【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 量，從而追隨汽機(jī)的負(fù)荷變化。這種方式是先讓汽機(jī)跟隨外界的需要，得到一個(gè)需要變化的值，然后把信息指令輸送給鍋爐，再讓鍋爐跟隨汽機(jī)的改變而改變，因此稱為“爐跟機(jī)”控制方式。這種方法能夠充分利用了鍋爐的蓄熱量，敦促機(jī)組迅速地隨著外界負(fù)荷的變化而變化。但是主蒸汽壓力將會(huì)難以穩(wěn)定并會(huì)大幅度的波動(dòng)，因?yàn)殄仩t其自身的大遲延等特性。這種大幅度的波動(dòng)是導(dǎo)致鍋爐不能安全、經(jīng)濟(jì)和穩(wěn)定運(yùn)轉(zhuǎn)的一個(gè)弊端。因此，為了避免這種危險(xiǎn)的發(fā)生，此時(shí)需要一個(gè)限制值對(duì)機(jī)組效力的幅度和速度加以拘束。所以“爐跟機(jī)”跟隨方式只適用于電網(wǎng)調(diào)頻的機(jī)組。：，我們用的追蹤辦法是圍繞電網(wǎng)實(shí)際輸出的需求，然后開(kāi)始調(diào)節(jié)功率調(diào)節(jié)器從而直接改變投入到鍋爐中的B的多少。但是依據(jù)鍋爐內(nèi)部熱量的增多或者變少，主汽壓將繼續(xù)跟著發(fā)生變化，這個(gè)時(shí)候，主汽壓調(diào)節(jié)器將連續(xù)不停地變動(dòng)閥門(mén)開(kāi)度用來(lái)保障機(jī)組出口主汽壓的穩(wěn)定；但是汽機(jī)的調(diào)閥的目的，都只是為了滿足實(shí)際需求的輸出功率的多少，從而改變自身出力的變化。因此，現(xiàn)在這種方法的基本過(guò)程是先讓鍋爐隨著外部實(shí)際輸出的需要，再讓汽機(jī)按照鍋爐的需求來(lái)調(diào)整自己的出力方式。所以，我們稱這種控制方法為“機(jī)跟爐”控制方法。在這種控制方式中，主蒸汽壓力是通過(guò)調(diào)節(jié)閥門(mén)開(kāi)度來(lái)維持的，所以說(shuō)主蒸汽壓力是可以保持相當(dāng)穩(wěn)定的狀態(tài)，這非常有利于鍋爐安全、經(jīng)濟(jì)和穩(wěn)定的運(yùn)轉(zhuǎn)。但是這種控制方式也是有缺陷的，鍋爐的蓄熱能沒(méi)有移用，因此機(jī)組隨著效力設(shè)定值的變動(dòng)會(huì)反應(yīng)的特別遲緩?！皺C(jī)爐協(xié)調(diào)控制”方式的原理圖：這是一種能夠同時(shí)調(diào)動(dòng)鍋爐和汽機(jī)，同時(shí)運(yùn)轉(zhuǎn)然后去跟隨外界的實(shí)際輸出的變化而變化的能力上提出的方法。這種既能夠解決了“爐跟機(jī)”追蹤方法中使用蓄熱量太多以致于導(dǎo)致主汽壓變化幅度相當(dāng)大的難題，又可以處理了“機(jī)跟爐”追蹤方法中直接不需要用蓄熱量，從而難以迅速地隨著負(fù)荷的變化而變化的矛盾。簡(jiǎn)而言之，這是一種能夠取兩者精華，棄兩者糟粕，然后將鍋爐個(gè)汽機(jī)同時(shí)調(diào)用，協(xié)同合作的控制方法。具體控制過(guò)程如下：此時(shí)，外界需機(jī)組的出力增加時(shí)，必須要增大效力的給定值，它與此時(shí)實(shí)際出力的偏差信號(hào)，一方面經(jīng)負(fù)荷調(diào)節(jié)系統(tǒng)，開(kāi)大閥門(mén)開(kāi)度，然后使汽機(jī)的輸出負(fù)荷增加；相反的是，這種輸出轉(zhuǎn)換成信號(hào)作為前饋到鍋爐效力調(diào)節(jié)系統(tǒng)中。