大型火电机组协调控制系统闭环逻辑实用解析

《大型火电机组协调控制系统闭环逻辑实用解析》是中国电力出版社出版的书籍。

前言

第一章单元机组协调控制系统慨述

一、单元机组协调控制系统简介

二、自动控制系统基础知识 2100433B

基于反馈原理建立的自动控制系统。所谓反馈原理，就是根据系统输出变化的信息来进行控制，即通过比较系统行为（输出）与期望行为之间的偏差，并消除偏差以获得预期的系统性能。在反馈控制系统中，既存在由输入到输出的信号前向通路，也包含从输出端到输入端的信号反馈通路，两者组成一个闭合的回路。因此，反馈控制系统又称为闭环控制系统。反馈控制是自动控制的主要形式。自动控制系统多数是反馈控制系统。在工程上常把在运行中使输出量和期望值保持一致的反馈控制系统称为自动调节系统，而把用来精确地跟随或实现某种过程的反馈控制系统称为伺服系统或随动系统。

反馈控制系统由控制器、受控对象和反馈通路组成。比较环节是用来将输入与输出相减，给出偏差信号。这一环节在具体系统中可能与控制器一起统称为调节器。以炉温控制为例，受控对象为炉子；输出变量为实际的炉子温度;输入变量为给定常值温度,一般用电压表示。炉温用热电偶测量，代表炉温的热电动势与给定电压相比较，两者的差值电压经过功率放大后用来驱动相应的执行机构进行控制。

动力系统的协调控制系统是把锅炉及汽轮机作为一个单元机组的整体进行综合控制时所用的控制系统，是整个动力装置控制系统的一部分,整个控制系统是由负荷控制系统（主控系统），常规控制系统（子控制系统）和负荷控制对象3大部分组成的，如图1：协调控制系统组成框图所示 。

负荷控制系统由符合指令处理部分（负荷管理控制中心）和机炉主控制器3部分组成,从机炉主控制器形成和发出的主控指令，分别去控制锅炉及汽轮机子控制系统。

机炉协调控制系统机炉协调主控器

该主控器是CCS系统工作协调的指令中心,机炉协调主控器接受并处理外部负荷指令,形成日标负荷控制信一号,控制汽机和锅炉协调动作,使机组能较快地适应负荷的增减,保持汽压在允许范围内变化,根据机组实际运行情况适时切换控制方式。

机炉协调主控器由负荷指令运算器(loaddemandeomputer)、锅炉主控器(boilermaster)及汽机主控器（turbinemaster)等组成。

1、负荷指令运算器

负荷指令运算器(LDC)LDC包括负荷指令处理回路、负荷及压力设定回路、工作方式切换逻辑等功能模块。负荷指令处理回路负责处理各种外部负荷指令并根据系统工作方式给出相应的目标负荷控制信号。压力设定及变压(sliding)、定压(eonstant)方式切换由压力设定回路来完成。

2、炉主控器

机、炉主控器各由两个独立的PID调节器构成,功率调节和压力调节各一个。功率调节器以发电机功率信号为被调过程量,LDC目标负荷为给定值,工作方式不同目标负荷内容也将不同。压力调节器以机前压力为主信号,LDC目标压力为给定值。切换逻辑使机、炉主控器组成不同的控制方式。

机炉协调控制系统燃烧控制子系统

包括燃料、送风、引风、一次风、二次风箱压差、空气预热器入口温度调节等。

1)氧量校正

锅炉烟气氧量是氧量校正调节器的主信号,给定值则引入了多元补偿的概念,由LDC目标负荷、制粉系统启动偏置以及手动偏置等多个信号组成。LDC目标负荷经过函数处理后具有高负荷低氧量、低负荷高氧量的负特性,有助于锅炉高负荷时的经济运行和低负荷时的燃烧稳定;制粉系统启动偏置分别取自4套制粉系统排粉风机入口挡板执行器阀位电流,是为了兼顾维持安全的二次风压与相对合适的风煤配比以及补偿在启停过程中对锅炉燃烧的扰动;手动偏置是为人工调整而设。锅炉主控器以机前压力为被调过程量,代表燃烧率的主控器输出先经超前/滞后处理后,再由氧量校正调节器修正,使其能在不同的负荷下保持经济燃烧。校正后的锅炉主控器输出、总风量、燃料量、蒸汽流量等信号,经过交叉限幅环节产生风量请求和燃料请求输出指令,分别控制送风和燃料调节系统在增加燃烧强度时先加风后加煤;减少燃烧强度时先减煤后减风,保证锅炉变工况时入炉煤充分燃烧,以及稳定运行时保持合适的风煤配比。由燃料量、蒸汽流量信号构成内扰抑制环节,增加燃烧调节稳定性。

2)燃料调节

燃料调节器接受氧量校正回路交叉限幅环节的燃料指令作为给定值,信号进入调节器之前,经过微分环节以减小锅炉燃烧惯性。20台给粉滑差控制器与冗余过程控制站直接接口,用软件实现单操、层操及总操。如何选取燃料率反馈信号一直是燃烧调节中的难题,该系统尝试以传统“热量”信号校正给粉机转速来代表燃料量,这样既能利用给粉机转速反应的快速性,又在一定程度上补偿因煤质变化和给粉机下粉不匀对燃烧调节产生的干扰。协调控制与常规控制主要区别在机炉协调主控器,燃烧调节采用了一些新的设想也作了简要说明,其它常规调节回路不再详述。