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1、第1章 模拟量控制系统（MCS）1 总则本部分对锅炉、汽机及旁路等主要部分的模拟量控制系统进行原理上的说明。1.1 控制策略常规PID调节串级、三冲量、前馈补偿、单回路多执行机构等多种回路结构形式。1.2 手/自动切换在组态过程中，需注意跟踪回路的设计以保证手/自动的无扰要求。一般情况下，发生下面情况时，相关的自动控制回路切至手动。测量信号坏质量；当相应自动控制回路的下级自动控制回路都为手动时；运行员操作进行手/自动切换。2 机炉协调控制2.1 控制目的机炉协调控制系统将单元机组作为一个整体来考虑,在保证机组安全稳定运行的前提下,使机组的负荷尽快满足运行人员或中调发出的负荷指令。机炉协调控制主
2、控回路发出的控制指令是锅炉主控指令和汽机主控指令。机炉协调控制可划分为以下几个部分:主蒸汽压力设定机组主控锅炉主指令汽机主指令机炉协调控制共有四种独立的控制方式,它们是:协调控制CC(锅炉主控自动,汽机主控自动)锅炉跟随BF(锅炉主控自动,汽机主控手动)汽机跟随TF(锅炉主控手动,汽机主控自动)基本方式BASE(锅炉主控手动,汽机主控手动)从机炉协调控制系统需要控制的两个主要过程参数（机组功率和机前主蒸汽压力）来说，在基本方式下，锅炉燃烧率指令手动给定，汽机调门由DEH独立控制。在汽机跟随控制方式下，主蒸汽压力由汽机调门自动控制，机组功率由运行人员手动控制。在锅炉跟随控制方式下，主蒸汽压力由锅
3、炉燃烧率自动控制，汽机调门由DEH独立控制。在协调控制方式下，主蒸汽压力和机组功率均为自动控制，本设计采用以锅炉跟随为基础（CBF）的协调控制方式，即主蒸汽压力通过锅炉自动控制，机组功率通过汽机调门自动控制。在协调控制和锅炉跟踪方式下，可以采用滑压控制。滑压控制时，主蒸汽压力的设定值根据机组负荷经函数发生器自动设定。在机组定压控制时，主蒸汽压力的设定值由运行人员在画面上手动设定。2.2 主蒸汽压力设定根据机组的运行情况,采用滑压控制方式。在机组滑压控制时，主汽压力设定值由机组负荷指令经函数发生器后给出，这时需运行人员选择滑压方式。主汽压力设定操作站的输出经速率限制器后作为最终的主汽压力设定值。
4、主汽压力设定值的变化速率由运行人员在画面上手动设定。2.3 机组主控机组主控回路的作用，是根据运行人员设定的机组目标负荷设定值或中调来的AGC负荷指令，向锅炉主控和汽机主控回路发出机组负荷指令。当机组未在协调控制方式下运行,目标负荷设定操作器跟踪机组实际功率。当机组在协调控制方式下运行时，运行人员可在目标负荷设定操作器上手动设定机组的目标负荷。当机组在协调控制方式下运行时，运行人员可将目标负荷设定操作器投入自动，接收AGC来的机组目标负荷指令。机组目标负荷指令要经过负荷变化速率限制器，负荷变化率由运行人员在画面上手动设定。而当闭锁增或闭锁减信号发生后，相应的增速率或减速率切为零。目标负荷指令经
5、以上处理后，形成最终的机组负荷指令，送到锅炉主控和汽机主控回路。2.4 锅炉主控锅炉主控操作器有二路信号进行切换：来自BF、CC的控制指令。机组运行在汽机跟随或基本方式时，锅炉主控指令不接受自动控制信号，由运行人员在锅炉主控操作器上手动设定。机组运行在BF方式时，锅炉主控指令由PID调节器输出加上前馈信号给出，PID调节器的输入为主汽压力设定值和实际主汽压力的偏差。前馈信号是所谓的能量平衡信号，取主蒸汽压力和调速级压力的比值再乘以主汽压力设定值（P1/PtPs）。机组运行在CC方式时，锅炉主控指令的形成由主汽压偏差和功率偏差经PID调节输出加上前馈信号给出，前馈信号包括机组负荷指令的比例微分信
