协调控制系统

1一、协调控制系统功能说明1.系统简介机、炉协调控制系统就是根据机、炉的运行状态和控制要求，选择适应机组控制的运行方式。具体要求就是快速适应大范围负荷变化率，在整个负荷变化范围内要求机组有良好的负荷适应能力，机组主要运行参数在负荷变化过程中保持相对稳定，保证机组在整个负荷变化范围内有较高的效率，即锅炉、汽机和主要辅机（送风机、引风机、一次风机、给煤机、给水泵等）参数保持较小范围的波动且能快速适应机组负荷变动。2.系统控制原理300MW机组协调控制系统的主控制系统是由机组“负荷管理中心”和机炉主控制器两部分组成。机炉主控制器接受机组“负荷管理中心”送来的机组负荷指令，该指令具有最大/最小负荷限制和变化率限制。负荷指令经机炉主控制器的作用，分别对锅炉和汽机控制系统送出指令，使机组的输出功率适应负荷指令的要求，同时保持机前压力为给定值。机炉主控制器有四种控制方式，它们之间可以自动或手动切换。我公司机炉协调控制具有四种控制方式,如下图:工作模式锅炉主控汽机主控调频基本方式手动手动无BF自动、调压手动无TF手动自动、调节主汽压力无CCS调压、负荷指令前馈调压、调功、频率校正、主汽压力设定值校正输出有基本方式（BASE）：指锅炉、汽机主控均处于手动控制方式，由操作员设定汽机主汽门阀位指令和锅炉燃料指令来控制机前压力和机组负荷。如果汽机控制在“非远操方式”时，汽机主汽阀门开度交给DEH系统控制，汽机主控输出跟踪主汽门阀位反馈。锅炉跟随（BF）：是汽机局部故障时的一种辅助运行方式，此时汽机主控在手动方式，由操作员手动设定汽机调门开度指令，控制机组负荷。锅炉主控在自动方式，该方式下机组负荷响应快，但以牺牲主汽压力为代价，不管是内扰还是外扰的影响，动态过程压力波动相对较大，系统抗干扰能力较差，因此锅炉侧引入了汽机主汽阀门指令前馈，对外扰有一定的抑制作用。2汽机跟随（TF）:是在锅炉局部故障时或启、停磨煤机等工况变动大时的一种辅助运行方式，此时锅炉主控在手动控制方式，由操作员手动设定燃料指令，汽机主控自动调整机前压力，该方式下动态过程压力波动较小，机组运行稳定，但是机组负荷响应慢。协调方式（CCS）：我公司机、炉协调控制系统CCS是一种以锅炉跟随为基础的协调控制方式，是基于直接能量平衡原理的协调控制系统，该方式下汽机主控自动控制机组负荷，锅炉主控主要是来维持汽机能量需求与锅炉放热量的平衡。这种协调控制系统策略的特点是机组负荷响应快，负荷控制精度高，动态过程压力相对锅炉跟随方式波动较大。2.1负荷指令处理系统：LDC目标值在不同的状态下输出值也不一样：当机组处于CCS方式时，机组可以接受中调指令（ADS），也可以接受运行人员的负荷设定；当机组处于RB（甩负荷功能）、RD（负荷迫降功能）时，负荷指令就是RB或RD功能组产生的负荷指令150MW（RB）或0（RD）。当机组处于基本方式、TF、BF方式时，LDC输出跟踪机组实发功率。当有闭锁增或闭锁减信号时速率设定为零。2.1.1RUNBACK产生条件（甩负荷功能）：2.1.1.1LDC输出大于一台送风机限值（150MW）且一台送风机跳闸；2.1.1.2LDC输出大于一台引风机限值（150MW）且一台引风机跳闸；2.1.1.3LDC输出大于一台一次风机限值（150MW）且一台一次风机跳闸；2.1.1.4LDC输出大于一台给水泵限值（150MW）且锅炉给水泵一台以上跳闸；2.1.1.5LDC输出大于一台空预器限值（150MW）且一台空预器跳闸。当机组处于LDC自动状态时，主要辅机设备发生故障，单元机组要求尽可能的降低负荷，使机组的目标负荷下降到运行的辅机设备所能承担的负荷水平。2.1.2RUNDOWN产生条件（负荷迫降功能）：2.1.2.1给水RD；2.1.2.2燃料RD；2.1.2.3送风机RD；2.1.2.4引风机RD；2.1.2.5一次风机RD。这是一种在机组故障不明确条件下采取的保护性措施。