单元机组协调控制系统 (1)

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1、单元机组协调控制系统,CCS co-ordinate control system,炉,汽机,发电机,电网,协调控制系统,值班员负荷指令,电网负荷要求,机组监视参数、保护,电站汽轮发电机组控制过程,协调控制系统的主要功能,维持机组、电网之间能量供求平衡 维持机组内部锅炉、汽轮机之间能量供求平衡,本章基本内容,第一节 协调控制系统的基本概念 第二节 负荷管理控制中心 第三节 机、炉主控制器 第四节 接口回路,第一节 协调控制系统的基本概念,一）单元机组负荷控制问题 二）单元机组负荷控制方式 三） CCS概述 四）负荷控制系统概述,炉,汽机,发电机,电网,值班员或控制系统,用户,机组负荷调节示意图

2、,一、单元机组负荷控制问题,单元机组负荷控制的任务 单元机组负荷控制的特点,电网,发电机,汽轮机,锅 炉,煤的化学能,汽包或其它部件蓄热,蒸汽的可用能,机械能,电能,机组能量流程示意图,单元机组负荷控制的任务,快速响应外部负荷要求，具有一定的调频能力。 保持主蒸汽参数（压力、温度）的稳定。,单元机组负荷控制的特点,机、炉对象特性的差异：汽轮机负荷响应快，惯性小；锅炉负荷响应慢，惯性大。 负荷响应速度和主汽压力稳定这两个要求存在矛盾。 解决矛盾的方式：机炉协调负荷控 制方式。,二、单元机组负荷控制方式,机组对负荷控制系统的基本要求 什么是负荷调节方式？ 负荷调节方式优劣的评价标准 负荷调节方式分

3、类,使机组出力和电网要求相等； 维持锅炉出口蒸汽压力、温度稳定。 维持合理的风/煤比例,1、机组对负荷控制系统的基本要求,2、什么是负荷调节方式？,机组负荷由谁控制。机和炉谁先（谁后）调整出力。 维持汽压稳定的任务由谁来完成。,电网负荷变化时，机、炉在调整出力过程中的分工协作方式。其基本内容：,3、负荷调节方式优劣的评价标准：,负荷响应速度 过渡时间长短； 汽温、汽压波动幅度。,4、负荷调节方式分类：,炉跟机 机跟炉 机炉协调,1) 炉跟机方式,什么是炉跟机方式？ 机组的负荷变化由汽机控制； 汽压由锅炉控制； 外界负荷变化时，机的负荷首先变化，炉按照机维持压力的要求跟随变化。,炉跟机方式工作原

4、理示意图,炉跟机方式调节过程：,电网要求功率（增大）与发电机实发功率之差（调节量）送到机主控制器，经DEH后作用在调节汽门上，改变调节汽门开度（开大）； 炉汽压变化（下降，流量增大），汽压、流量信号送到炉主控制器，经风/煤比校正后作用在给煤机（给粉机），改变给煤机转速，进而改变进入炉膛的燃料量，逐渐恢复汽压，维持汽压稳定。,炉跟机方式的优、缺点,负荷响应快； 汽压波动幅度大； 过渡时间长。,2) 机跟炉方式,什么是机跟炉方式？ 机组的负荷变化由锅炉控制; 汽压由汽机控制; 外界负荷变化时，炉的负荷首先变化，机按照炉维持压力的要求跟随变化。,机跟炉方式工作原理示意图,机跟炉方式调节过程,电网要求

5、功率与发电机实发功率之差（调节量）送到炉主控制器，经风/煤比校正后作用在给煤机转速控制系统，增加进入炉膛的燃料量，使锅炉主汽压变化； 汽压变化信号送到机主控制器，经DEH后作用在调节汽门上，开大调节汽门，恢复锅炉主汽压，维持汽压稳定。,机跟炉方式的优、缺点,负荷响应慢。 过渡时间长。 汽压波动幅度小。,3) 机炉协调方式,什么是机炉协调方式？ 机组的负荷由机、炉同时控制； 汽压也由机、炉同时控制； 为了尽快适应外界负荷要求，维持汽压稳定，机、炉在过渡过程中同时动作，互相协调。,机炉协调方式工作原理示意图,机炉协调方式调节过程：,电网要求功率（增大）与发电机实发功率之差（调节量）送到炉主调节器和

