【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 機(jī)方式； 機(jī)接受負(fù)荷指令 ， 負(fù)責(zé)調(diào)節(jié)功率 ， 具有較好的負(fù)荷響應(yīng)能力；爐負(fù)責(zé)調(diào)節(jié)汽壓 ， 維持汽壓的穩(wěn)定 ，由于鍋爐動(dòng)態(tài)響應(yīng)慢 ， 動(dòng)態(tài)過程中汽壓波動(dòng)大；因機(jī)爐間的相互影響 ， 燃料擾動(dòng) （ 如增加 ） 時(shí)壓力 、功率都有變動(dòng) （ 上升 ） ， 而為保持原有功率 ， 汽輪機(jī)調(diào)節(jié)汽門要?jiǎng)幼?（ 關(guān)小 ） ， 更使壓力有所波動(dòng)（ 增加 ） 。 第二章 單元機(jī)組協(xié)調(diào)控制系統(tǒng) North China Electric Power University 45 圖 . 爐跟機(jī)方式 特點(diǎn)： ① .充分利用鍋爐蓄熱量，機(jī)組能比較快地適應(yīng)電網(wǎng)負(fù)荷的要求，但汽壓波動(dòng)大。 ② .由于汽壓允許變化范圍小，限制了機(jī)組對(duì)負(fù)荷的適應(yīng)性。 第二章 單元機(jī)組協(xié)調(diào)控制系統(tǒng) North China Electric Power University 46 WT1(s)WPM(s)WNM(s)WPu(s)WNu(s)WT2(s)++++++NEPT機(jī)前壓力輸出功率MuT功率給定值壓力給定值汽機(jī)調(diào)節(jié)器鍋爐調(diào)節(jié)器P0N0工作過程： 汽機(jī)調(diào)節(jié)器 WT1(s)控制輸出功率 ， 鍋爐調(diào)節(jié)器WT2(s)控制汽壓 。 當(dāng)功率給定值 N0變化時(shí) ， 通過汽機(jī)調(diào)節(jié)器控制蒸汽調(diào)節(jié)閥開度 uT， 改變汽機(jī)的進(jìn)汽量 ， 使輸出功率 NE符合負(fù)荷要求 。 同時(shí) ， 調(diào)節(jié)閥開度 uT的改變 ， 使機(jī)前壓力 PT發(fā)生變化 ， 通過鍋爐調(diào)節(jié)器改變?nèi)剂狭?。 第二章 單元機(jī)組協(xié)調(diào)控制系統(tǒng) North China Electric Power University 47 二 、 機(jī)跟爐控制系統(tǒng) 基本點(diǎn)：鍋爐為基礎(chǔ) ， 汽輪機(jī)跟隨的負(fù)荷控制方式 ，簡(jiǎn)稱機(jī)跟爐方式； 機(jī)跟爐方式：爐接受負(fù)荷指令 ， 負(fù)責(zé)調(diào)節(jié)功率 ， 負(fù)荷響應(yīng)能力差 ， 不僅不能利用鍋爐蓄能 ， 負(fù)荷增加時(shí) ，還要先向鍋爐附加蓄能 ， 要先提高汽包壓力；因機(jī)爐間的相互影響 ， 燃料擾動(dòng)時(shí) ， 機(jī)組功率波動(dòng)也大 ， 如燃料增加時(shí) ， 功率 、 汽壓都上升 ， 要保持原有汽壓 ， 汽輪機(jī)調(diào)節(jié)汽門開大 ， 會(huì)使功率更為增加 ， 對(duì)燃煤機(jī)組來(lái)說(shuō)這個(gè)缺點(diǎn)比較突出 。 單純的汽輪機(jī)跟蹤運(yùn)行方式對(duì)電網(wǎng)干擾較大 ， 不利于電網(wǎng)周波的穩(wěn)定；但因汽輪機(jī)調(diào)壓的動(dòng)態(tài)響應(yīng)比鍋爐調(diào)壓快 ， 不論負(fù)荷變化或燃料擾動(dòng) ， 汽壓波動(dòng)都小 ， 有利于機(jī)組本身運(yùn)行參數(shù)的穩(wěn)定 。 第二章 單元機(jī)組協(xié)調(diào)控制系統(tǒng) North China Electric Power University 48 圖 . 單元機(jī)組機(jī)跟爐方式 特點(diǎn)： ① .汽壓波動(dòng)小； ② . 功率變化大，負(fù)荷適應(yīng)性差，未利用蓄熱； ③ . 適用于帶基本負(fù)荷的機(jī)組。 第二章 單元機(jī)組協(xié)調(diào)控制系統(tǒng) North China Electric Power University 49 WT1(s)WPM(s)WNM(s)WPu(s)WNu(s)WT2(s)++++++NEPTMuT功率給定值壓力給定值汽機(jī)調(diào)節(jié)器鍋爐調(diào)節(jié)器P0N0工作過程： 當(dāng)功率給定值 N0變化時(shí) ， 通過鍋爐調(diào)節(jié)器改變?nèi)剂狭?M， 同時(shí) ， 給水量和送風(fēng)量也改變 。 