6、号，以及压力设定值的微分。当燃料主控操作器在手动控制时，锅炉主控指令操作器的输出强制跟踪总燃料量并强制手动。当发生RUNBACK工况，锅炉主控器输出根据发生RUNBACK的不同辅机跳闸条件，以不同的速率逐渐下降到RUNBACK目标值。当有多个RUNBACK条件时，RUNBACK目标值取其中的最小值，RUNBACK速率取其中的最大值。锅炉主控切手动条件包括：协调方式下，功率信号质量差主汽压力信号质量差给水泵全部手动锅炉跟随方式下，调节级压力质量差燃料主控手动RUNBACK发生2.5 汽机主控汽机主控器的自动输入端有二路信号进行切换：来自TF、CC的控制指令。机组运行在锅炉跟随或基本方式时，汽机主
7、控指令不接受自动控制信号，由运行人员在汽机主控器上手动设定，或者在DEH侧操控机组功率。机组运行在汽机跟踪（TF）方式时，汽机主控指令由主汽压力设定值和实际主汽压力的偏差经PID调节给出。机组运行在CC方式时，汽机主控指令的形成由功率偏差和压力偏差经PID调节给出。在此方式下，进入功率调节器的功率指令要叠加一次调频动作分量和主汽压力拉回回路动作分量。针对RUNBACK后汽机跟随和常规汽机跟随方式下，机组对汽机压力调节器特性要求的不同，专门设计了RUNBACK下的汽机跟随压力调节器。当DEH系统非远控负荷控制方式时，汽机主控跟踪DEH系统送来的汽机负荷参考。当发生下列条件时，汽机主控切手动：主汽
8、压力质量差DEH来的负荷参考信号质量差高压旁路阀未关DEH来的远控负荷控制方式未投入。当发生RUNBACK时，汽机主控强投自动。2.6 RUNBACKRUNBACK即机组辅机故障减负荷,它是为了保证机组负荷指令在任何时候都不超过锅炉负荷能力。一旦机组负荷指令超过锅炉负荷能力，则以预定的速率减少燃料量指令，直至机组负荷指令小于或等于锅炉负荷能力。在RUNBACK逻辑中，根据每种辅机的负荷能力计算总的锅炉负荷能力。这些辅机包括：磨煤机、空预器、送风机、引风机、一次风机、给水泵。在机组负荷大于一定值的情况下，若上述辅机跳闸，则发出RUNBACK请求。RUNBACK信号发出后，机组控制方式将自动切为汽
9、机跟随方式。汽机维持主汽压力，锅炉则以预定的RUNBACK速率降低锅炉总燃料量指令到锅炉负荷能力对应的总燃料量。FSSS系统根据RUNBACK指令，按一定的方式切除掉相应的磨煤机，保留与锅炉负荷相适应的磨煤机台数。机组负荷350MW(预设)，空预器、引风机、送风机、一次风机、汽动给水泵两台中的一台停止运行，发生RB。FSSS切除磨煤机至保留3台磨煤机运行；汽机主控强投自动；燃料主控切手动，运行磨煤机对应的给煤机切手动且指令减至RB目标值。磨煤机RB2.7 闭锁增/闭锁减当总燃料量低于某值、总给水流量低于某值、总风量低于某值、炉膛压力高于某值、主汽压力低于定值达某个限值、机组功率低于定值达某个限
10、值时，禁止机组功率定值上升的功能称为闭锁增。反之，当总燃料量高于某值、总给水流量高于某值、总风量高于某值、炉膛压力低于某值、主汽压力高于定值达某个限值、机组功率高于定值达某个限值时，禁止机组功率定值下降的功能称为闭锁减。3 燃料主控3.1 控制目的燃料主控根据锅炉主控来的锅炉主控指令调节进入锅炉的总燃料量，设计有锅炉主控指令和总风量信号的交叉限制。3.2 功能说明燃料主控PID调节器的入口偏差如下：偏差=限制后锅炉主控指令-总燃料量。限制后锅炉主指令由小值选择模块产生。小值选择模块的一路输入来自协调控制系统的锅炉主控；小值选择模块的另一路输入来自送风控制系统的总风量信号经函数发生器给出当前风量
