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1、超临界大型机组的控制特点及对策 北京日立控制系统有限公司 地址：北京朝阳区酒仙桥东路1号M7楼 电话：010-6438050664380509 传真：010-64380039 邮编：100016 E-mail : ,一超临界参数大型机组控制工程的基本特点 二快速协调控制的基本方法 三闭环控制中的重要概念 四AGC及协调控制在HIACS系统中的实现方法 五. HIACS5000M系统的实时性对策,目 录,一超临界、直流炉大型机组控制工程的基本特点： 1. 对象特点： - 输入/输出工艺变量多。 动态过程快：由于没有汽包环节，作功工质占汽水循环总工质的比 例增大，动态过程加快。需要更快速的控制作用
2、，更短的控制周期。 - 主汽压参数上升（246Kg/cm2），工作介质刚性提高，动态过程加快， 同样需要更快的控制作用及更快的控制周期。 - 数学模型不精确。 2. 机组控制系统(DCS)面临的主要问题 - DCS系统的实时性更好： 快速的I/O处理； 快速的CPU处理； 更短的控制周期； - 快速控制、快速保护 - 汽机锅炉发电机总体优化的快速控制策略 - 快速响应负荷需求 - 总体协调 - 高可靠性,二快速协调控制的基本方法 1. 对控制策略的基本要求 - 具有成功地投运经验 - 对数学模型的精度要求不高 - 对负荷需求指令，有快速的响应 - 能够实现炉机电之间的稳态、动态功率平衡 2.
3、四种机组运行方式 - 协调方式 - 锅炉跟踪汽机的工作方式 - 汽机跟踪锅炉的工作方式 - 锅炉、汽机手动状态方式 3. 二类基本控制策略 - 采用P1信号的控制策略 - 日立公司的控制策略,=P1/P,Y=P11+K(,P,T,S-P,T,),(,F算法),当K=1/P,T,时,Y=,P,11+1/,P,T,(P,T,S-,P,T,),T,*P,T,S,(L-N算法),采用汽机调节级压力P1信号的协调控制策略,日立公司超临界、直流炉的协调控制思想,三.闭环控制工程中的几个重要概念 1.可控性（controllability）、快速性和控制周期。 现代控制理论中，可控性是个最基本的概念。在实际
4、工程中，非常有意义的有两点： - 不可观测的变量及工艺过程是不可控制的； - 在一定意义下可控性等价于控制的快速性： - 控制的快速性越好，可控性越好。 - 控制周期实质上是不可控环节，控制周期越短越好，当然为此要付出经济代价。一般说来，以受控工艺时间常数T为准则，控制周期TO以不大于T/10为好。,例如：汽机转子运动方程、时间常数分析及DEH控制周期的要求：,汽机转子运动方程：,其中： I：汽机转子的转动惯量； ：转子角速度； Mh：蒸汽主动力矩； Me：电负荷力矩； Mf：摩擦力矩；,）,（,米,公斤,2,),(,13,.,1,0,0,=,im,n,H,G,M,h,h,h,经验数值： 20
5、0MW： Ta78秒 300MW： Ta67秒 600MW： Ta56秒 日立DEH控制周期的确定： 这是一个理论上的极限数值，实际上是不可能达到的。因此，日立公司HIACS系统DEH的设定值为5060ms。为600MW机组全飞升时间Ta的1/100。这一数据是有理论依据的。,2.串级调节系统中的工作周期概念 串级反馈系统中，工作周期是个重要的物理概念。控制系统测点及执行器的位置设计时，直接影响工作周期，因此，应遵守如下准则： - 副环路工作周期 尽可能地短； - 主环路工作周期 ，此时，对主环路而言副环路可以简化为一个比例环节。主、副环路本质上解耦，可以分别镇定、分别调试，系统工作稳定，调试
6、方便。反之系统工作不稳定，调试困难。 3. 小偏差调节状态 从数学模型分析，电站工艺过程与其它工艺过程相同，必然是个非线性过程。线性仅是在某稳态工作点X 邻域内的性质。当系统负荷大范围变化时，要使调节过程符合线性化性质，控制系统必需处在小偏差工作状态，这样才能得到正确的模型预测及好的调节品质。,1,1,2,0,MWD,MSP,MSP,调节器,汽,机,调,节,给,水,调,节,燃,料,调,节,通,风,调,节,FG1,FG2,FG3,其它系统,稳态前馈及,小偏差调节方式,给水指令=锅炉输入主指令,四 AGC及协调控制在HIACS系统中的实现方法 A.协调控制的功能： - 接受中调或操作员指令； -