在使機(jī)前壓力 PT改變后 ， 通過汽機(jī)調(diào)節(jié)器調(diào)節(jié)蒸汽調(diào)節(jié)閥開度 uT，使汽機(jī)功率與負(fù)荷要求一致 。 第二章 單元機(jī)組協(xié)調(diào)控制系統(tǒng) North China Electric Power University 50 三、協(xié)調(diào)控制系統(tǒng) 協(xié)調(diào)控制方式就是一種較好地解決機(jī)組的負(fù)荷適應(yīng)性與運(yùn)行穩(wěn)定性這一對(duì)矛盾的運(yùn)行方式。協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)的一個(gè)重要設(shè)計(jì)思想，就在于蓄能的合理利用和補(bǔ)償： 1）充分利用鍋爐的蓄能，又要相應(yīng)限制這種利用； 2）補(bǔ)償蓄能，動(dòng)態(tài)超調(diào)鍋爐的能量輸入。 協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)的一個(gè)關(guān)鍵控制策略，在于盡可能減少和消除鍋爐、汽輪機(jī)動(dòng)作間的相互影響，采用 擾動(dòng)補(bǔ)償、自治或解耦的控制原則 。擾動(dòng)應(yīng)由擾動(dòng)側(cè)的控制回路自行快速消除，而非擾動(dòng)側(cè)的控制回路應(yīng)少動(dòng)或不動(dòng)，以利于動(dòng)態(tài)過程的穩(wěn)定。 第二章 單元機(jī)組協(xié)調(diào)控制系統(tǒng) North China Electric Power University 51 為了提高負(fù)荷響應(yīng)能力，世界上越來(lái)越多的 CCS設(shè)計(jì)采用前饋控制技術(shù)，使鍋爐輸入能被控制得很接近于屆時(shí)要求的量，而不完全依賴于反饋控制的緩慢且往往會(huì)引起不穩(wěn)定的積分過程。 WT1(s)WPM(s)WNM(s)WPu(s)WNu(s)WT2(s)++++++NEPT機(jī)前壓力輸出功率MuT汽機(jī)調(diào)節(jié)器鍋爐調(diào)節(jié)器P0N0 +++第二章 單元機(jī)組協(xié)調(diào)控制系統(tǒng) North China Electric Power University 52 工作過程： 功率偏差信號(hào)和汽壓偏差信號(hào)同時(shí)送到汽機(jī)調(diào)節(jié)器和鍋爐調(diào)節(jié)器 。 穩(wěn)態(tài)時(shí) ， 實(shí)發(fā)功率 NE等于給定值 N0， 機(jī)前壓力 PT等于給定值 P0 ；暫態(tài)時(shí) ， 當(dāng)功率給定值 N0增大時(shí) ， ΔN= N0NE增大 ， 通過汽機(jī)調(diào)節(jié)器WT1(s)開大調(diào)節(jié)閥開度 uT， 同時(shí)通過鍋爐調(diào)節(jié)器 WT2(s)增大燃料量和蒸汽流量 ， 使輸出功率 NE增大 。 這時(shí) ， PT減小 ， ΔP= P0PT減小 ， 使汽機(jī)調(diào)節(jié)器 WT1(s)關(guān)小調(diào)節(jié)閥uT， 通過調(diào)節(jié)器 WT2(s)增大 PT， 使 PT達(dá)到正常值 ， 而 ΔN繼續(xù)使 NE達(dá)到 N0， 機(jī)組達(dá)到新的穩(wěn)態(tài) 。 第二章 單元機(jī)組協(xié)調(diào)控制系統(tǒng) North China Electric Power University 53 特點(diǎn)： ① .允許汽壓有一定波動(dòng)，充分利用蓄熱，使機(jī)組較快適應(yīng)電網(wǎng)負(fù)荷要求。 ② .利用負(fù)的壓力偏差能適當(dāng)限制汽機(jī)調(diào)節(jié)閥動(dòng)作，機(jī)前壓力不致產(chǎn)生較大的偏差，確保汽壓波動(dòng)在允許范圍之內(nèi)。 ③ .鍋爐調(diào)節(jié)器接受功率偏差前饋信號(hào)，能迅速改變?nèi)剂狭?，使機(jī)組功率較快地達(dá)到功率給定值。 第二章 單元機(jī)組協(xié)調(diào)控制系統(tǒng) North China Electric Power University 54 補(bǔ)償鍋爐側(cè)擾動(dòng)的機(jī)跟爐協(xié)調(diào)系統(tǒng)（ I1） 引入功率偏差信號(hào)至汽機(jī)調(diào)節(jié)器，做為對(duì)鍋爐側(cè)擾動(dòng)的補(bǔ)償信號(hào)；引入功率定值信號(hào)做為鍋爐前饋信號(hào)。 