷指令(ADS及運行人員設定負荷指令。f調頻指令等),將機組的外部負荷指令處理成能夠接受的機組負荷指令P0。

              2)機組最大負荷/最小負荷限制。運行人員可根據運行情況設置機組的最大/最小負荷限制值。

              3)負荷要求指令的增/減閉鎖。根據機組運行時產生的某些故障,對實際負荷指令實施增或減的方向的閉鎖,以防止故障的危害進一步擴大。

              2.機爐主控制器

              機爐主控制器的主要任務是產生各種控制策略和控制方式的切換??刂撇呗允乔梆伩刂?、反饋控制、非線性元件以及多變量控制理論的應用。

               機爐主控制器主要有以下兩個部分組成:

              1)機爐正常運行情下的負荷指令PB、PT的形成。

               (2)機爐的實際負荷指令PB、PT的形成。

              4.1.2  協調控制系統的控制方式

              在單元機組的協調控制系統的設計中為保證機組的安全運行,應設計多種控制方式,尤其是汽輪機側或鍋爐側出現故障時,應能自動地無擾動切換成其他控制方式。不同的機組,控制方式有所不同,本機組有以下幾種運行方式和控制方式。

                   1. 定壓運行方式

                   單元機組定壓運行時有4種機爐負荷控制方式。

                  1)基本控制方式。當機組由于某些故障(如主燃料跳閘——MFT)不能正常運行時,常采用此種控制方式。

                  2)鍋爐跟隨控制方式。當爐側主機和輔機運行正常,而汽輪機側主機或輔機有某些不正常情況而使機組不能達到額定負荷運行時,常采用此種控制方式。

                  3)汽輪機跟隨控制方式。當機組汽輪機側主機和輔機運行正常,而鍋爐側主機或輔機有某些不正常情況而使機組不能達到額定負荷運行時,常采用此種控制方式。

              4)協調控制方式。當單元機組鍋爐側和汽輪機側主機和輔機均處于正常運行狀態時,且機、爐主控制器均投入自動的情況下,機組可采用協調控制方式。

              2. 滑壓運行方式

              單元機組滑壓運行時有兩種機爐負荷控制方式:1)鍋爐跟隨控制方式。2)協調控制方式。

              4.2  負荷管理控制中心

              單元機組的負荷控制受到兩個方面的制約,一方面是電網的需求,另一方面是機組本身的能力。反映電網需求的有運行人員的手動給定負荷信號(一般按電網規定的負荷曲線操作),頻差信號以及來自中調的負荷要求。反映機組本身負荷能力的有機組運行參數和輔機狀態。負荷管理控制中心用來綜合這兩方面的信息,產生一個機組能接受的實際負荷指令P0,完成機組與電網之間的協調。

              負荷管理控制中心功能框圖如圖10所示,從圖10可以看出,主要包括負荷指令的方式及處理部分,負荷要求指令的增/減閉瑣部分,機組最大負荷/最小負荷限制部分。

              4.2.1  機組負荷指令的方式及處理

              1)電網調度負荷指令、機組運行人員手動負荷指令、負荷要求指令跟蹤鍋爐實際負荷指令的切換。

              切換器T1有三個狀態,即A、B、C,當選擇T1A端時,機組負荷將由ADS直接控制,即由ADS直接控制機組的負荷變化。當選擇T1B端時,由運行人員用手動改變負荷。負荷是由負荷設定器確定的,負荷設定器是一個三態信號發生器,它有三種狀態:當將設定器切換在狀態1時,則輸出信號以一定的速率增加(也即要求負荷以一定的速率增加);當設定器切換在狀態3時,則輸出信號以一定的速率減?。ㄒ布匆筘摵梢砸欢ǖ乃俾蕼p?。?;當切換至狀態2時,則輸出信號大小保持不變,即固定在某一負荷。由于運行人員對機組的運行情況比較了解,所以采用這種設定器增、減負荷時的速率能姣好地確定。當切換器T1切到C時,這時負荷要求指令跟蹤鍋爐實際負荷指令,此時不管運行人員還是電網調度負荷指令ADS都無法改變機組負荷。

              選擇切換器T1A的條件是滿足下述所有條件時運行人員按下“ADS負荷設定”方式按鈕:

              (1)汽輪機不在“保持”狀態;

              2)沒出現迫升、迫降、快速返回、快速切回指令;

              3)當機組以鍋爐跟隨或汽輪機跟隨回協調方式運行;

