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1、项目十项目十 单元机组协调控制系统单元机组协调控制系统任务三十一任务三十一 协调主控协调主控 一、协调控制概述一、协调控制概述协调控制系统（协调控制系统（Correspond Control System简简称称CCS ）通常是指现代电厂中机、炉所有闭环控）通常是指现代电厂中机、炉所有闭环控制系统的集合。原电力部热工自动化委员会推荐制系统的集合。原电力部热工自动化委员会推荐采用模拟量控制系统（采用模拟量控制系统（Modulating Control System简称简称MCS）来代替闭环控制系统、协调控）来代替闭环控制系统、协调控制系统、自动调节系统等名称，但习惯上人们仍制系统、自动调节系统等
2、名称，但习惯上人们仍然使用然使用CCS来代表协调控制系统。来代表协调控制系统。1.RUN BACK自动快速减负荷自动快速减负荷机组负荷超出机组实际负荷能力后，机组进入机组负荷超出机组实际负荷能力后，机组进入RB工况。工况。如正常运行期间一台送风机调闸，机组只有一半的负载如正常运行期间一台送风机调闸，机组只有一半的负载能力。能力。2. FCB（FAST CUT BACK）快速甩负荷也称负荷快快速甩负荷也称负荷快速切回速切回当发电机由于故障而跳闸甩负荷后，锅炉也必须快速将当发电机由于故障而跳闸甩负荷后，锅炉也必须快速将负荷降低到适应水平。当发电机甩负荷后，负荷降低到适应水平。当发电机甩负荷后，DC
3、S相关调相关调节回路产生节回路产生FCB信号，协调各设备降低负荷到安全水平，信号，协调各设备降低负荷到安全水平，一般将锅炉负荷降低到只带厂用电水平一般将锅炉负荷降低到只带厂用电水平 3. RUN UP、RUN DOWN（强增负荷、强减负荷）（强增负荷、强减负荷）当锅炉负荷低于一定数值（一般是当锅炉负荷低于一定数值（一般是30%）后，负荷继续）后，负荷继续降低会影响到锅炉运行的安全（例如，锅炉灭火等事故）降低会影响到锅炉运行的安全（例如，锅炉灭火等事故）时，时，DCS产生产生RUN UP信号发往相关电路，迫使负荷上信号发往相关电路，迫使负荷上升，直到升，直到RUN UP信号消失为止。当锅炉负荷大
4、于一定数信号消失为止。当锅炉负荷大于一定数值后，也同样会危机机组安全，值后，也同样会危机机组安全，DCS产生产生RUN DOWN强强迫负荷降低直到该信号消失。迫负荷降低直到该信号消失。 4. MFT（Master fuel trip）锅炉主燃料跳闸）锅炉主燃料跳闸当发生炉膛灭火等事故后，如不切断进入炉膛的燃料可当发生炉膛灭火等事故后，如不切断进入炉膛的燃料可能会造成煤粉爆炸等危及锅炉安全的事故，此时，相关能会造成煤粉爆炸等危及锅炉安全的事故，此时，相关电路会产生电路会产生MFT主燃料跳闸信号，使机组协调控制系统主燃料跳闸信号，使机组协调控制系统进入进入MFT工况，以切断锅炉的所有燃料供给。工况
5、，以切断锅炉的所有燃料供给。5. ETS汽轮机紧急调闸汽轮机紧急调闸当继续运行，会危及汽轮机设备安全时，例如，汽轮机超速、当继续运行，会危及汽轮机设备安全时，例如，汽轮机超速、发电机甩负荷等工况出现时，相关控制器使汽轮机进入发电机甩负荷等工况出现时，相关控制器使汽轮机进入ETS工工况，强行关断进汽阀门以保护汽轮机等设备的安全。况，强行关断进汽阀门以保护汽轮机等设备的安全。6. AGC（Automatic generation control）自动自动发电控制整个机组的负荷由中调通过微波信号或光纤发电控制整个机组的负荷由中调通过微波信号或光纤回路到回路到RTU，称为，称为AGC。7. CCS单元