I1系統(tǒng)具備對(duì)鍋爐側(cè)擾動(dòng)單向補(bǔ)償?shù)哪芰Γ⒉痪邆鋵?duì)汽機(jī)側(cè)擾動(dòng)補(bǔ)償?shù)哪芰Α? 第二章 單元機(jī)組協(xié)調(diào)控制系統(tǒng) North China Electric Power University 55 補(bǔ)償汽機(jī)側(cè)擾動(dòng)的機(jī)跟爐協(xié)調(diào)系統(tǒng)（ I2） 第二章 單元機(jī)組協(xié)調(diào)控制系統(tǒng) North China Electric Power University 56 補(bǔ)償鍋爐側(cè)擾動(dòng)的爐跟機(jī)協(xié)調(diào)系統(tǒng)（ I3） 第二章 單元機(jī)組協(xié)調(diào)控制系統(tǒng) North China Electric Power University 57 第二章 單元機(jī)組協(xié)調(diào)控制系統(tǒng) North China Electric Power University 58 采用了功率指令 Nsp與 ΔPT相乘，再進(jìn)行積分運(yùn)算，做為鍋爐調(diào)節(jié)器的輸出部分。其作用是補(bǔ)償不同負(fù)荷工況下鍋爐動(dòng)態(tài)特性的非線性影響。在額定負(fù)荷下，Nsp為常數(shù)時(shí)，鍋爐主控制器為典型的比例積分調(diào)節(jié)規(guī)律。功率指令 Nsp和 Nsp的微分做為鍋爐前饋指令。 第一是采用了實(shí)發(fā)功率 N與汽壓偏差的乘積做為對(duì)鍋爐側(cè)擾動(dòng)的補(bǔ)償信號(hào)。這對(duì)于克服機(jī)爐動(dòng)態(tài)特性隨負(fù)荷變化引起的非線性特性有一定作用。 第二是對(duì)調(diào)節(jié)器的輸入偏差進(jìn)行限幅。 第二章 單元機(jī)組協(xié)調(diào)控制系統(tǒng) North China Electric Power University 59 補(bǔ)償汽機(jī)側(cè)擾動(dòng)的爐跟機(jī)協(xié)調(diào)系統(tǒng)（ I4） 在汽機(jī)側(cè)出現(xiàn)擾動(dòng)的動(dòng)態(tài)過程中，利用輸出功率與機(jī)前壓力響應(yīng)在初始階段形狀相似但方向相反的特點(diǎn)，簡(jiǎn)單地把功率偏差信號(hào)引入至鍋爐調(diào)節(jié)器 G2，就構(gòu)成了對(duì)汽機(jī)側(cè)擾動(dòng)補(bǔ)償?shù)墓δ堋? 第二章 單元機(jī)組協(xié)調(diào)控制系統(tǒng) North China Electric Power University 60 實(shí)現(xiàn)雙向補(bǔ)償?shù)臓t跟機(jī)協(xié)調(diào)系統(tǒng)（ I5） 第二章 單元機(jī)組協(xié)調(diào)控制系統(tǒng) North China Electric Power University 61 實(shí)現(xiàn)雙向補(bǔ)償?shù)臋C(jī)跟爐協(xié)調(diào)系統(tǒng)（ I6） 第二章 單元機(jī)組協(xié)調(diào)控制系統(tǒng) North China Electric Power University 62 雙向補(bǔ)償機(jī)跟爐協(xié)調(diào)系統(tǒng)的變形結(jié)構(gòu) 第二章 單元機(jī)組協(xié)調(diào)控制系統(tǒng) North China Electric Power University 63 Bailey820協(xié)調(diào)系統(tǒng) 第二章 單元機(jī)組協(xié)調(diào)控制系統(tǒng) North China Electric Power University 64 實(shí)現(xiàn)雙向串聯(lián)補(bǔ)償?shù)膮f(xié)調(diào)系統(tǒng)（ I7） 第二章 單元機(jī)組協(xié)調(diào)控制系統(tǒng) North China Electric Power University 65 實(shí)現(xiàn)單向串聯(lián)補(bǔ)償?shù)臓t跟機(jī)協(xié)調(diào)系統(tǒng)（ I8） 第二章 單元機(jī)組協(xié)調(diào)控制系統(tǒng) North