【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 就在于 :維持機(jī)組運(yùn)行過程中的能量平衡 ，包括 : 機(jī)組輸入能量與輸出能量的平衡； 機(jī)爐之間的能量平衡； 鍋爐內(nèi)部各子系統(tǒng)之間的平衡。 由于能量信號(hào)不易測(cè)量，通常用一些間接的信號(hào)代表這種平衡關(guān)系。機(jī)前壓力即是機(jī)爐能量需求關(guān)系的體現(xiàn)。 協(xié)調(diào)控制 功能： （ 1）參與電網(wǎng)調(diào)頻、調(diào)峰 （ 2）協(xié)調(diào)機(jī)爐之間的能量平衡；保證機(jī)組安全經(jīng)濟(jì)運(yùn)行； （ 3）輔機(jī)故障時(shí)實(shí)現(xiàn) RB,增減閉鎖，迫升 /迫降功能； 3 協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)的分類 目前，火力發(fā)電廠協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)所采用的控制策略歸納起來有如下 9種運(yùn)行方式。其中，基本方式為低級(jí)方式，機(jī)跟爐方式或爐跟機(jī)方式為較高級(jí)方式，機(jī)跟爐協(xié)調(diào)方式、爐跟機(jī)協(xié)調(diào)方式、機(jī)爐協(xié)調(diào)方式為高級(jí)方式；常用協(xié)調(diào)方式有直接能量平衡控制系統(tǒng)（ DEB）、指令直接平衡控制系統(tǒng)（ DIB）和 遠(yuǎn)方調(diào)度方式 （ ADS） 。 1）基本方式 基本控制策略：汽機(jī)主控和鍋爐主控均處于手動(dòng)運(yùn)行方式。 適用范圍：適用于機(jī)組啟動(dòng)及低負(fù)荷運(yùn)行工況，在汽機(jī)和鍋爐輔機(jī)工作異常時(shí)也應(yīng)用這種方式。 2）機(jī)跟爐方式（汽機(jī)跟蹤方式） 基本控制策略：汽機(jī)自動(dòng)調(diào)壓，鍋爐手動(dòng)調(diào)功。 適用范圍：當(dāng)汽機(jī)運(yùn)行正常，鍋爐不具備投入自動(dòng)的條件時(shí)采用該運(yùn)行方式。所謂鍋爐不具備投入自動(dòng)條件包括在低負(fù)荷運(yùn)行工況以及鍋爐部分輔機(jī)工作異常工況。另外，當(dāng)鍋爐運(yùn)行不穩(wěn)定或鍋爐異常工況，一般也采用這種運(yùn)行方式，由汽機(jī)快速維持主汽壓力為某一定值，使得鍋爐系統(tǒng)及各主要運(yùn)行參數(shù)快速恢復(fù)穩(wěn)定運(yùn)行，以便防止事故擴(kuò)大及排除故障 . 3）爐跟機(jī)方式（鍋爐跟蹤方式） 基本控制策略：鍋爐自動(dòng)調(diào)壓，汽機(jī)手動(dòng)調(diào)功。 適用范圍：當(dāng)鍋爐運(yùn)行正常，汽機(jī)部分設(shè)備工作異?；驒C(jī)組負(fù)荷受到限制時(shí)應(yīng)用這種方式。 負(fù)荷指令 (N0) 發(fā)電量 (N)圖 3 4 爐跟機(jī) ( B F ) 方式調(diào)節(jié)原理框圖壓力定值 (P0) 主汽壓力 (Pt)P ID TMBMP ID ++負(fù)荷指令 (N0)發(fā)電量 (N)壓力定值 (P0)主汽壓力 (Pt)P ID TMBMP ID ++圖 3 3 機(jī)跟爐 ( T F ) 方式調(diào)節(jié)原理框圖對(duì)象對(duì)象4） 機(jī)跟爐協(xié)調(diào)方式 （以汽機(jī)跟蹤為基礎(chǔ)的協(xié)調(diào)方式） 基本控制策略：汽機(jī)自動(dòng)調(diào)壓，鍋爐自動(dòng)調(diào)功，并參與電網(wǎng)的一、二次調(diào)頻。 在該方式下，汽機(jī)主控和鍋爐主控均處于自動(dòng)運(yùn)行方式，由汽機(jī)來維持主汽壓力，并接受目標(biāo)負(fù)荷的前饋信號(hào)，壓力設(shè)定值由運(yùn)行人員手動(dòng)給定或接受自動(dòng)滑壓設(shè)定值。