11、允许的最大总燃料量，它和锅炉主控指令来的总燃料量指令交叉限制，当因某种原因导致总风量允许的最大总燃料量小于锅炉主指令来的总燃料量时，限制总燃料量指令的增加，以确保任何工况下锅炉的富氧燃烧。总燃料量信号是进入锅炉燃烧的总给煤量信号之和。总燃料量偏差经PID调节器后给出运行给煤机给煤量的设定值。当燃料主控操作站在手动控制时，可对投入自动的给煤机转速同时进行增减操作。设计了据自动方式运行的磨煤机台数改变燃料主控入口偏差系数的补偿回路。当出现下列情况之一时，燃料主控操作站强制切到手动控制：所有给煤机控制都在手动控制总燃料量信号质量差4 磨组控制4.1 控制目的磨组控制是指将一台磨煤机组的控制作为一个整
12、体来考虑，它包括磨煤机入口热风控制、冷风挡板控制、给煤机控制。本机组共配置六台磨煤机，分别为16号，每台磨煤机组的控制系统结构都是互相独立的。磨煤机控制包括给煤机控制、磨一次风量控制、磨出口温度控制4.2 给煤机给煤量控制每台给煤机设计了单独的给煤量操作器。也可以通过单独设定偏置而对每台给煤机给的自动给煤指令进行调整。给煤机控制设计了磨一次风流量限幅和磨煤机停运停止给煤等逻辑，以保证给煤量和磨出力的匹配。4.3 磨煤机一次风量控制每台磨煤机都设计有一次风量控制，以便将磨制好的煤粉输送到炉膛，并且维持每个煤粉燃烧器都有适当的煤/风比例。采用热风挡板控制一次风流量，一次风量的设定值由磨煤机的给煤率
13、经函数发生器给出，同时给运行人员提供了对一次风量设定值进行偏置的手段。磨煤机停运或顺控来信号时，发出一个脉冲信号关闭磨热风调节挡板。4.4 磨煤机出口温度控制每台磨煤机都设计有出口温度控制，以便维持磨煤机的出口温度为设定值。该设定值由运行人员手动给出。采用冷风挡板控制磨煤机的出口温度。热风挡板PID的输出，以及给煤机给煤量分别经过函数折算形成冷风挡板控制的前馈指令。磨煤机停运或顺控来信号时，发出一个脉冲信号关闭磨热风调节挡板。5 送风控制5.1 控制目的送风控制的目的是根据总风量和总风量设定值的偏差给出两台送风机入口动叶的控制指令。总风量设定值经过氧量校正操作站输出信号的校正。设计有总风量设定
14、值与总燃料量信号之间的交叉限制，以确保锅炉的富氧燃烧。当两台送风机动叶控制站都在自动控制方式时，可对两台送风机进行偏置，以使得两台送风机的负荷平衡。5.2 功能说明送风控制为带氧量校正的串级控制系统。总风量是A、B侧二次风流量和一次风量之和，各个风量测量信号均经过相应温度校正。由锅炉主控指令代表的锅炉目标负荷经函数发生器后给出该负荷下烟气含氧量的基本设定值，运行人员可根据机组的实际运行工况在上述基本设定值基础上手动进行偏置。经各自选择后的A、B侧烟气含氧量信号取平均值作为自动调节系统使用的烟气含氧量信号。氧量校正操作站的输出经函数发生器后，对据锅炉主控折算来的总风量指令进行校正。校正后的信号和
15、最小风量信号大选后作为总风量设定值。总风量信号和其设定值的偏差经总风量PID调节器后作为两台送风机的共用指令。设计中考虑了炉膛压力偏差过大时对送风机的方向闭锁，当炉膛压力过低时，送风机动叶只许开大，不许关小；当炉膛压力过高时，送风机动叶只许关小，不许开大。当两台送风机动叶都在手动控制方式或任一侧烟气含氧量信号故障时，氧量校正操作站强制切到手动方式。5.3 强制输出当顺控系统来“关闭A（或B）送风机动叶”信号时，送风机A（或B）动叶操作站将强制输出0%。5.4 强制手动当出现下列情况之一时，送风机动叶操作站强制切到手动控制：总二次风流量信号故障本侧送风机停运引风机全部停运6 炉膛压力控制6.1 控制目的炉膛压力控制的目的是根据炉膛压力和其设定值的偏差给出两台引风机动叶的控制指令。设计有送风机动叶开度指令对引风控制的前馈信号，以及MFT时的超驰信号。当两台引风机动叶控制站都在自动控制方式时，可对两台引风机的开度指令进行偏置，以使得两台引风机的负荷平衡。6.2 功能说明引风控制为带前馈的单回路控制系统。被调量为炉膛压力信号（三取中）。炉膛压力设定值由运行人员在操作画面上手动设定。炉膛压力和其设定值的偏差经PID调节器再加上前馈信号作为两台引风机动叶的共用指令。设计中考虑了炉膛