              4)有“允許ADS”信號,則切換T1選通A,機組負荷可由ADS遙控改變 切換器T1B的條件是滿足下述所有條件:

              ?    汽輪機不在“保持“狀態;

              ?   沒出現迫升、迫降、快速返回、快速切回指令;

              ?    以下任一條件滿足;

              1ADS故障或出現“ADS關閉”;2)機組以基本方式運行;

              3)汽輪機或燃料主控非自動控制時;4)出現快速返回或快速切回;

              5)運行人員按下“運行人員手動指令”按鈕;

              6)非鍋爐跟隨、汽輪機跟隨、協調控制方式; 

               7)迫升或迫降或快速返回或快速切回。

              選擇切換器T1C的條件是:

              (1)當機組出現快速切回、快速返回、迫升、迫降等信號;

               (2)汽輪機在“保持”狀態。以上任一條件滿足切換器下將自動切換到C端,使得機組負荷要求指令跟蹤鍋爐實際負荷指令。

                綜上所述,在機組運行過程中若出現快速返回、快速切回或迫升、迫降等信號,或汽輪機處于“保持”狀態,則機組負荷要求指令被保持(即T1C)。此時,運行人員和ADS指令都無法改變機組負荷。如果上述信號不出現,則按下“運行人員手動指令”按鈕,運行人員即可改變機組負荷(T1B)。在這種情況下,同時滿足“允許ADS”和“機組在鍋爐跟隨、汽輪機跟隨或協調方式”條件,則當運行人員按下“ADS負荷設定”按鈕時,TIAADS遙控改變負荷。

              2)變負荷速率的限制及調頻

              機組的最大變負荷速率是要受到機組運行狀況的限制,即不允許變負荷的速率過大。這里采用速率限制器來實現速率限制,速率限制器的最大速率限制值是由運行人員根據機組的狀況手動設定的。當切換器TI送出的變負荷信號的變化速率小于允許的最大變化速率時,速率限制器的輸出信號變化速率與輸入信號的變化速率相同;當輸入信號變化速率大于魚允許的最大變化速率時,輸出信號將以允許的最大變化速率變化。

              機組是否參與電網調頻是由切換器T2實現的。當機組滿足條件①機組在協調方式運行;②汽輪機及燃料控制均為自動;③沒有發生快速返回、快速切斷;④功率信號可靠;運行人員按下“能夠頻率校正”按鈕,切換器T2自動切換到A端,使機組可以參與電網調頻。當機組滿足下列條件之一:①機組在非鍋爐跟隨、汽輪機跟隨、協調方式;②機組在基本方式;③汽輪機不在自動;④燃料控制非自動;⑤功率測量信號不可靠;⑥運行人員按下“不能頻率校正”。這時切換器T2自動切換到B端,使機組不能參與電網調頻。

              4.2.2  機組最大負荷/最小負荷限制

              協調控制系統提供機組最大/最小負荷限制值,運行人員可通過設定器調整機組最大/最小負荷限制值,限制值的增減直接影響機組實際負荷指令。當實際負荷指令等于最大或最小限制值,實際負荷指令不論要增加或減少都將受到閉鎖。當實際負荷指令等于由運行人員設置的最大/最小負荷限制值時,設定器上的限制紅燈點亮。最大/最小負荷限制值將分別通過小值選擇器和大值選擇器,起到限制機組最大負荷及最小負荷的作用。

              4.2.3   負荷要求指令的增/減閉鎖

              在機組運行中產生某種故障時,使機組實際負荷的增減受到限制。例如輸煤管道或噴燃器堵塞,風機擋板卡住、執行機構和調節機構故障等,這類設備工作異常,常會造成燃料量、空氣量、給水量運行參數的偏差增加。如果對這些運行參數的偏差大小和方向進行監視,就可判斷設備工作是否異常,是否出現故障。這樣就可以根據運行參數的偏差大小和方向對實際負荷指令實施增或減方向的閉鎖,以防止故障的危害進一步擴大。

              增閉鎖是由轉換器T9和小值選擇器實現,減閉鎖是由轉換器T8和大值選擇器實現。當只有轉換器T8切換在A端時,負荷指令不能減只能升。當只有切換器T9切換在A端時,負荷要求指令不能增只能減,增減負荷的幅度決定與最大最小負荷限制設定器的取值。當T8、T9都置為A端時負荷指令處于保持狀態。