China Electric Power University 66 采用非線性補(bǔ)償?shù)膮f(xié)調(diào)控制系統(tǒng)（ I9） 第二章 單元機(jī)組協(xié)調(diào)控制系統(tǒng) North China Electric Power University 67 聯(lián)合變壓運(yùn)行的協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)（ I10） 第二章 單元機(jī)組協(xié)調(diào)控制系統(tǒng) North China Electric Power University 68 當(dāng)機(jī)組負(fù)荷低于 N1，譬如 30%，或大于 N2，譬如91%時(shí)，機(jī)組按照定壓方式運(yùn)行。在負(fù)荷為 N1至 N2之間，機(jī)組汽輪機(jī)調(diào)節(jié)汽門固定在 91％開度附近，按照滑壓運(yùn)行方式運(yùn)行。 系統(tǒng)中設(shè)置了三個(gè)調(diào)節(jié)器。 Gl是汽機(jī)主調(diào)節(jié)器。G2是鍋爐主調(diào)節(jié)器。 G3是汽機(jī)閥位校正調(diào)節(jié)器，其輸出用來(lái)校正壓力定值信號(hào)，維持滑壓運(yùn)行時(shí)調(diào)節(jié)汽門開度為 91％定值。 第二章 單元機(jī)組協(xié)調(diào)控制系統(tǒng) North China Electric Power University 69 表 穩(wěn)定工況下功率、壓力和調(diào)節(jié)汽門開度 N 30% 30%≤N≤91% 91% PT ≤PT≤ μ 91% 91% 91% 積分負(fù)反饋相當(dāng)于一個(gè)慣性環(huán)節(jié)，使壓力定值的變化滯后于功率定值的變化。否則將造成壓力定值與功率定值同步變化，在 Gl的入口相消，無(wú)法使調(diào)節(jié)汽門有一定的動(dòng)態(tài)過開，使機(jī)組的負(fù)荷適應(yīng)能力太差 。 第二章 單元機(jī)組協(xié)調(diào)控制系統(tǒng) North China Electric Power University 70 167。 24 直接能量平衡系統(tǒng) （ DEB） 第二章 單元機(jī)組協(xié)調(diào)控制系統(tǒng) North China Electric Power University 71 一種以汽輪機(jī)能量需求信號(hào)直接對(duì)鍋爐輸入能量進(jìn)行控制的協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)。這種協(xié)調(diào)方式的基本出發(fā)點(diǎn)是在任何工況下均保證鍋爐能量的輸入與汽輪機(jī)能量的需求相平衡。 這類控制系統(tǒng)的主要特點(diǎn)為 : （ 1）機(jī)組的功率由汽機(jī)調(diào)節(jié)汽門進(jìn)行控制，具有爐跟機(jī)控制方式的特點(diǎn)，即機(jī)組對(duì)外界負(fù)荷的響應(yīng)性好。 （ 2）采用了一個(gè)代表汽機(jī)能量需求的信號(hào)。這個(gè)信號(hào)作為機(jī)爐之間的協(xié)調(diào)信號(hào)，或稱為能量平衡信號(hào)，控制鍋爐的輸入能量，保證任何工況下機(jī)組內(nèi)部能量供需的平衡。 第二章 單元機(jī)組協(xié)調(diào)控制系統(tǒng) North China Electric Power University 72 第二章 單元機(jī)組協(xié)調(diào)控制系統(tǒng) North China Electric Power University 73 美國(guó) Max控制系統(tǒng)公司 （ 原利諾公司 ） 采用MAX— 1000分散控制系統(tǒng)的第四代直接能量平衡（ direct enengy balance， DEB） 協(xié)調(diào)控制系統(tǒng) ， 稱為DEB— 400， 該系統(tǒng)的特點(diǎn)為： 1） 機(jī)組功率由汽輪機(jī)側(cè)調(diào)節(jié) ， 負(fù)荷響應(yīng)快 。 機(jī)側(cè)采用串級(jí)控制 ， 副環(huán) PI以第一級(jí)壓力作反饋 。 第二章 單元機(jī)組協(xié)調(diào)控制系統(tǒng) North China Electric Power University 74 2） 以能量平衡信號(hào) 作為鍋爐側(cè)的負(fù)荷前饋 指令 ，