热工控制系统课堂ppt_第十二章单元机组协调控制系统

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1、第一节第一节 协调控制系统的基本概念协调控制系统的基本概念第二节第二节 协调控制系统的基本方案分析协调控制系统的基本方案分析第三节第三节 单元机组协调控制系统实例分析单元机组协调控制系统实例分析第四节第四节 协调控制系统的整定协调控制系统的整定第一节协调控制系统的基本概念第一节协调控制系统的基本概念 一、基本概念一、基本概念 单元机组在处理满足负荷要求并同时维持机组主要运行参数单元机组在处理满足负荷要求并同时维持机组主要运行参数稳定这两个问题时，是将机炉作为一个整体来看待的。然而汽机、稳定这两个问题时，是将机炉作为一个整体来看待的。然而汽机、锅炉实际上又是相对独立的，它们通过各自的调节手段，如

2、汽轮锅炉实际上又是相对独立的，它们通过各自的调节手段，如汽轮机机调节阀开度调节阀开度、锅炉燃烧率锅炉燃烧率，满足电网负荷的要求并保持机组主，满足电网负荷的要求并保持机组主要参数（主蒸汽压力）的稳定，但它们能力不尽相同，差异较大。要参数（主蒸汽压力）的稳定，但它们能力不尽相同，差异较大。 当前随着大型发电机组的日益增多，大容量机组的汽机和锅当前随着大型发电机组的日益增多，大容量机组的汽机和锅炉都是组成单元制热力系统。炉都是组成单元制热力系统。 若在单元机组控制系统设计中，充分考虑它们差异，以及各若在单元机组控制系统设计中，充分考虑它们差异，以及各自特点，采取某些措施（如引入某些前馈信号、协调信号

3、），让自特点，采取某些措施（如引入某些前馈信号、协调信号），让机炉同时按照电网负荷要求变化，接收外部负荷指令，根据主要机炉同时按照电网负荷要求变化，接收外部负荷指令，根据主要运行参数偏差，协调地进行控制，从而在满足电网负荷要求同时运行参数偏差，协调地进行控制，从而在满足电网负荷要求同时保持主要运行参数稳定，这样控制系统称为保持主要运行参数稳定，这样控制系统称为协调控制系统协调控制系统。负荷指令负荷指令处理回路处理回路机炉主控机炉主控制器回路制器回路 ADS ADS指令指令 频差信号频差信号 值班员指令值班员指令LDLDP PB BP P图图12-1 12-1 单元机组协调控制系统组成原理示意图

4、单元机组协调控制系统组成原理示意图 机炉主控制回路除接受负荷指令信号外，还接受主蒸汽压力机炉主控制回路除接受负荷指令信号外，还接受主蒸汽压力信号根据这两个信号的偏差，改变汽机调节阀的开度和锅炉的燃信号根据这两个信号的偏差，改变汽机调节阀的开度和锅炉的燃烧率。烧率。 协调控制系统是由负荷指令处理回路和机炉主控制回路这两协调控制系统是由负荷指令处理回路和机炉主控制回路这两部分组成。部分组成。 负荷指令处理回路接受中央调度所指令、值班员指令和频率偏负荷指令处理回路接受中央调度所指令、值班员指令和频率偏差信号，通过选择和运算，再根据机组的主辅机实际的运行情况，差信号，通过选择和运算，再根据机组的主辅机

5、实际的运行情况，发出负荷指令。发出负荷指令。二、协调控制系统的分类二、协调控制系统的分类 目前，各种不同单元机组协调控制系统的设计，都是从处理目前，各种不同单元机组协调控制系统的设计，都是从处理快速负荷响应和主要参数运行稳定这一矛盾出发的，一般协调控快速负荷响应和主要参数运行稳定这一矛盾出发的，一般协调控制系统可按反馈或前馈回路的不同进行分类。制系统可按反馈或前馈回路的不同进行分类。（一）按反馈回路分类（一）按反馈回路分类 按反馈回路分类可以将协调控制系统分为以按反馈回路分类可以将协调控制系统分为以汽机跟随（锅炉汽机跟随（锅炉基本）基本）为基础的协调控制系统和以为基础的协调控制系统和以锅炉跟随

6、（汽机基本）锅炉跟随（汽机基本）为基础为基础的协调控制系统。的协调控制系统。 1 1、以汽机跟随（锅炉基本）为基础的协调控制系统：、以汽机跟随（锅炉基本）为基础的协调控制系统： WT2(S)WT1(S)F(X)P0p0+-+pTPEM-T T 如上图所示，汽机跟随（锅炉基本）控制系统构成包括如上图所示，汽机跟随（锅炉基本）控制系统构成包括汽轮汽轮机侧的主蒸汽压力控制系统机侧的主蒸汽压力控制系统和和锅炉侧机组功率控制系统锅炉侧机组功率控制系统。 锅炉调节器锅炉调节器W WT2T2(S)(S)接受功率给定和功率反馈信号，当机组负荷接受功率给定和功率反馈信号，当机组负荷发生变化时，首先通过锅炉调节器