在LDC自动状态时，当故障间接指标值已较大（如汽包水位比设定值低的很多）情况严重时，则迫使实际负荷指令负荷下降以减小间接负荷指标值，直到间接负荷指标值降到不太严重时为止。3当RB和RD同时发生时，取速率大者进行控制。2.1.3目标负荷的最大/最小限值：当目标负荷达到最大（330MW）或最小限值(0MW)时，系统将不接受ADS指令，而最大/最小限值对运行人员的负荷设定和RB、RD时的指令将不产生任何影响。2.1.4负荷变化率管理：对于ADS指令或运行人员的负荷设定必须按照规定的速率变化，进而形成目标负荷，这个变化率的大小可由运行人员设定，并可视具体情况设定不同的升负荷速率和降负荷速率，RB、RD时，目标负荷的变化率可在RB、RD功能子组中设定，来自DEH的负荷率限值将限制所有情况下目标负荷的变化速率。2.1.5一次调频所需功率的校正：通过改变机组的负荷指令去纠正电网频率偏差，具有一次调频能力。频率变送器采集的频率信号通过一函数修正与机组目标负荷LDC输出相加，经机组的实测功率和主汽压力修正，作为协调方式下汽机主控调节器的给定值。此函数设有一定的死区(±0.15Hz)，只有在电网频率偏差超过死区时频率校正才起作用。一次调频的条件：频率变送器正常且机组处于协调方式。2.1.6负荷闭锁增/闭锁减引起负荷闭锁增/闭锁减指令的项目：给水、燃料、送风机、引风机、一次风机。这也是在故障不明确条件下采取的一种方法，当机组处于LDC自动状态，检测到子系统的目标值与实际负荷偏差较大，则产生闭锁指令使不向扩大故障的方向变化，但向非扩大故障的方向变化还是自由的。2.2锅炉--汽机主控：机、炉主控制器又称机、炉主控制回路。它接受三方面来的信号，即负荷管理中心来的LDC输出指令，机组实发功率，机前压力信号，根据不同的控制方式发出对汽机调节阀开度的指令和对锅炉给煤量及送风量的调节指令。2.2.1汽机主控汽机主控制器又称汽机主控回路。它主要实现机组负荷控制、主汽压力控制、汽机主控制器与DEH的接口的功能。2.2.1.1机组负荷控制机组在协调控制方式时，由汽机来控制机组的实发功率，使其等于机组实际负荷指令。由负荷管理中心来的LDC输出指令同时送到汽机主控制器和锅炉主控制器，在汽机主控L4DC输出经过频率校正后与机组实发功率比较后，在经过主汽压力修正，经调节器输出后，通过DEH去控制汽机进汽阀的开度，使机组按照负荷指令要求运行。2.2.1.2主汽压力控制机组控制在汽机跟随方式时，由汽机来调节主汽压力，通过DEH控制汽机进汽阀开度，使主汽压力等于设定值。2.2.1.3汽机主控器的手动控制在出现以下条件时，汽机主控器将切为手动控制方式：2.2.1.3.1主汽压力变送器故障；2.2.1.3.2汽轮机跳闸；2.2.1.3.3主燃料跳闸；2.2.1.3.4主汽压力高；2.2.1.3.5旁路开模式；2.2.1.3.6汽机非远操方式；2.2.1.3.7汽机主汽阀位偏差经延迟；2.2.1.3.8机侧压力调节器入口偏差手动报警；2.2.1.3.9选择基本方式；2.2.1.3.10协调控制方式下功率变送器坏或机侧控制器偏差报警。2.2.1.4汽机主控制器与DEH的接口关系从CCS系统发“CCS远控DEH”信号到DEH系统，与DEH条件和DEH运行人员操作相与后回送一个“DEH选择遥控”信号到CCS系统，表明DEH系统可接受CCS系统负荷增/减脉冲信号。由DEH系统到CCS系统的“DEH功率控制/调节级压力控制回路”信号表明DEH所处的控制回路和工作状态。2.2.2锅炉主控制器锅炉控制器又称主控制回路，它主要实现辅机故障甩负荷时的锅炉控制、燃料量跟踪等功能。2.2.2.1主汽压力控制在机组处于非“辅机故障甩负荷”（RUNBACK）运行功况下，机组实际负荷指令也送到锅炉主控制回路作为前馈信号，使锅炉燃烧率随机组负荷指令变化而变化。在协调运行方式时，机组负荷指令为机组实际负荷指令，在锅炉跟随方式时，机组负荷指令为机组实发功率。