6、机主调节器，经放大后同时作用在给煤机转速控制系统和调节汽门上，增加燃料量和调节汽门的开度； 调节中汽压变化信号经机主调节器、炉主调节器放大后同时作用在给煤机转速控制系统和调节汽门上，调节汽压，使之稳定。,过程具体分析（加负荷）,功率给定值增大，功率偏差信号加到机主控制器上，调节汽门开大，输出功率增加；同时，功率偏差信号加到炉主控制器上，控制燃料量增加，使锅炉蒸发量增加（由于在压力下降之前，燃料量已经提前增加，机组压力波动比炉跟随小）；,机侧特点：,正的功率偏差使调门开大，导致正的压力偏差，正的压力偏差又使调门关小。最终结果：调门开大受到抑制。前期，机组能利用锅炉蓄热增强负荷响应能力，后期蓄热利

7、用完毕（主汽压下降），主汽压信号抑制调门过调，确保汽压波动幅度不过大。,炉侧特点：,早期，正的功率偏差和压力偏差信号都使给煤量加大（过调）；后期，压力逐渐回升，给煤量回落到平衡位置。,机炉协调方式的优、缺点,负荷响应快。 过渡时间短。 汽压波动幅度小。 对机、炉性能，及控制系统性能要求高。,本部分要点小结,负荷调节的基本要求： 使机组出力和电网要求相等； 维持锅炉出口蒸汽压力、温度稳定 特点：因锅炉变化慢，汽机变化快，两个任务 有矛盾。 负荷调节方式分类： 炉跟机：汽机调功率，锅炉跟随调压力 机跟炉：锅炉调功率，汽机跟随调压力 机炉协调：机炉同时调功率、调压力,三、CCS概述,CCS的功能和任

8、务 CCS的基本组成及相互关系 协调控制系统内的信号处理过程 CCS的基本工作方式,1）CCS的功能和任务,功率调节器+压力调节器,输入：电网负荷指令和值班员负荷指令（通常为阶跃信号信号）以及机组保护对机组负荷的要求|功率实测值；主汽压力设定值|实测值。,输出：汽轮机出力给定值（至DEH）和锅炉的燃烧率给定值（至给煤机，送、引风机，给水调节器）。,2）CCS的基本组成,负荷控制系统（主控系统） 局部控制系统（DEH；FSSS，煤，风，水）,协调控制系统,负荷控制系统,局部控制系统,DEH,风/煤比 给水调节系统,指令处理回路,主控制器,机主控制器,炉主控制器,指挥,2）CCS的基本组成及相互关

9、系,炉,汽机,发电机,电网,负荷控制系统,值班员负荷指令,电网负荷调度,协调控制系统由负荷控制系统与局部控制系统构成,机组监视参数、保护,风/煤比、给水主控等,DEH,负荷控制系统与局部控制的关系,负荷控制系统指挥局部控制系统。 指挥工作方式：为局部控制系统提供给定值。 局部控制系统投自动是上级系统投运的基本条件。,炉,汽机,风/煤比,DEH,负荷协调控制系统,流量（或阀位）给定值,燃烧率给定值,调节器,被控对象,T,手动来,被调量给定值,被调量反馈值,单级控制系统的两种工作方式：手动、自动,下级调节器,被控对象,T,手动来,被调量给定值,被调量反馈值,T,上级调节器,被调量反馈值,被调量目标

10、值,运行人员自动来,多级控制系统中下级调节器的工作方式：手动、运行人员就地自动、远方自动（遥控）,CCS的结构实质,CCS实际上就是一个两级串联调节系统。 处于上位的是负荷控制系统。充当功率、压力调节器。 处于下位的是FSSS 和DEH 。充当煤/风比调节器和阀位调节器。,炉,汽机,DEH,流量给定值,就地/远方切换开关,运行人员自动来,+,调功器,调压器,CCS压力设定,CCS功率设定,手/自切换开关,运行人员手动来,DEH和负荷控制系统之间的关系,CCS和DEH之间的接口,调压信号,外界负荷指令（阶跃）（负荷目标值）,负荷指令处理回路,机主控制器,炉主控制器,DEH,风/煤比、给水调节,修