單元機(jī)組輸出功率的調(diào)整任務(wù)由鍋爐承擔(dān)，鍋爐主控還接受目標(biāo)負(fù)荷的前饋信號(hào)，部分電廠還設(shè)計(jì)有目標(biāo)負(fù)荷的導(dǎo)前信號(hào)等，目標(biāo)負(fù)荷由運(yùn)動(dòng)人員手動(dòng)給定或接受電網(wǎng)調(diào)度 ADS負(fù)荷分配指令，同時(shí)參與電網(wǎng)的一、二次調(diào)頻。 適用范圍：適用于帶基本負(fù)荷機(jī)組 。 F ( X )PI△主汽壓力主汽壓力定值 (P0)∑PI△負(fù)荷指令機(jī)組負(fù)荷T2≮≯T1BMN0N Pt∑ ∑鍋爐指令（燃燒率）TM汽機(jī)指令（調(diào)門）NO∑d/ dtV 變負(fù)荷NdNO圖 3 5 ― 機(jī)跟爐 ‖ 為基礎(chǔ)的協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)5）爐跟機(jī)協(xié)調(diào)方式（以鍋爐跟蹤為基礎(chǔ)的協(xié)調(diào)方式） 基本控制策略：鍋爐自動(dòng)調(diào)壓，汽機(jī)自動(dòng)調(diào)功，并參與電網(wǎng)的一、二次調(diào)頻。 在該方式下，汽機(jī)主控和鍋爐主控均處于自動(dòng)運(yùn)行方式。由鍋爐來維持主汽壓力，并接受目標(biāo)負(fù)荷的前饋信號(hào)，部分電廠還設(shè)計(jì)有目標(biāo)負(fù)荷的導(dǎo)前信號(hào)、能量平衡信號(hào)等，單元機(jī)組輸出功率的調(diào)整任務(wù)由汽機(jī)承擔(dān)。壓力設(shè)定值及目標(biāo)負(fù)荷指令的形成與機(jī)跟爐協(xié)調(diào)方式相同。 適用范圍：適用于參與電網(wǎng)調(diào)峰機(jī)組。 PI△主汽壓力主汽壓力定值 (P0)PI△負(fù)荷指令機(jī)組負(fù)荷F ( X )≮≯ T3TMN0N Pt∑ ∑汽機(jī)指令（調(diào)門）BM鍋爐指令（燃燒率）∑d/dtT2H / L△主汽壓力偏高時(shí)閉鎖調(diào)門關(guān)主汽壓力偏低時(shí)閉鎖調(diào)門開T1V NO變負(fù)荷NdNONO圖 3 6 ― 爐跟機(jī) ‖ 為基礎(chǔ)的協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)6）機(jī)爐協(xié)調(diào)方式 基本控制策略：機(jī)爐協(xié)調(diào)方式實(shí)際上是機(jī)跟爐協(xié)調(diào)方式與爐跟機(jī)協(xié)調(diào)方式的合成，目前，機(jī)爐協(xié)調(diào)方式的控制策略普遍采用鍋爐調(diào)功，汽機(jī)既調(diào)功又調(diào)壓的運(yùn)行方式，并同時(shí)參與電網(wǎng)一、二次調(diào)頻。 在該方式下，汽機(jī)主控和鍋爐主控均處于自動(dòng)運(yùn)行方式。汽機(jī)既調(diào)壓又調(diào)功，一般設(shè)置為調(diào)功的系數(shù)低于調(diào)壓的系數(shù)，使其以調(diào)壓為主、調(diào)功為輔，并接受目標(biāo)負(fù)荷的前饋信號(hào)及參與電網(wǎng)的一、二次調(diào)頻，壓力設(shè)定值由運(yùn)行人員手動(dòng)給定或接受自動(dòng)滑壓設(shè)定值。單元機(jī)組輸出功率的調(diào)整任務(wù)主要由鍋爐承擔(dān)，鍋爐主控還接受目標(biāo)負(fù)荷的前饋信號(hào)，部分電廠還設(shè)計(jì)有目標(biāo)負(fù)荷的導(dǎo)前信號(hào)等，目標(biāo)負(fù)荷由運(yùn)行人員手動(dòng)給定或接受電網(wǎng)調(diào)度 ADS負(fù)荷分配指令，同時(shí)參與電網(wǎng)的一、二次調(diào)頻。部分單元機(jī)組的機(jī)爐協(xié)調(diào)方式也采用鍋爐調(diào)壓，汽機(jī)既調(diào)功又調(diào)壓的運(yùn)行方式，并同時(shí)參與電網(wǎng)一、二次調(diào)頻。