              切換器T8T9切換到A端是自動進行的,切換器T9自動切換到A端的條件是如下任一條件滿足。 

              1)當主汽壓力小于給定值的差值大于1MP;

              2)當空氣流量小于送風指令時;

              3)送風機動葉在最大開度;

              4)煤量主控制器輸出在最大(燃料量在最大值);

              5)燃料量小于燃料量指令;

              6)鍋爐給水泵最大(給水量在最大值);

              7)給水量;小于給水量指令;

              8)引風機入口導葉在最大開度(表示引風機出力以達最大);

              9)當功率控制器投入自動時,若機組實發功率始終小于其指令(功率控制器在手動時,由運行人員手動改變負荷的增減);

              10)負荷指令達到最大值(表示負荷指令以不能增加);

              11)汽輪機出力達最大;

              12)當主汽壓力的變化速度超過最大值時(dp/dt>max; 

              以上條件均不滿足時,T9自動切換到B端。如下任一條件滿足時,切換器T8自動切換到A端:

              18)條件正好與“增”閉鎖相反,這里不在贅述。

              9)煤量主控在自動方式時,負荷指令在最??;

              10)當功率控制器投入自動時,若機組實發功率  大于功率指令;

              以上條件均不滿足時T8自動切換到B端。

              600MW單元機組協調控制系統設計

              600MW單元機組協調控制系統設計

              4.3  機爐主控制器

              機爐主控制器是由負荷控制方式切換回路、負荷控制回路、鍋爐實際負荷指令的處理回路、汽輪機實際負荷指令的處理回路組成。主要功能是形成機組在正常運行情況下的機爐負荷指令即PBPT,形成機爐實際負荷指令即PBPT。

              4.3.機爐負荷指令的形成

              某廠機爐負荷控制及負荷控制方式切換回路如圖11所示,從圖11可以看出,機爐負荷控制回路共有4PID型控制器,其中PID1是功率控制  器,PID4、PID5、PID10均為汽壓控制器。共有7個切換器即T1、T2、T3、T6、T7、T10、T13。各個切換器的不同狀態的組合,就可組成不同的負荷控制方式。表1列出了不同控制方式下的各個切換器應切換的位置。

              4.3.1.基本控制方式

              當切換器T1、T2、T10B端,T3、T6、T7、T13A端,構成基本控制方式的負荷控制系統。

              從圖11可以看出,在基本控制方式時,運行人員手動改變的負荷指令P0,直接改變進入鍋爐的指令PB。汽壓偏差△p=p0-pT通過汽壓控制器PID10、切換器T10去改變汽輪機指令PT,使機前壓力pT恢復到額定汽壓p0。在基本控制方式下,鍋爐側接受手動負荷改變的指令,汽輪機側保持汽壓,屬于汽輪機跟隨的控制方式。在基本控制方式時,只能接受手動負荷改變的指令,不能接受電網調度ADS指令,也不能接受電網的調頻指令△f。

              切換到基本控制方式的方法由兩種,即手動方法和自動方法,如圖 12 A(a)所示,手動方法時通過按下“要求基本發方式”按鈕來實現的。自動方法是滿足下列任一條件而實現的。

              1)主燃料跳閘;

              2)汽輪機第一級后壓力p1信號丟失;

              3)燃料主控手動或汽輪機手動控制且不在鍋爐跟隨方式且不在汽輪機跟隨方式且不在快速切回后返回鍋爐跟隨方式且不在快速返回后返回到鍋爐跟隨方式;

              4)快速切回到廠用電;

              5)汽輪機旁路閥關閉(此信號來自高壓旁路系統)。

              或門(2)接受三個信號即鍋爐跟隨(BF)方式、汽輪機跟隨(TF)方式、協調(COORD)方式連鎖信號,其作用是當選擇了其中任一信號時使RS觸發器復位,即取消基本控制方式,為再次實現基本控制方式作好準備。也說明了在機組運行過程中實施一種控制方式,對其他控制方式閉鎖。

              4.3.1.2  鍋爐跟隨控制方式(定壓運行時)