6、机组协调控制单元机组协调控制8. BMS锅炉炉膛安全监控系统锅炉炉膛安全监控系统9. SCS顺序控制系统顺序控制系统10. DAS数据采集系统数据采集系统11. DEH汽轮机数字电液控制系统汽轮机数字电液控制系统12. BPS旁路控制系统旁路控制系统二、协调控制的基本方式二、协调控制的基本方式协调控制一般有四种基本方式供运行人员选择使用：协调控制一般有四种基本方式供运行人员选择使用：1. 炉跟随方式，也称炉跟机炉跟随方式，也称炉跟机 汽机主控接受手动负荷指汽机主控接受手动负荷指令后，通过执行器以调节令后，通过执行器以调节主汽调节阀调节负荷大小。主汽调节阀调节负荷大小。锅炉主控接受压力给定和锅炉
7、主控接受压力给定和主汽压力的偏差，调节燃主汽压力的偏差，调节燃料阀以保证主汽压力等于料阀以保证主汽压力等于给定数值。给定数值。2.机跟随方式，也称为机跟炉机跟随方式，也称为机跟炉 锅炉主控接受负荷指令，锅炉主控接受负荷指令，通过执行器调节燃料调节通过执行器调节燃料调节阀开度以改变负荷大小。阀开度以改变负荷大小。汽机主控只监视主汽压力汽机主控只监视主汽压力和给定数值的偏差，通过和给定数值的偏差，通过执行器调节主汽阀门的开执行器调节主汽阀门的开度以调节主汽压力等于给度以调节主汽压力等于给定数值。定数值。3. 协调方式，是机组控制的最高级形式协调方式，是机组控制的最高级形式 功率偏差、汽压偏差分别功
8、率偏差、汽压偏差分别输出到锅炉主控和汽机主输出到锅炉主控和汽机主控以同时调节燃料和主汽控以同时调节燃料和主汽调节阀，从而保证功率和调节阀，从而保证功率和主汽压力都等于给定数值。主汽压力都等于给定数值。4. 手动方式。该方式下，手动方式。该方式下，“汽机主控汽机主控”切手动，控制机切手动，控制机组功率。组功率。“锅炉主控锅炉主控”切手动，控制主汽压力。切手动，控制主汽压力。三、协调控制系统三、协调控制系统控制系统图上符号简介控制系统图上符号简介 测量仪表的二次信号或运算电路的输出测量仪表的二次信号或运算电路的输出 方框表示信号处理环节。方框中文字表示环节特性。方框表示信号处理环节。方框中文字表示
9、环节特性。如：如：SELECT表示该环节是选择环节，在输入的众多信号表示该环节是选择环节，在输入的众多信号中选择一个作为输出。中选择一个作为输出。 圆形表示现场的参数测量仪表，图形中的文字表示测圆形表示现场的参数测量仪表，图形中的文字表示测量的具体内容。例如，量的具体内容。例如，PT表主汽压力，表主汽压力，MW表示功率等表示功率等 ：LAG表示惯性运算。表示惯性运算。 ：对两个输入信号进行差值运算。：对两个输入信号进行差值运算。 ：手手动动调调节节单单元元。在在CRT显显示示屏屏幕幕上上可可以以通通过过鼠鼠标标或或键键盘盘调调节节该该环环节节的的输输出出大大小小。上上方方数数字字表表示示该该环