然后，此時(shí)只要提高投入的燃料量B，來(lái)讓輸出負(fù)荷變大。但是，鍋爐的遲延比較大，所以，鍋爐的輸出功率變化速率遠(yuǎn)遠(yuǎn)慢于汽機(jī)的。所以，主汽壓變小，此時(shí)PT和賦予的初始值之間會(huì)有一定的差值，現(xiàn)在既可以通過(guò)更進(jìn)一步提高投入的燃料量B，來(lái)升高鍋爐的輸出，敦促主蒸汽壓力PT更快的回升；另一方面，又可以通過(guò)汽輪機(jī)效力調(diào)節(jié)系統(tǒng)，減小汽機(jī)閥門(mén)開(kāi)度，限制主汽壓下降的幅度，來(lái)保障此時(shí)機(jī)組出口主汽壓在穩(wěn)定的能夠接受的范圍內(nèi)。當(dāng)鍋爐自我出現(xiàn)不和諧的現(xiàn)象時(shí)，譬如：投入的燃料量自愿提高時(shí)，出口的主汽壓PT此時(shí)幅值上升，其中一個(gè)方法是經(jīng)鍋爐調(diào)節(jié)系統(tǒng)來(lái)降低投入燃料量B的供應(yīng)；另一方面又可以通過(guò)汽機(jī)效力調(diào)整系統(tǒng)，通過(guò)開(kāi)大汽機(jī)閥門(mén)開(kāi)度，來(lái)減小主蒸汽壓力的波動(dòng)。在這個(gè)步驟中，發(fā)電機(jī)功率的增加只是臨時(shí)的，它最后還是會(huì)通過(guò)汽機(jī)的效力調(diào)整系統(tǒng)調(diào)回到穩(wěn)定值。由以上的分析可以看出，機(jī)爐協(xié)調(diào)方法的最核心的內(nèi)容就是用方法然后有克制的運(yùn)用合理的蓄熱量，這樣我們又能保障機(jī)組可以非常迅速地去跟隨外界實(shí)際輸出的變化，又可以保障了主蒸汽壓力在調(diào)節(jié)過(guò)程中不至于出現(xiàn)較大的波動(dòng)。因此，可以知道，這種方法已經(jīng)得到了普遍的適用。單元制機(jī)組是由鍋爐和汽輪發(fā)電機(jī)組聯(lián)合起來(lái)共同適應(yīng)電網(wǎng)的負(fù)荷要求的變化，同時(shí)還要保證機(jī)組安全、經(jīng)濟(jì)和穩(wěn)定的運(yùn)轉(zhuǎn)[25]。：其中，ut表示主蒸汽調(diào)節(jié)閥門(mén)開(kāi)度；M表示燃燒率；PE表示機(jī)組實(shí)際負(fù)荷；PT表示主蒸汽壓力；表示閥門(mén)開(kāi)度ut變動(dòng)使機(jī)組負(fù)荷PE變化的傳遞函數(shù)；表示閥門(mén)開(kāi)度ut變動(dòng)使主蒸汽壓力PT變化的傳遞函數(shù)；表示燃燒率M變動(dòng)使機(jī)組負(fù)荷PE變化的傳遞函數(shù)；表示燃燒率M變動(dòng)使主蒸汽壓力PT變化的傳遞函數(shù)；：受控對(duì)象：燃料量B（送風(fēng)量、給水量與之相適應(yīng)）和閥門(mén)開(kāi)度輸出對(duì)象：機(jī)組負(fù)荷PE和主蒸汽壓力PT燃料量B不僅影響主汽壓PT，而且還影響機(jī)組輸出PE。輸入量也是既影響輸出量PE，又影響輸出量PT。所以在分析整個(gè)過(guò)程時(shí)，不能獨(dú)自分析汽機(jī)系統(tǒng)，或者獨(dú)自的分析另外一個(gè)系統(tǒng)，必須將鍋爐和汽機(jī)全部進(jìn)行思考和分析。