              當切換器T2、T3、T6B端,T1、T7、T10、T13A端或B端。構成鍋爐跟隨控制方式的負荷控制系統。

                從圖 11 可以看出,在鍋爐跟隨控制方式時,負荷指令P0可來自電網調度的ADS指令 運行人員的手動負荷指令。負荷指令P0與機組實發功率PE的偏差使控制器PID1動作,功率控制器PID1的輸出與負荷前饋信號P0在加法器中相加去改變汽輪機指令PT,用來改變進入汽輪機的蒸汽量和實發功率PE,以適應負荷指令P0。在這里功率定值前饋信號P0的作用是提高機組跟隨功率給定值的能力,汽壓偏差信號△p通過非線性環節f(x) (2)作用到汽輪機側,用來減少汽壓的過分波動。汽壓偏差△p通過汽壓控制器PID5改變鍋爐指令PB,來消除汽壓偏差,從以上分析可知該系統屬于鍋爐跟隨的協調控制方式。

              600MW單元機組協調控制系統設計 

              切換到鍋爐跟隨控制方式的方法有兩種,即手動方法和自動方法,如圖 12 Ab)所示。手動方法是通過按下“要求鍋爐跟隨方式”按扭來實現的。自動方法是滿足下列任一條件而實現的。

              (1)        快速返回消失后出現返回到鍋爐跟隨方式信號;

              (2)        快速切回消失后出現返回到鍋爐跟隨方式信號。

              或門(2)接受五個信號即燃料主控為手動,出現快速切回或快速返回信號,基本運行方式選擇的連鎖信號、協調運行方式選擇的連鎖信號、汽輪機跟隨運行方式選擇的連鎖好,其作用是當選擇了其中任一信號時RS觸發器復位即取消鍋爐跟隨控制方式,為再次實現鍋爐跟隨控制方式作好準備。也說明了在機組運行過程中只采取一種控制方式,對其他控制方式實行閉鎖。

              4.3.1.3  汽輪機跟隨控制方式

                  當切換器T2、T3、T10B端,T6、T7、T13A端,T1可以選A端或B端,構成汽輪機跟隨控制方式的控制系統。

              從圖 11可以看出,在汽輪機跟隨控制方式時,負荷指令(可來自電網調度的ADS指令或者運行人員的手動負荷指令)與機組實發功率PE的偏差使控制器PID1動作,功率控制器PID1的與控制器PID4輸出相加后去改變進入鍋爐指令PB,使汽輪機改變實發功率PE以適應新的負荷要求指令,汽壓偏差信號的PID4運算,使得鍋爐指令PB加快變化,克服鍋爐控制對象的慣性,使機組更快地適應負荷要求指令。汽壓偏差信號通過汽壓控制器PID10去改變汽輪機指令PT,以消除汽壓偏差,從以上分析可知道該系統屬于汽輪機跟隨的協調控制方式。

              切換到汽輪機跟隨控制方式的方法有兩種,即手動方法和自動方法,如圖 12 B(c)  所示。手動方法是通過按下“要求汽輪機跟隨方式”按扭來實現的。自動方法是滿足下列任一條件而實現的。

              (1)        出現快速返回信號,且切除鍋爐跟隨、協調跟隨;

              (2)        出現快速切回信號,且切除鍋爐跟隨、協調跟隨。

              (3)        不在基本控制方式且選擇定壓運行燃料主控自動的情況下,汽輪機自動或者要求TF 方式。

               當出以下任一條件時,將自動地切除汽輪機跟隨控制方式:

              (1)        燃料主控為手動:

              (2)        出現了快速返回或快速切回后返回到鍋爐跟隨方式;

              3)基本運行方式連鎖;

              4) 鍋爐跟隨方式連鎖;  

                 5) 協調運行方式連鎖。

               以上任一信號滿足時,RS觸發器復位即無輸出, 切除汽輪機跟隨方式。

              4.3.1.協調控制方式

              當切換器T2、T6、T7、T10、T13均送A端,T3B端,T1選通A端或B端,構成協調控制方式的負荷控制系統。

              從圖 11可以看出,在協調控制方式下來自電網調度的ADS指令或者運行人員的手動負荷指令和頻率偏差△f相加后作為負荷要求指令P0。反饋信號PE與負荷指令P0的偏差△P使PID1動作,PID1的輸出通過加法器(1)和(2)同時 到鍋爐側和汽輪機側改變進入鍋爐的燃燒率μB和汽輪機調節閥門開度μT, 加快機組對負荷指令的響應速度。為了進一步提高機組響應負荷要求指令的能力,在汽輪機側還增加了負荷前饋信號P0。汽壓偏差信號△p也同時作用到鍋爐側和汽輪機側,△p通過PIDA作用鍋爐側,其作用是在穩定時使△p=0。汽壓偏差信號△p通過非線性元件fx)(2)作用到汽輪機側,其作用是防止動態過程中機前壓力pT出現較大的偏差,保證機組的安全經濟運行,一旦△p超過非線性元件的死區的設定值,fx)(2)的輸出將限制μT的進一步變化。非線性元件fx)(2)死區的設定值確定了汽壓偏差的允許范圍,它由機組可利用的蓄熱能力大小來決定。