7、发生变化时，首先通过锅炉调节器W WT2T2(S)(S)控制燃料量（此时给水和控制燃料量（此时给水和送粉也应相应调整）。送粉也应相应调整）。 待机前压力待机前压力p pT T改变后，再按机前压力与给定值的偏差，通过改变后，再按机前压力与给定值的偏差，通过汽机调节器汽机调节器W WT1T1(S)(S)改变汽轮机调节阀的开度，从而改变机组功率。改变汽轮机调节阀的开度，从而改变机组功率。 如图如图12-212-2所示，功率偏差信号（所示，功率偏差信号（P P 0 0P P E E）可以看作是暂时改）可以看作是暂时改变的汽机调节器的给定值，当（变的汽机调节器的给定值，当（P P 0 0P P E E）

8、 0 0时，汽机调节器发出时，汽机调节器发出开大调节阀的指令，增加输出功率，反之亦然，当开大调节阀的指令，增加输出功率，反之亦然，当F(x)F(x)0 0时，前时，前馈作用不存在。馈作用不存在。 显然，由于锅炉侧调节有较大的惯性，且汽轮机侧保持主汽显然，由于锅炉侧调节有较大的惯性，且汽轮机侧保持主汽压力稳定时没有利用机组蓄能，所以在负荷需求变化时机组响应压力稳定时没有利用机组蓄能，所以在负荷需求变化时机组响应较慢，但采用汽机的调节阀来控制主汽压力，使汽压波动较小。较慢，但采用汽机的调节阀来控制主汽压力，使汽压波动较小。 汽机跟随（锅炉基本）为基础的协调控制系统，可以在汽机汽机跟随（锅炉基本）为

9、基础的协调控制系统，可以在汽机调节器前，加入功率偏差的前馈信号。调节器前，加入功率偏差的前馈信号。原理：利用锅炉蓄能，同时允许汽压在一定范围内波动。原理：利用锅炉蓄能，同时允许汽压在一定范围内波动。WT2(S)WT1(S)F(X)p0P0+-pTPEMT T+-+-2 2、以锅炉跟随（汽机基本）为基础的协调控制系统：、以锅炉跟随（汽机基本）为基础的协调控制系统： 如上图如上图, , 基本构成基本构成: :两个反馈调节系统，即汽机侧的两个反馈调节系统，即汽机侧的机组功率机组功率控制系统控制系统和锅炉侧的和锅炉侧的主汽压力控制系统主汽压力控制系统。 基本工作原理基本工作原理: :汽机调节器汽机调节

10、器W WT1T1(S)(S)接受功率给定值与实发功率接受功率给定值与实发功率反馈信号，根据它们之间的偏差，调节汽机调节阀开度，从而改反馈信号，根据它们之间的偏差，调节汽机调节阀开度，从而改变进汽量使发电机输出功率迅速满足负荷要求。锅炉调节器变进汽量使发电机输出功率迅速满足负荷要求。锅炉调节器W WT2T2(S)(S)接受机前压力定值与机前压力反馈信号，根据它们之间的偏差，接受机前压力定值与机前压力反馈信号，根据它们之间的偏差，调整燃料量从而保证主汽压力的稳定。调整燃料量从而保证主汽压力的稳定。 由于机组功率对汽机侧调节作用的响应迅速，当负荷要求变化由于机组功率对汽机侧调节作用的响应迅速，当负荷

11、要求变化时，本系统通过改变汽机调节阀开度，充分利用机组蓄能，就可时，本系统通过改变汽机调节阀开度，充分利用机组蓄能，就可以得到机组功率的快速响应。以得到机组功率的快速响应。 但以牺牲主汽压力稳定为代价，又因为在锅炉侧调节作用下，但以牺牲主汽压力稳定为代价，又因为在锅炉侧调节作用下，主汽压力的响应有较大惯性。主汽压力的响应有较大惯性。 所以，在锅炉跟随系统中，快速的功率响应和较大的主汽压所以，在锅炉跟随系统中，快速的功率响应和较大的主汽压力偏差是同时存在的，这就是锅炉跟随系统的特点。力偏差是同时存在的，这就是锅炉跟随系统的特点。 为了减小主汽压力的波动，以锅炉跟随（汽机基本）为基础的为了减小主汽