在該方式下，汽機(jī)主控以調(diào)功為主、調(diào)壓為輔。 7） DEB協(xié)調(diào)控制 單元機(jī)組負(fù)荷控制 DEB于 1957年由 L＆ N公司首次提出 ， 經(jīng) 20多年改進(jìn)和完善 ， 最終于 20世紀(jì) 80年代初推出了成熟的 DEB／ 400（ DEBⅣ ） 協(xié)調(diào)控制系統(tǒng) 。 DEB控制系統(tǒng)中采用了以下 3個(gè)重要信號(hào)： （ 1） P1/PT：汽輪機(jī)一級(jí)壓力對(duì)機(jī)前壓力之比，代表了汽輪機(jī)調(diào)門的有效閥位。 （ 2） PSP1/PT：機(jī)前壓力定值乘以汽壓比值為能量平衡信號(hào)，表征在定壓或滑壓等不同運(yùn)行工況下汽輪機(jī)的能量輸入，即汽輪機(jī)對(duì)鍋爐的能量需求。 （ 3） P1+KdPb/dt：熱量釋放信號(hào)或熱量信號(hào)。 Lamp。N公司推薦的 DEB協(xié)調(diào)控制系統(tǒng) DEB／ 400（ DEBⅣ ） 在 DEB協(xié)調(diào)控制方式下，汽輪機(jī)自動(dòng)響應(yīng)機(jī)組負(fù)荷指令；汽輪機(jī)側(cè)的能量需求以前饋方式與鍋爐側(cè)的能量供給達(dá)到平衡，鍋爐快速響應(yīng)汽輪機(jī)的能量需求。燃燒控制系統(tǒng)中，還采用了能量平衡信號(hào)的動(dòng)態(tài)前饋（ PSP 1/PT） +[d（ PSP 1/PT）/dt]，用以動(dòng)態(tài)補(bǔ)償機(jī)前壓力設(shè)定點(diǎn)變化或負(fù)荷變化時(shí)鍋爐蓄能的變化和機(jī)、爐動(dòng)態(tài)響應(yīng)的差異。定壓運(yùn)行時(shí)，動(dòng)態(tài)前饋補(bǔ)償了負(fù)荷變化時(shí)要求改變汽包壓力所需的鍋爐蓄能變化。負(fù)荷不變時(shí)，則補(bǔ)償機(jī)前壓力定值提高所需的鍋爐附加蓄能。而在滑壓運(yùn)行時(shí)，更要補(bǔ)償負(fù)荷和機(jī)前壓力二者同時(shí)變化時(shí)要求汽包壓力變化所需的更多的鍋爐附加蓄能。汽輪機(jī)負(fù)荷控制系統(tǒng)和送風(fēng)控制系統(tǒng)都采用了串級(jí)調(diào)節(jié)，對(duì)發(fā)電機(jī)功率和煙氣含氧量進(jìn)行校正。此外還設(shè)有負(fù)荷限值調(diào)節(jié)器（ DLR），當(dāng)機(jī)組處于異常工況時(shí)，對(duì)關(guān)鍵控制回路進(jìn)行協(xié)調(diào)，以保證機(jī)組運(yùn)行的安全性。 能量信號(hào) : 熱量信號(hào) : 8）指令直接平衡控制系統(tǒng)（ DIB） 現(xiàn)代火力發(fā)電單元制機(jī)組在一定的負(fù)荷變化范圍內(nèi)，其負(fù)荷控制指令與各個(gè)子系統(tǒng)的控制指令之間靜態(tài)存在著線性（或折線）比例關(guān)系。因此，越來越多的協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)采用了指令直接平衡控制策略，它結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、調(diào)試整定方便。DIB協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)原理圖見圖 DIB協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)原理圖 9） 遠(yuǎn)方調(diào)度方式 （ ADS） 除以上 8種方式外 ， 有些電廠采用了 ADS方式 ， ADS方式是比汽機(jī)基礎(chǔ)更高一級(jí)的控制方式 ， 也是協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)中最高級(jí)的控制方式 ， 此時(shí)負(fù)荷機(jī)組按中調(diào)要求的負(fù)荷曲線運(yùn)行 。 4. 