              在協調控制方式時,由鍋爐側和汽輪機側主控制器共同維持PE=P0,pT=p0。

              實現協調控制方式的方法只有一種如圖 12Bd)所示,即在滿足下列所有條件時運行人員按下“協調控制方式”按扭,就能切換到協調控制方式。

              (1)        燃料主控自動;

              (2)        汽輪機自動或要求汽輪機跟隨控制方式或要求鍋爐跟隨控制方式或快速返回、快速切回后返回到鍋爐跟隨控制方式。

              當下列任一條件存在時,將自動切除協調控制方式。

              (1)        出現快速返回或快速切回;

              (2)        汽輪機手動或燃料主控手動;

              (3)        基本運行方式連鎖;

              4)鍋爐運行方式連鎖;

              5) 汽輪機跟隨運行方式連鎖。

               

              4.3.1.5  滑壓運行時鍋爐跟隨控制方式

              當切換器T2、T3、T13、T6B端,切換器T10A端,T1A端也可選B端,T7C端時,構成滑壓運行鍋爐跟隨控制方式的負荷控制系統,其框圖如圖 11 所示??梢钥闯龌瑝哼\行時鍋爐跟隨控制方式的基本原理與定壓運行時鍋爐跟隨控制方式一樣,即汽輪機側調節負荷,鍋爐側控制主汽壓力。不同點是主汽壓力的設定值是隨著不同的負荷變化范圍而不同的,即所謂“滑壓運行”,p0的不同設定值是由函數發生器f 2x)來實現的,T7的輸出經速度限制器后作為汽壓設定值p0的變化曲線,速度限制器的作用是使設定值p0在滑壓運行時,p0P0變化不能太大。否則,鍋爐無法及跟上汽壓的變化?;瑝哼\行時,設定值p0與機前壓力pT的偏差信號△p作用到PID5去改變進入鍋爐的燃燒率,PID5的作用是在任何負荷下保持pT= p0。機組在滑壓運行時,汽輪機調節閥門的閥門開度保持不變的,以減少節流損失,這是由函數發生器f 3x)來實現的,即實現機組負荷與2指令(也即汽輪機調節閥門閥門開度的變化)的靜態關系。系統中采用汽輪機第一級后壓力p1作為負荷(即p1代表機組實發功率或者說p1的變化代表了進入汽輪機能量的變化)。當負荷指令P0PID1控制作用后與實際機組負荷(p1代表)之間偏差比較小時,非線性元件fx)(1)輸出為零,汽輪機指令PT(即汽輪機調節閥門閥門開度的變化)就等于f 3x)的輸出PT,即保持一定的汽輪機調節閥門閥門開度不比丘尼。但當機組實發功率跟不上負荷指令的變化時,即偏差器(1)的輸出超過非線性元件fx)(1)的死區時,非線性元件有輸出,暫時改變汽輪機指令PT。由于這一改變量不能太大,則采用了小值選擇器來保證該改變量不會大于15%。微分器的作用是為了使機組在穩態時,汽輪機指令(調節閥門開度)等于f 3x)的輸出PT(即滿足P0 -PT靜態關系)。

              汽輪機側還采用了汽壓偏差信號△p的校正,當汽壓偏差信號△p超過非線性元件(2)的死區時,說明鍋爐跟不上機組負荷指令的變化,故由汽壓偏差信號△p通過加法器(3)去暫時限制汽輪機調節閥門開度(汽輪機指令)的進一步變化,使汽壓的波動不致太大。


              600MW單元機組協調控制系統設計

              選用滑壓運行時鍋爐跟隨控制方式的方法如圖12Ab)所示,可以看出,只要滿足下列所有條件,將自動到滑壓運行時的鍋爐跟隨控制方式。

              (1)        選擇滑壓運行方式;

              (2)        燃料主控自動;