11、正出力指令（斜坡） （给定值）,负荷控制系统,机主控指令,炉主控指令,调压信号,3）协调控制系统内的信号处理流程,功率实测,功率实测,4） 协调控制系统的工作方式,理论上可能需要的工作方式： I. 炉跟机，功率可调。 II. 炉跟机，功率不可调 III. 机跟炉，功率可调 IV. 机跟炉，功率不可调 V. 机炉协调 VI. 煤、油手动 实际常见的工作方式： 基础方式 汽轮机跟随 锅炉跟随 机炉协调,四、负荷控制系统概述,1）负荷控制系统的基本组成 负荷指令处理回路 （LMCC） 主控制器 2）负荷指令处理回路概述（功能和实质） 3）负荷指令处理回路和主控制器的关系。 4）主控制器概述,负荷指令

12、处理回路,主控制器,修正出力指令,炉主控指令,风、煤比例调节 给水调节,DEH,负荷控制系统,1）负荷控制系统的构成示意图,机主控指令,2）负荷指令处理回路概述,功能：选择外部负荷指令（ADS，手动，调频）（阶跃），加工为修正出力指令（斜坡），作为功率给定值送到主控器。 实质：主控器（功率调节器+压力调节器）的功率给定值提供回路。,3）负荷指令处理回路和主控制器的关系,ADS,负荷指令处理回路,主控制器,功率调节器,压力调节器,+,手动负荷指令,调频指令,LMCC是连接主控制器与上级调节器（ADS）的中间环节。,4） 主控制器概述,构成 输入、输出 功能及工作状态 工作原理,+,压力调节器,压

13、力实测,压力给定,+,压力调节器,压力实测,压力给定,T,运行人员手动指令,机主控指令,修正出力指令,主控制器的构成,机主控器,炉主控器,T,运行人员手动指令,炉主控指令,RB,功率调节器,功率反馈,T,A/M,a)主控制器构成,机主控制器（机主控制器回路） 炉主控制器（炉主控制器回路） RB回路（分支）,1）三个模块（回路）：,2）两路输入信号： 修正出力指令（功率给定值）和功率反馈 压力给定值和反馈,3）状态切换开关（主控制器的工作状态：自动，手动，跟踪）,b)主控制器输入、输出,接收以下信号： 修正出力指令、发电机出力 汽压实测，汽压设定。 输出：机主控指令（流量给定值）至DEH。,机主

14、控制器（机主控制器路）,炉主控制器（炉主控制器回路）,接收以下信号： 修正出力指令、发电机出力 汽压设定，汽压实测。 RB 输出：炉主控指令（风/煤比、给水流量给定值）至燃料、风、给水调节器等。,RB回路,接收以下信号： 主要辅机跳闸信号。 输出： 机组允许最大出力信号（负荷目标值）和降负荷速率，作为炉主控指令（燃烧率给定值）至燃料、风、给水调节器等。在规定时间内为DEH提供给定值。 b) RB逻辑指令:送到开关（ 手动/RB）,作为控制逻辑,RB回路的动作过程,辅机跳，当前负荷指令与最大允许出力指令之差大于某一值，RB逻辑成立，按一定速率减负荷至最大允许出力值，当实测负荷等于最大允许出力值时

15、RB逻辑复位，开关（RB/手动）切换到手动位置。RB结束。,c)主控制器功能及工作状态：,功能： 选择、切换、实现主控系统工作方式。 按主控系统工作方式要求，安排相应的回路进行机组出力控制和汽压控制。 在各种工作方式下，把修正出力指令（综合调压信号）加工为机主控指令和炉主控指令。 工作状态： 机主控制器工作状态：手动、自动、跟踪。 炉主控制器工作状态：手动、自动、跟踪、RB。,d)主控制器工作原理,在各种主控系统工作方式下，如何把修正出力指令加工为局部控制系统能够执行的机主控指令和炉主控指令。,+,压力调节器,压力实测,压力给定,+,压力调节器,压力实测,压力给定,T,运行人员手动指令,机主控指令,修正出力指令,主控制器的构成,机主控器,炉主控器,T,运行人员手动指令,炉主控指令,RB,功率调节器,功率反馈,T,A/M,机主控指令来自以下部分：,手动操作来的负荷指令 修正出力指令和功率实测 主蒸汽压力偏差信号,炉主控指令来自以下部分：,手动操作来的负荷指令 修正出力指令和功率实测 主蒸汽压力偏差信号 RB,+,压力调节器,压力实测,压力给定,+,压力调节器,压力实测,压力给定,T,运行人员手动指令,机主控指令,修正出力指令,机主控器,炉主控器