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第十三章 单元机组协调控制系统
第一节 引言
一、协调控制系统的任务
单元机组的输出电功率与负荷要求是否一致反映了机组与外部电网之间能量供求的平衡关系；主汽压力反映了机组内部锅炉和汽轮发电机之间能量供求的平衡关系。协调控制系统就是完成这两种平衡关系而设置的。使机组对外保证有较快的负荷响应和一定
的调频能力；对内保证主要运行参数 (主蒸汽压力 )稳定的系统称为协调控制系统。协调控制系统（ Coordinated Control system-CCS ）是将单元机组的锅炉和汽轮机做为一个整体来进行控制的系统。协调控制系统的任务是协调地控制锅炉燃料量、送风量、给水量
等，以及汽机调节阀门开度，使机组既能适应电网负荷指令的要求，又能保持单元机组在额定参数下安全、经济地运行。
二、负荷控制对象的动态特性
在单元机组中，锅炉和汽轮机是两个相对独立的设备，从机组负荷控制角度来看，
单元机组是一个存在相互关联的多变量控制对象，经适当假设可以看作是一个具有的两
个输入和两个输出的互相关联的被控对象，其方框图如图
13-1 所示。
μ T
W Nμ (s)
+
NE
+
W Pμ (s)
W NB (s)
μB
W PB(s)
+ +
PT
图 13-1
单元机组负荷控制对象原理方框
对象的输入量 μ B为锅炉燃料量调节机构开度，代表锅炉燃烧率
( 及相应的给水流
量 ), μB 的变化将引起机前压力
PT 的变化， 用 W (s)
描述该通道的特性，
在汽机调节阀开
PB
WPB s
K
1
2
13
1
T s
1
1
度 μ T 不变时， WPB(s) 具有以下的形式：
式 (13-1) 是一个简化了的二阶系统，它表明燃料——压力通道具有较大的惯性和迟延。
在燃烧率变化后，在汽机调门开度
μ
不变时， P 的变化也将引起机组实发功率
N
T
T
E
WNB s
K 2
13 2
T s 1 2
2
的变化。图 13-1 中， W (s)
是燃料一功率通道的传递函数，它具有如下的形式：
PB
在机组燃烧率保持不变，
将汽机调门开度通常用同步器位移量表示
μ T 改变， 它将引
起机前压力 P 的变化，以及机组实发功率
N 的变化，这两个通道的传递函数
W (s) 、 W
T
E
Nμ
P
μ (s) 形式如下：
WP
s
K 4
13
3
K3
1
T4s
WN
s
K5
K 6
13 4
T5 s 1 T s 1 2
6
以上四个式子是通过实验方法得到的，通过理论分析和线性化处理也可得出以上关系。以上用传递函数表示单元机组的动态特性，也可用阶跃响应来表示单元机组的动态特性如图 13-2 所示。
μ B μT
B
μ T
0
t
0
t
PT
0
PT
t
0 t
NE NE
0
t
0
t
(a)
(b)
图 13-2
单元机组负荷控制对象的阶跃响应特性
（一）燃烧率 μ B扰动下主蒸汽压力 PT 和输出电功率 NE
当汽轮机调门开度不变，而 μ B发生阶跃扰动时，主蒸汽压力 PT 和输出电功率 NE 的
响应曲线如图 13-2(a) 所示。增加锅炉的燃烧率，必定使锅炉蒸发受热面的吸热量增加，
汽压经一定迟延后逐渐升高。由于汽轮机调门开度保持不变，进入汽轮机的蒸汽流量增
加，从而自发地限制了汽压的升高。当蒸汽流量与燃烧率达到新的平衡时，