              (3)        汽輪機自動或要求汽輪機跟隨控制方式或快速切回、快速返回后返回到鍋爐跟隨控制方式或鍋爐跟隨控制方式。

              4.3.1.6  滑壓運行時協調控制方式

              當切換器T2、T6、T10A端,T3、T13B端,T1可選A端可選B端,T7C端時,構成滑壓運行協調控制方式的負荷控制系統。其系統框圖如圖 11 所示。

              滑壓運行時協調控制方式的基本作用原理與定壓時的協調控制方式一樣,即汽機側和鍋爐側同時滿足機組負荷要求指令和保持汽壓為額定值。不同點與滑壓運行時的鍋爐跟隨控制方式類似,即汽壓給定值隨負荷變化,汽輪機調節閥閥門保持一定開度,由進入汽輪機的汽壓變化來調節功率,這里不再贅述。

              1           不同負荷控制方式下的各個切換器應切換的位置

              方式

              定壓

              滑壓

              基本方式

              BASE

              鍋爐跟隨

              BF

              汽輪機跟隨

              TF

              協調方式

              COORD

              鍋爐跟隨

              BF

              協調方式

              COORD

              T1

              B

              AB

              AB

              AB

              AB

              AB

              T2

              B

              B

              B

              A

              B

              A

              T3

              A

              B

              B

              B

              B

              B

              T6

              A

              B

              A

              A

              B

              A

              T10

              B

              A

              B

              A

              A

              A

              T13

              A

              A

              A

              A

              B

              B

              T7

              A

              A

              A

              A

              C

              C

              4.3.機爐實際負荷指令的形成

              前面我們討論了機爐在各種運行控制方式下,機爐負荷要求指令PBPT的產生及其邏輯控制回路。在不發生故障的正常運行情況下,PBPT可直接送到鍋爐和汽輪機的子控制系統作為其負荷指令。但是機組在實際運行過程中經常會發生這樣或那樣的故障,因此,對機、爐負荷要求指令PBPT應根據當時機組的運行條件,進行限制和修正。這些運行條件就是當主要輔機發生故障發出快速返回、或發出負荷指令的迫升、迫降或快速切回等,根據機組實際能承擔的負荷大小來確定的機、爐實際負荷指令用PBPT表示,其機、爐實際負荷指令形成系統圖如圖 13 所示。

              從圖 13 可以看出,當任何一臺主要輔機出現故障時,即產生負荷快速返回信號(RB)和負荷快速切回信號(FCB),并與鍋爐指令PB通過小值選擇器進行比較,以較小的負荷指令作為輸出,形成鍋爐汽輪機實際負荷指令PB、PT,然后送到鍋爐汽輪機子系統??焖偾谢睾涂焖俜祷匦盘栍靡郧袚Q控制方式和定壓/滑壓運行方式。

              600MW單元機組協調控制系統設計

              4.3.2.鍋爐實際負荷指令

              (1)        負荷快速返回。

              機組運行時,當機組實際負荷指令大于鍋爐最大可能出力值時,就需要進行負荷的快速返回,將機組實際負荷指令降至最大可能出力值,同時還規定了機組的負荷快速返回的速率。

              1)鍋爐循環泵快速返回。該機組配備3臺循環泵,若只有1臺正常運行時,最大可

              能出力值只有60%,因此將產生負荷快速返回信號稱為循環泵RB。該信號通過速率限制器,送到小值選擇器,與其他信號比較若為最小,則使鍋爐負荷指令以一定速率(不小于10%/min)快速減少。若只有1臺泵故障而停止工作時,則循環泵仍能承擔100%的鍋爐負

              荷,故不需要快速返回。

              2)鍋爐給水泵快速返回。該機組配備3臺給水泵,當有兩臺給水泵跳閘時,剩下的1臺給水泵的出力只有50%,這時發出給水泵RB信號。該信號通過速率限制器,送到小值選擇器,與其他信號比較,若小,則使鍋爐鍋爐負荷指令以不小于100%/min的速率減少。當3臺泵中只有1臺故障時,則給水泵仍能承擔100%的鍋爐負荷,故不需要快速返回。

               3)送、引風機快速返回。該機組配備送、引風機各兩臺,正常運行時兩臺并列運行,當其中1臺故障停止運行時,鍋爐還能承擔50%負荷,這時產生送、引風機RB信號,送

              到小值選擇器,與其他信號進行比較若為最小,則鍋爐負荷以不大于50%/min的速率減少。

                4)一次風機快速返回。該鍋爐配備兩臺一次風機,正常運行時兩臺并列運行,當其中一臺故障而停止運行時,鍋爐還能承擔60%的負荷,這時發出一次風機和RB信號,送到小值選擇器,與其他信號進行比較若為最小,則鍋爐負荷以不小于50%/min的速率減少。