超臨界機(jī)組協(xié)調(diào)控制模式 （ 1） CCBF,機(jī)爐自動(dòng)，機(jī)調(diào)負(fù)荷，爐調(diào)壓力； 能充分利用鍋爐蓄熱，負(fù)荷響應(yīng)快；主汽壓力控制存在較大延遲，降低了主汽壓穩(wěn)定性。 （ 2） CCTF,機(jī)爐自動(dòng)，爐調(diào)負(fù)荷，機(jī)調(diào)壓力； 主汽壓穩(wěn)定性好，負(fù)荷響應(yīng)慢。 （ 3）機(jī)爐協(xié)調(diào) ； 機(jī)爐同時(shí)接受負(fù)荷和主汽壓力指令，同步響應(yīng)負(fù)荷和主汽壓力的變化。 其中：（ 1）應(yīng)用最廣，（ 3）的調(diào)節(jié)器若匹配不當(dāng)，機(jī)爐間容易引起震蕩。 600MW超臨界機(jī)組協(xié)調(diào)控制策略 1. 被控參數(shù) (1)給水流量／蒸汽流量 因?yàn)榻o水系統(tǒng)和蒸汽系統(tǒng)是直接連通的，且由于超臨界鍋爐直流蓄熱能力較小，給水流量和蒸汽流量比率的偏差過大將導(dǎo)致較大的汽壓波動(dòng)。 (2)煤水比 穩(wěn)定運(yùn)行工況時(shí)，煤水比必須維持不變，以保證過熱器出口汽溫為設(shè)計(jì)值。而在變動(dòng)工況下，煤水比必須按一定規(guī)律改變，以便既充分利用鍋爐蓄熱能力，又按要求增減燃料，把鍋爐熱負(fù)荷調(diào)到與機(jī)組新的負(fù)荷相適應(yīng)的水平 . (3)噴水流量／給水流量 超臨界鍋爐噴水僅能瞬時(shí)快速改變汽溫．但不能始終維持汽溫，因?yàn)檫^熱受熱面的長(zhǎng)度和熱焓都是不定的。為了保持通過改變噴水流量來校正汽溫的能力，控制系統(tǒng)必須不斷地把噴水流量和總給水流量之比恢復(fù)到設(shè)計(jì)值。 (4)送風(fēng)量／給煤量 (風(fēng)煤比 ) 為了抑制 NOx的產(chǎn)生，以及鍋爐的經(jīng)濟(jì)、安全運(yùn)行，需對(duì)各燃燒器的進(jìn)風(fēng)量進(jìn)行控制，具體是通過各層燃燒器的二次風(fēng)門和燃盡風(fēng)門控制風(fēng)量，每層風(fēng)量根據(jù)負(fù)荷對(duì)應(yīng)的風(fēng)煤比來控制。 2 協(xié)調(diào)控制回路 超臨界機(jī)組蓄熱能力相對(duì)較?。仩t跟隨系統(tǒng)的局限性較大，對(duì)于鍋爐和汽機(jī)的控制指令既考慮穩(wěn)態(tài)偏差又要考慮動(dòng)態(tài)偏差。為了在機(jī)組負(fù)荷變化時(shí)機(jī)爐同時(shí)響應(yīng)，機(jī)組負(fù)荷指令作為前饋信號(hào)分別送到鍋爐和汽機(jī)的主控系統(tǒng)，以便將過程控制變量維持在可接受的限度內(nèi)。 汽輪機(jī)調(diào)節(jié)汽門直接控制功率，鍋爐控制主汽壓力 (CCBF)，給水流量由鍋爐給水泵改變。功率指令直接發(fā)送到汽輪機(jī)調(diào)節(jié)汽門，使得功率響應(yīng)較快。由于鍋爐慣性大，負(fù)荷應(yīng)變較慢．為防止汽機(jī)調(diào)門動(dòng)作過大鍋爐燃燒跟不上，設(shè)計(jì)了壓力偏差拉回邏輯，當(dāng)壓力偏差過大時(shí)限制調(diào)門進(jìn)一步動(dòng)作，直到燃燒滿足負(fù)荷需求。 圖中，在協(xié)調(diào)控制模式下，主汽壓力偏差一直作為限制主汽調(diào)門響應(yīng)負(fù)荷需求而過分動(dòng)作的因素；如果實(shí)際主汽壓力偏差超過某一定值時(shí)，汽機(jī)調(diào)門停止調(diào)功而直接用來控制主汽壓力，以使主汽壓力在允許范圍內(nèi)。 有效地改變機(jī)組發(fā)電量的惟一途徑就是改變鍋爐的能量輸出，在協(xié)調(diào)控制模式中具體表現(xiàn)是鍋爐控制主汽壓力在滑壓曲線上，實(shí)質(zhì)是控制燃燒滿足機(jī)組負(fù)荷需求。 為了滿足鍋爐快速響應(yīng)負(fù)荷需求，功率指令和壓力設(shè)定值的微分作為前饋被加到燃燒率指令中。由于鍋爐和汽機(jī)對(duì)象特性不同，為了兩者動(dòng)作匹配，在邏輯中設(shè)計(jì)了純延時(shí)模塊，這需要在調(diào)試中根據(jù)實(shí)