這樣才能合理的解決兩條通道之間存在的矛盾和干擾。汽機(jī)響應(yīng)外界變化快，而鍋爐響應(yīng)外界變化慢，兩者就這方面而言的話，區(qū)別很大。這也是因?yàn)殄仩t它自身的傳熱慣性這個(gè)系數(shù)相當(dāng)大，所以燃料量B變化時(shí)，再導(dǎo)致機(jī)組的輸出變化這中間是有一個(gè)相當(dāng)漫長(zhǎng)的時(shí)間，也就是所謂的時(shí)間常數(shù)比較大；相反的是，汽輪機(jī)機(jī)組的參數(shù)就要小的多了，但是通過(guò)調(diào)節(jié)汽輪機(jī)閥門(mén)開(kāi)度從而開(kāi)始改變功率，此時(shí)發(fā)生變化就變得很快了。當(dāng)單元機(jī)組的實(shí)際輸出變化要求增長(zhǎng)時(shí)，就必須使機(jī)組能夠迅速去達(dá)到這個(gè)變化的要求，可以關(guān)小閥門(mén)開(kāi)度來(lái)增大實(shí)際負(fù)荷，但是此時(shí)來(lái)維持機(jī)組穩(wěn)定的這些蒸汽量，大部分來(lái)自鍋爐自身就像火柴燃燒放出熱一樣，用自己的余熱來(lái)彌補(bǔ)這些不足的蒸汽量。因此，這個(gè)時(shí)候出口的主汽壓力將會(huì)降低，要想使壓力回升，則需要相當(dāng)長(zhǎng)的一段時(shí)間，畢竟鍋爐的大遲延等特點(diǎn)會(huì)去阻礙，所以造成主蒸汽壓力的動(dòng)搖會(huì)比較大。采用協(xié)調(diào)控制就是目前為了處理既要維持主汽壓在一個(gè)范圍內(nèi)的穩(wěn)定，又要保證機(jī)組的實(shí)際輸出能夠快速響應(yīng)這個(gè)矛盾點(diǎn)，而提出的最有效的方法。為了升高電網(wǎng)的自動(dòng)化的程度，保障高質(zhì)量高品質(zhì)的電力供應(yīng)，必須要求電網(wǎng)中心調(diào)度所發(fā)出的負(fù)荷分配指令（Automatic Dispatch System , ADS）和電網(wǎng)頻差信號(hào)（即所謂的一次調(diào)頻）直接對(duì)電廠發(fā)電機(jī)組進(jìn)行連續(xù)的控制。甚至某些主要的輔機(jī)出現(xiàn)障猶如人體某些器官出現(xiàn)疾病一樣這種突發(fā)的狀況下，依舊要有維持機(jī)組的運(yùn)轉(zhuǎn)的能力。這就必須要求負(fù)荷控制自動(dòng)化程度要遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出一般水平，所以必須尋求一個(gè)新的、更加合理的、更加經(jīng)濟(jì)穩(wěn)定的負(fù)荷控制系統(tǒng)協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)。主控制器系統(tǒng)的調(diào)節(jié)對(duì)象包括汽機(jī)調(diào)節(jié)系統(tǒng)、鍋爐調(diào)節(jié)系統(tǒng)和單元機(jī)組調(diào)節(jié)系統(tǒng)，是一個(gè)被定義為廣義的調(diào)節(jié)對(duì)象[27]。輸入量：汽機(jī)主控制指令MT和鍋爐主控制指令MB；輸出量（即被調(diào)量）：機(jī)組實(shí)際輸出功率PE和主蒸汽壓力PT： 協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)方框圖，機(jī)組的動(dòng)態(tài)特征可以通過(guò)一定的方式方法轉(zhuǎn)換成一個(gè)互相交叉互相干擾的雙入雙出對(duì)象。