主汽压力偏差信号经比例积分调节器校正，最终使得主汽压力跟踪主汽压力设定，主汽压力与其设定值经减法器比较后，得到锅炉主控指令，它送到锅炉燃烧控制系统，改变燃料量和风5量，从而使得主汽压力等于主汽压力设定值。2.2.2.2辅机故甩负荷时的锅炉控制在机组因辅机故障发生甩负荷时，机组实际负荷指令按一定甩负荷速率下降到甩负荷目标值。这时主汽压力校正回路切除，锅炉主指令直接为甩负荷指令。2.2.2.3燃料量跟踪方式锅炉负荷主要由燃料量来决定，当燃料控制为手动时，锅炉主控实际已失去锅炉负荷控制能力，所以此时锅炉主控指令必须对实际燃料量信号进行跟踪。2.2.2.4机组定压/滑压设定值：为满足机组经济运行的要求，系统设置了定压/滑压运行方式。2.2.2.4.1滑压运行方式：机组只能在BF及CCS下投入滑压运行方式。在BF方式下投入滑压运行，可实现汽机阀门固定在某一位置，蒸汽压力随负荷的增加而上升，至90%负荷，压力达到额定植，此时系统应进入定压运行方式，再增加负荷，须手动开大汽机阀门或将汽机控制器投自动，接受目标负荷指令。在LDC自动情况下，滑压模式只能在协调方式或BF方式下使用，在TF方式下投入滑压运行，系统会自动切换至BF方式.在LDC自动情况下，机组的滑压运行模式实际上一种联合变压运行模式：在低负荷时，机组在较低的压力下定值运行，当负荷在25%-90%之间时，机组进入滑压状态，主汽阀开度固定在91%附近，主汽压力随负荷成正比例变化，当主汽压力达到额定值时，机组又进入定压运行模式。进入滑压运行模式的充分必要条件是炉主控自动，操作员发出投入滑压运行指令。当以下任一条件满足时，机组会退出滑压运行，进入定压运行：1.操作员发出投入定压运行指令2.机组进入基本模式3.旁路启动4.进入汽机跟随模式2.2.2.4.2定压运行模式机组退出滑压运行，即进入定压运行。在定压运行时，当主汽压力设定值偏离目标值时，将引起主汽压力设定值爬坡；爬坡速率由运行员设定，当下述情况发生时，爬坡速率将被置为零。61.人工请求主汽压力设定值爬坡保持2.进入基本模式3.RB状态4.旁路启动2.2.2.5锅炉主控切手动条件：1.速度级压力变送器故障；2.主汽压力变送器故障；3.汽轮机跳闸2；4.主燃料跳闸；5.主汽压力高；6.选择基本方式；7.炉侧调节器入口偏差报警。3.DEH与ADS的接口在LDC自动时，操作员发出远方请求后，机组即进入远操方式，但在下列条件下机组退出远操方式：1.LDC非自动状态；2.负荷闭锁增；3.负荷闭锁减；4.ADS指令品质坏；5.发生RB或RD；6.ADS未发出允许信号。二、锅炉给水自动调节系统功能说明1.系统功能给水自动调节系统的主要功能是控制锅炉的给水量，以保持汽包水位在允许的范围内。锅炉在不同负荷和参数下，其给水被控对象的动态特性不同。低负荷时，由于蒸汽参数低，负荷变化小，虚假水位现象不太严重，对维持汽包水位恒定的要求不高，因此采用单冲量给水控制系统；而高负荷时汽包水位动态特性复杂，且汽包水位虚假水位现象十分严重，为保证锅炉的安全运行，采用串级三冲量控制。三冲量包括：汽包水位、蒸汽流量、给水流量。主信号汽包水位（三取中，此信号取汽包中心线为零水位），调节系统中作为主调量,前馈信号蒸汽流量是其调节级压力经过计算后得出的结果与旁路蒸汽流量之和，内回路反馈信号给水流量由给水泵出口流量和过热器各级减温水流量之和形成。2系统控制原理：7给水控制系统为全程自动控制系统。锅炉在启、停或低负荷时，采用单冲量控制系统，只接受汽包水位信号DRUMLVL（经过汽包压力修正），DRUMLVL高时减少给水流量，DRUMLVL低时增加给水流量，水位定值由运行人员通过手操站进行设定，单冲量控制系统能使水位维持在定值的±50mm之内。当水位变化，其信号与水位给定值送入单冲量调节器，经过求差和比例积分运算后，输出信号分别去控制给水调节阀或电动给水泵转速，来改变给水流量。锅炉在启、停或低负荷时，由于给水流量小于电动给水泵低限，此时电动给水泵的转速不变，给水流量的改变是由给水调节阀的开度来控制的