10、环节节在调节之前的初始数值的大小。在调节之前的初始数值的大小。 ：输输入入信信号号切切换换环环节节，右右上上方方文文字字表表示示切切换换条条件件，当当“机机炉炉协协调调”方方式式成成立立时时条条件件满满足足。当当条条件件满满足足时时，切切换换环环节节输输出出等等于于“Y”侧侧的的输输入入，既既环环节节上上方方输输入入的的信信号号。“机机炉炉协协调调”方方式式不不成成立立时时，环环节节输输出出等等于于“N”侧侧信信号号，既既由由手手动动调调节节决决定定该该切切换换单单元元的输出。的输出。 ：固固定定常常数数输输出出数数值值幅幅值值限限制制环环节节，限限制制数数值值由由程程序序设设定定，当当输输入
11、入信信号号数数值值超超过过限限制制数数值值后后，环环节节输输出出等等于于限限制制数数值值大大小小。例例如如，限限制制数数值值等等于于105，当当输输入入数数值值小小于于105时时，环环节节输输出出等等于于环环节节的的输输入入，而而当当环节输入为环节输入为110超过限制数值后，环节输出等于超过限制数值后，环节输出等于105。 ：高高限限报报警警电电路路，环环节节输输入入为为模模拟拟量量，输输出出为为开开关关量量。上上方方数数字字为为输输入入信信号号的的高高限限数数值值，当当输输入入信信号号超超过过高高限限数数值值，电电路路输输出出报报警警信信号号（输输出出“1”信信号号），输输入入信信号号低低于
12、于高高限限数数值值时时，电电路路没没有有报报警警信信号号输输出出（输出（输出“0”信号）。信号）。 ：低低限限报报警警电电路路，和和高高限限报报警警电电路路类类似似，当当输输入入信信号号低于上方低限数值后，电路输出报警信号。低于上方低限数值后，电路输出报警信号。 ：函函数数运运算算电电路路，坐坐标标系系的的横横轴轴对对应应环环节节的的输输入入，坐坐标标的的纵纵轴轴对对应应环环节节输输出出。在在有有效效范范围围内内的的输输入入信信号号都都可可以以在在纵纵轴轴查查到到对对应应输输出出。总总之之，环环节节输输出出和和输输入入之之间间关系由函数关系由函数F（X）确定。）确定。 ：带带显显示示的的手手动
13、动调调节节单单元元，手手动动调调节节过过程程中中，在在CRT上上可可以以实实时时显显示示调调节节结结果果。这这种种单单元元是是运运行行人人员员可可以以使使用用鼠标或键盘调节输出的单元。鼠标或键盘调节输出的单元。 上、下速率限制输出电路，上方为输入信上、下速率限制输出电路，上方为输入信 号号，下下方方为为输输出出信信号号，左左侧侧为为限限制制条条件件，右右侧侧上上边边为为输输出出高高限限数数值值，右右侧侧下下方方为为输输出出下下限限数数值值。当当左左侧侧限限制制条条件件（一一般般为为开开关关量量信信号号）成成立立时时，环环节节输输出出的的变变化化速速率率将将受受到到高高、低低限限制制数数值值的的
14、限限制制。当当环环节节的的输输入入变变化化速速率率超超过过高高限限数数值值时时，环环节节输输出出最最大大变变化化速速率率等等于于高高限限数数值值（往往往往用用于于限限制制上上升升速速率率）；当当环环节节输输入入变变化化速速率率低低于于低低限限数数值值时时，环环节节输输出出最最小小变变化化速速率率等等于于低低限限数数值值（往往往往用用于于限限制制下下降降速速率率）；环环节节输输入入变变化化速速率率只只有有在在高高限限、低低限限数数值值之之间间时时，环环节节输输出出等等于于环环节节输输入入。当当左左侧侧限限制制条条件件无无效效时时，环环节节输输出出永永远远等等于于其其输输入入。既既环环节节速速率率