7、产生控制系统可以接受的负荷指令； - 平衡汽机和锅炉侧的稳态、动态响应； - 各种运行方式的合理切换； - 参与电网调频的功能； - 加快机组对负荷的响应； - 辅机故障状态下的减负荷控制；,B.HIACS系统协调控制：,图1：单元主控框图,AGC装置,DCS系统,AGC-DCS之间的信号连接,C. 锅炉动态加速信号（BIR）生成回路 目 的：加速锅炉对负荷指令的响应速度； 功 能：变负荷时具有强化微分环节的作 用，稳态负荷下，不发生作用； 指令种类： - 燃料BIR； - 通风BIR； - 给水BIR； - 减温喷水BIR等；,BIR生成程序框图,五. HIACS5000M系统的实时性对策
8、HIACS控制器（R600C）快速性设计： 1。高速并行I/O总线结构,高速并行总线结构 速率100Mbps,并行总线扩展,最多扩展 七个机箱,2。提高CPU处理速度 采用RISC芯片 主频160MHz，相当于一般芯片500MHz以上 3。提高软件管理效率： 采用专用高效实时管理软件（PMS） 处理效率高，实时性好 内存效率高，不产生任何内存垃圾,HISEC- 04M / CX / R600C,控制器特征,华能南京电厂1CTL负荷实测结果,NO.,CTL,控制运算周期 (ms),实测负荷率（r1）,1,OPC,20,2,3,4,5,6,7,8,BTC,200,通风A,200,100,200,2
9、00,100,100,9,200,10,100,11,BMS,BMS,CCS,给水,辅机1,辅机2,辅机3,DAS,100,12,通风B,100,28.84,28.06,10.69,10.44,8.52,6.32,6.11,7.52,7.32,7.03,6.83,17.55,17.09,10.15,9.88,5.38,5.13,19.83,19.20,13.28,12.94,18.68,18.53,8.30,望亭14# CTL负荷实测结果,NO.,CTL,控制运算周期 (ms),实测负荷率（r1）,1,MCS1,200,2,3,4,5,6,7,8,MCS2,100,MCS3,200,100,2
10、00,200,100,200,9,100,10,200,11,BMS&MILL1,BMS&MILL2,SCS1,SCS2,SCS3,SCS4,SCS5,DAS,200,12,FSS,200,10.23,10.18,12.32,11.86,10.96,11.45,10.97,6.38,6.20,5.66,5.49,9.86,9.50,5.36,5.18,11.50,10.98,6.12,5.96,5.60,5.44,14.02,13.58,11.27,高效、快速传输的机组控制级网络（-100 Nwtwork)： 采用国际校准的环形令牌（Token-Ring）网络 执行标准的IEEE802.5协议
11、 -不用HUB； -不用交换机； -光纤介质环形连接的物理结构； 双重化IEEE802.5网络接口卡 -双重化光/电转换接口； -双重化处理电路； -独立的网络处理器，与CPU处理器并行总线连 接，实现了快速数据交换；,采用光纤令牌协议的-100 Nwtwork，传输处理的效率高，实时性好，可靠性及传输数据的稳定性能好，使得不同控制子系统之间的协调信息加快，协调周期缩短，有利于超临界、直流炉的快速控制。 控制级通讯网络可靠性措施 -CRC校验 -应答校验 -网间冗余、备份 -Loop Back功能 -100 Nwtwork网络技术特性附后。,典型的控制级通讯网络特性(-Network 100),速 率：100M bps 规 约：IEEE 802.5（环形令牌网） 介 质：光纤（GI50/125m） 挂 站 数：255 站 间 距 离：Max 2KM 总 长：Max 100KM 通 讯 方 式：1：N， 1：1 均可 网 络 结 构：双重化环形网 通 信 内 存：Max 256KB,