調(diào)節(jié)量：閥門(mén)開(kāi)度和鍋爐燃燒率（或煤水比）被調(diào)量：主蒸壓和機(jī)組負(fù)荷當(dāng)鍋爐產(chǎn)生每噸蒸汽所需要的煤量（或煤水比）發(fā)生改變時(shí)，這時(shí)所需的燃料量B也會(huì)相應(yīng)地隨著指令改變，此時(shí)，吸收的熱量必然要跟著變大，由于鍋爐的熱慣性和大遲延，會(huì)使得主蒸汽壓力在經(jīng)過(guò)一定延遲之后才會(huì)逐漸升高，蒸汽流量也逐漸增加[27]。這種上升是臨時(shí)的，因?yàn)殚y門(mén)開(kāi)度不變，從而會(huì)抑制主蒸汽壓力的波動(dòng)上升，最終會(huì)使機(jī)組達(dá)到一個(gè)新的平衡。通過(guò)以上情況，我們通?？梢允褂酶唠A慣性環(huán)節(jié)來(lái)表示當(dāng)產(chǎn)生每噸蒸汽所需要的煤量（或煤水比）發(fā)生改變時(shí)，機(jī)組實(shí)際功率輸出PE和主蒸壓PT的動(dòng)態(tài)特征。根據(jù)階躍響應(yīng)曲線可以得到與之對(duì)應(yīng)的的傳遞函數(shù)： (21) (22)當(dāng)汽機(jī)調(diào)節(jié)閥階躍擾動(dòng)賦值變大時(shí)，單位時(shí)間內(nèi)進(jìn)入機(jī)組的氣體會(huì)突然增長(zhǎng)，這會(huì)使得機(jī)組主汽壓迅速下降，但是由于燃料量B沒(méi)有發(fā)生變化，所以鍋爐吸收的熱量也不會(huì)有變化，因此主蒸汽壓力會(huì)逐漸下降，釋放出一部分鍋爐蓄熱來(lái)維持機(jī)組穩(wěn)定，并導(dǎo)致蒸汽量緩慢回到穩(wěn)定的過(guò)程，最終又會(huì)達(dá)到原來(lái)的平衡狀態(tài)。綜上所述，我們通常可以用比例、一階慣性來(lái)表示當(dāng)閥門(mén)開(kāi)度產(chǎn)生變化時(shí)，PT的動(dòng)態(tài)特征；而用微分、一階慣性來(lái)計(jì)算PE的動(dòng)態(tài)特征。根據(jù)階躍響應(yīng)曲線可以得到與之對(duì)應(yīng)的的傳遞函數(shù)： （23） （24）通過(guò)上述兩種分析可知，單元機(jī)組的動(dòng)態(tài)特性如下：①當(dāng)汽機(jī)閥門(mén)開(kāi)度開(kāi)大開(kāi)小時(shí)，主蒸汽壓力PT和機(jī)組負(fù)荷PE的響應(yīng)速度都很快；②當(dāng)鍋爐產(chǎn)生每噸蒸汽所需要的煤量改變時(shí)時(shí)，主蒸汽壓力PT和實(shí)際負(fù)荷PE的響應(yīng)速度都很慢。 本章小結(jié)本章主要闡述了單元機(jī)組的是由負(fù)荷指令處理回路（Load Demand Computer ,LDC）和機(jī)、爐主控制器（Boiler And Turbine Master）組成的。并詳細(xì)說(shuō)明了負(fù)荷指令的六種十分重要的功能，并且介紹了機(jī)、爐主控制器的主要功能。又有根據(jù)并建立在實(shí)際上說(shuō)明了早期的那兩種控制方式對(duì)發(fā)展的局限，并且本身就存在一些弊端。因此，提出了一種能夠相互彌補(bǔ)矛