15、限限制制不不成成立立时时，输输入入信信号号可可以以不不经经限限制制传传递递给给输输出出。当当环环节节限限制制成成立立时时，环节输出变化速率将受高限、低限数值的限制。环节输出变化速率将受高限、低限数值的限制。 ：大大值值选选择择电电路路，选选择择电电路路的的输输出出等等于于两两路路输输入入信信号号中最大的一个。中最大的一个。 ：小小值值选选择择电电路路，选选择择电电路路的的输输出出等等于于两两路路输输入入信信号号中中最最小小的的一一个个。例例如如，两两输输入入信信号号分分别别为为80和和95，电电路输出等于路输出等于85。 ：求和电路，环节的输出等于两路输入信号的代数和。：求和电路，环节的输出等
16、于两路输入信号的代数和。1. 协调控制系统总体介绍协调控制系统总体介绍太原一电厂协调控制系统：太原一电厂协调控制系统：通过一套控制电路将锅炉自动控制系统和汽轮机自动控通过一套控制电路将锅炉自动控制系统和汽轮机自动控制系统有机地结合成为一个整体，在快速提供外界负荷制系统有机地结合成为一个整体，在快速提供外界负荷的同时，还能确保机组自身的安全。的同时，还能确保机组自身的安全。协调控制系统的组成：协调控制系统的组成：2. 负荷运算负荷运算三路信号选择中间数值三路信号选择中间数值作为实际功率。一般都作为实际功率。一般都存在信号监视系统，当存在信号监视系统，当两个信号差别数值超出两个信号差别数值超出范围
17、后，产生报警且切范围后，产生报警且切除信号，将自动切换到除信号，将自动切换到手动。手动。LAG：惯性环节。一是：惯性环节。一是防止功率变化速度过大；防止功率变化速度过大；二是对信号进行高通滤二是对信号进行高通滤波（消除信号波动）波（消除信号波动）主汽压力给定数值主汽压力给定数值主汽压力给定数值和实主汽压力给定数值和实际主汽压力比较单元。际主汽压力比较单元。机组只有工作在协调方机组只有工作在协调方式下，负荷计算与主汽式下，负荷计算与主汽压力相关，否则压力相关，否则DCS负负荷主控将由手动调节。荷主控将由手动调节。死区运算：为了防止死区运算：为了防止机组频繁动作，只有机组频繁动作，只有当压力变化超
18、过一定当压力变化超过一定数值后，死区运算单数值后，死区运算单元才有输出。例如，元才有输出。例如，当实际压力和给定数当实际压力和给定数值小于值小于0.3MPa时，此时，此单元保持原来数值不单元保持原来数值不变，当数值大于变，当数值大于0.3MPa后，死区运算后，死区运算输出相应数值。输出相应数值。AGC投入与切除控制单投入与切除控制单元。当元。当AGC投入时，机投入时，机组功率由中调信号控制。组功率由中调信号控制。否则手动决定机组功率。否则手动决定机组功率。AGC切换操作切换操作小值选择小值选择:最大负荷限最大负荷限制制,当计算的负荷超过当计算的负荷超过该数值后该数值后,运算单元选运算单元选择小
19、数值以保证机组运择小数值以保证机组运行安全行安全.最小负荷限制最小负荷限制:最小负最小负荷是保证锅炉能正常燃荷是保证锅炉能正常燃烧的对应负荷烧的对应负荷,当锅炉当锅炉负荷小于该数值后负荷小于该数值后,炉炉膛难以组织燃烧膛难以组织燃烧.当机组处于非协调状态当机组处于非协调状态时，负荷运算电路跟踪时，负荷运算电路跟踪机组实际负荷，以保证机组实际负荷，以保证切换过程无扰动。切换过程无扰动。当出现负荷指令跟踪逻当出现负荷指令跟踪逻辑后该单元输出等于机辑后该单元输出等于机组实际负荷组实际负荷.3. 锅炉主控锅炉主控锅炉跟随方式时锅炉跟随方式时,压力压力控制回路控制回路.压力或压力差超前调节压力或压力差超