              5)空氣預熱器快速返回??諝忸A熱器快速返回信號的產生與送風機和引風機的運行情況有關,它使鍋爐減負荷的幅度有30%50%兩種。如圖 14 所示,兩側空氣預熱器均正常時,不管送風機和引風機工作情況如何,空氣預熱器能承擔100%負荷,不會發出快速返回信號。

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              兩側空氣預熱器至少一側停止運行,所有送風機和引風機均工作正常,空氣預熱器只能承擔50%負荷,則發出快速返回50%負荷信號。

              兩側空氣預熱器至少一側停止運行(假如A側) ,且另一側(即B側)送風機或引風機停止運行,同側送、引風機停1臺??諝忸A熱器只能承擔30%負荷,則發出快速返回30%負荷信號。因此機組此時只能承擔30%的負荷,在這里送、引風機最多各停1臺,機組應該還能承擔50%負荷,但由于影響了空氣預熱器中冷、熱氣體的熱交換,因而機組只能承擔30%負荷。若有一側空氣預熱器停止運行,且同側送風機、引風機至少有一臺停止運行,另一側送、引風機均工作,則機組能承擔50%的負荷。

              通過上面的討論可以看出,空氣預熱器快速返回的條件與送風機、引風機的工作狀態有很大關系,因為當送、引風機發生故障,本身就會發生快速返回。

              (2)        負荷快速切回。

               當出現某些嚴重故障時(例如機組突然與電網解列、汽輪機跳閘等),RB已不能適應負荷迅速變化的要求,這時需要采用快速切回的措施。負荷快速切回的速度比負荷快速返回的快。

              1)汽輪機快速跳閘快速切回。汽輪機跳閘的快速切回的情況與汽輪機跳閘后的恢復時間有關,如圖 15所示。當汽輪機因故障跳閘后,切換器T32切向A端,即表示發生了FCB,但FCB后西那在1min內就小時,則切換器T33A端,此時汽輪機可承擔50%負荷。如果汽輪機跳閘產生的FCB信號在1min后小時,則延時繼電器有輸出,則切換器T33B端。汽輪機可承擔10%負荷。

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              2)快速切回到廠用電。

              當機組突然與電網解列,即送電負荷突然跳閘時,為了使機組維持廠用電運行,即不停機不停爐,如圖 16 所示,這時切換器T40切換到B端,使鍋爐負荷指令以不小于100%/min的速度迅速下降到10%。同時切換器T39切換到B端,使汽輪機負荷指令以不小于100%/min的速度迅速下降到3%。

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              3)發電機故障引起快速切回。當發電機發生故障時,產生的快速切回信號,稱發電機FCB指令,如圖 17所示。根據故障性質的不同,發電機快速切回后的負荷幅度有25%、50%70%三種。從系統框圖可以看出,當發電機定子冷卻水失去時,將發生FCB信號,這時切換器T50、T52均切換到AT53先切換到A端使鍋爐負荷快速切回到50%的負荷,延時1min后,如果故障還未消除,T53再切換到B端,使鍋爐負荷快速切回到25%,并且切回的速率都是不小于30%/min。當發生“XFCB信號,切換器T50、T52將切換到B端,使鍋爐負荷快速切回到50%,其速率不小于100%/min。當發生“YFCB信號時,切換器T51切換到A端,T50、T52切換到C端,使鍋爐負荷快速切回到70%,其速率不小于100%/min。

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              3)負荷的迫升迫降。

              當燃料主控運行在自動方式而出現下列情況之一時,機組實際負荷指令將進行迫降。

                  1)送風機動葉在最大開度而空氣流量還小于指令要求;

              2)燃料主控在最大而燃料量還小于指令要求;

              3)鍋爐給水泵在最大而給水量還小于指令要求;

              4)引風機入口導葉在最大開度。

              當燃料主控運行在自動方式,而出現下列情況之一時,機組實際負荷指令將進行迫升。

              1)送風機動葉在最小開度而空氣流量還大于指令要求

              2)燃料主控在最小而燃料量還大于指令要求;

              3)鍋爐給水泵在最小而給水量還大于指令要求;