20、前调节回路回路.当机炉功率不匹当机炉功率不匹配时的快速调整回路配时的快速调整回路.协调控制下负荷调整回协调控制下负荷调整回路路,除了左侧的由负荷除了左侧的由负荷回路来的负荷指令外回路来的负荷指令外,还有右侧根据压力的负还有右侧根据压力的负荷微调回路荷微调回路.锅炉主控的自动或手动锅炉主控的自动或手动和机组的工作方式相关和机组的工作方式相关,操作见界面操作见界面来自协调主控输出的负来自协调主控输出的负荷荷.沿此路线到达切换环节沿此路线到达切换环节入口入口.负荷直通路径负荷直通路径,其右侧其右侧为微分运算为微分运算.当负荷变当负荷变动时加快其动态过程动时加快其动态过程.锅炉跟随方式切换环节锅炉跟随
21、方式切换环节输出为左侧的输出为左侧的”Y”信信号号,当机组处于协调方当机组处于协调方式时式时,切换输出为上方切换输出为上方的的”N侧信号侧信号.其余方其余方式锅炉成为手动式锅炉成为手动.负荷信号经由此路径到负荷信号经由此路径到达自动达自动/手动切换单元手动切换单元.无论锅炉处于路跟随或无论锅炉处于路跟随或者协调方式者协调方式,锅炉主控锅炉主控均为自动均为自动.沿此路径炉主控负荷输沿此路径炉主控负荷输出出.协调控制回路下达给机和协调控制回路下达给机和炉的负荷虽然数字相同炉的负荷虽然数字相同,机机和炉都必须将负荷转换成和炉都必须将负荷转换成相应的控制量相应的控制量,难免出现机难免出现机炉负荷不匹配
22、炉负荷不匹配,最终导致压最终导致压力的持续变化力的持续变化.此回炉对负此回炉对负荷进行微调以保证机炉负荷进行微调以保证机炉负荷真正平衡荷真正平衡.当出现压力偏差后当出现压力偏差后,利用此利用此超前调节通道超前调节通道,经由函数换经由函数换算后形成的负荷调整指令算后形成的负荷调整指令,快速调节使机炉负荷平衡快速调节使机炉负荷平衡.当压力偏差和变化速度乘当压力偏差和变化速度乘积比较小时给左侧的负荷积比较小时给左侧的负荷调整数值乘以调整数值乘以.5。否则乘。否则乘系数系数1。压力波动比较大时的负荷压力波动比较大时的负荷微调回路。微调回路。机组处于协调状态时负机组处于协调状态时负荷运算回路荷运算回路机
23、组处于机组处于”机跟随机跟随”状状态时压力运算回路态时压力运算回路.自动自动/手动切换单元手动切换单元负荷指令作为给定数值负荷指令作为给定数值传送到汽机主控回路传送到汽机主控回路.中间串联惯性是希望汽中间串联惯性是希望汽机负荷变化稍慢些机负荷变化稍慢些,以以便和锅炉的负荷变化相便和锅炉的负荷变化相适应适应.当汽机主控所控制的当汽机主控所控制的DEH回路工作正常时回路工作正常时,当负荷指令变化时当负荷指令变化时,加加速负荷相应的微分通道速负荷相应的微分通道.被控制量机组的实际功被控制量机组的实际功率率.机组处于协调方式时机组处于协调方式时,调节器输出的主汽阀门调节器输出的主汽阀门开度沿此线路输出到开度沿此线路输出到DEH机跟随状态时机跟随状态时DEH由此由此信号来控制信号来控制,即由压力即由压力调节器控制调节器控制,控制目标控制目标主汽压力等于给定数值主汽压力等于给定数值.DEH处于遥控状态时切处于遥控状态时切换环节输出等于换环节输出等于Y侧侧.只只有有DEH处于遥控状态时处于遥控状态时,Y侧信号可以使用侧信号可以使用,否则否则DEH手动控制主汽手动控制主汽阀门开度。阀门开度。DEH控制主汽门的开度控制主汽门的开度是否等于对应的给定数是否等于对应的给定数值值,当偏差超过一定数当偏差超过一定数值后值后,该电路产生报警该电路产生报警.返回操作返回操作返回操作