              4)引風機入口導葉在最小開度。

                 當鍋爐實際負荷指令進行迫降時,圖 13中切換器T24、T25切換到B端,T29、T31切換到A端,降負荷信號0%通過T24到速率限制器(7),再經T25、T29、T31使鍋爐實際負荷指令PB下降。當鍋爐實際負荷指令進行迫升時,切換器T28、T29切換到B端,T31切換到A端,升負荷信號通過T28到速率限制器(8),再經T29、T31,使鍋爐實際負荷指令PB上升。

              4)鍋爐實際負荷指令PB的保持。

              鍋爐實際負荷指令的保持由切換器T31完成,其作用使再各種運行控制方式(基本、

              鍋爐跟隨、汽輪機跟隨、協調)切換或發生負荷指令的迫升/迫降15s,暫時(20s可調)維持切換前的負荷指令不變,等切換完畢后再進行控制。

              4.3.2.汽輪機實際負荷指令

                 1)負荷的迫升/迫降

                當發生負荷的迫降時,切換器T22、T23切換到B端,T26、T30切換到A端,降負荷信號(0%)通過T23到速率限制器(1),再經切換器T22、T26、T30使汽輪機實際指令PT下降。當發生負荷的迫升時,切換器T26、T27切換到B端,T30切換到A端,升負荷信號通過T27到速率限制器(2),再經切換器T26、T30使汽輪機負荷指令PT上升。

              2)汽輪機實際負荷指令的保持

               汽輪機實際負荷指令的保持由T30完成,其作用與T31一樣。

               5. 結論

                  協調控制系統是協調機組各生產環節的能量及質量的全面控制,主要起到穩定機組運行,部分提升機組經濟性及安全性的作用,在實際應用中因為工況的差異,需要采用不同的具體控制方案和控制參數以滿足實際對象的不同特性。這樣就要求在應用典型控制方案的時候依據實際效果靈活的加以改進,除了改進主控制系統外,鍋爐子控制系統和DEH系統均需整體考慮,使整個控制流程各環節的調節匹配良好。盡量減少由于各環節整定不當而產生的內擾??傊?,機組協調控制系統發展到現在,雖然已形成了多種經典的控制方案,但同時也衍生了不可記數的變異方案,這說明了在實際應用中其方案的改進是非常靈活的,也是非常必要的。

               

              參考文獻

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              作者簡介:

              劉孝辰,20077月畢業于沈陽工程學院(原沈陽電力高等??茖W校),現工作于赤峰熱電廠電熱專業部自控班;單位地址:內蒙古赤峰市紅山區長青街東段;聯系電話:13847650360;

              Abstract

              This paper describes the thermal power plant control program to coordinate the principle, the project cited the practical application experience, reflect the coordinated control system in the operation of the plant and its importance in application flexibility.

              Unit coordinate control system is a modern large thermal power generating units commonly used in the control strategy. Through domestic and international long-term development of the theory and application of the continuous improvement At present, thermal power plants has been derived from a variety of coordination and control program. These programs achieve the specific principle, function, or even to achieve the goals and requirements is different, the scene is often based on different applications of the operation and effect of the specific requirements derived from the improvements or modifications. Overseas current mainstream thinking, in general unit of energy balance as a criterion, will be derived from the variety of coordination and control programs classified as two types, namely, direct energy balance category and indirect energy balance category. Coordinating and controlling the fundamental task is to maintain operation of the entire process unit energy balance including units of input energy and output energy balance; Furnace between energy supply and demand balance; Boiler subsystems within the energy transfer between the material balance; even including the crew and the balance between the power grids. As energy inconvenience direct measurement signal is usually used some indirect parameters to represent this balance, The most typical is that as the pressure in front of boiler turbine energy output and energy balance between the needs of the image. These indirect control through the entire crew parameters energy balance system that is an indirect energy balance category. Modern large boilers -- Turbine unit multi - variable control object. Machines, stoves mutual influence and machines, stoves dynamic characteristics vary widely.

              Generalized the coordinated control system is that boilers -- in the process of turbine regulation, logic control, Interlocking protection of the area as a whole control, the boiler and steam turbine power grid shared the load control with the pressure in front of the mission. By the coordinated control system is only against the main unit volume adjustment process in a narrow, realize the unit load regulation, in front of pressure regulator and an FM unit's control system.

               Key words :  Coordinated Control    FM   Peaking    Load   Follow  Response 

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