单元机组负荷控制系统的设计

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1、从电网调度方面看，随着电力建设速度的加快和国民经济产业结构的调整，近年來，电网峰谷逐年加大，已对机组的安全经济运行产生了许多不利的影响，具体表现在：机组负荷变动幅度与速率在增大、变负荷次数在增加。在满足发电需要的基础上,合理分配各机组负荷，使机组保持在较经济的状态运行，是本次设计的最终目的。多变量的大型单元机组存在着大延迟，强耦合性等很多复杂的问题，而强耦合是协调控制中最难解决的问题，为了使机组能快速地响应外界的负荷，达到很好的控制品质，所以要对单元机组进行解耦控制，使机组屮的各部分设备能协调工作，达到好的效果，与其他工业生产过程相比，电力生产过程更加要求保持生

2、产的连续性，高度的安全性和经济性，因此，保证机组安全经济运行是单元机组自动控制系统的首要任务。随着现代科学技术的发展，增加了对能源的需求量，电力工业逐渐发展为大电网,大机组、高参数、高度口动化。由于高参数，大容量机组发展迅速，装机容量日益增多，因此对机组的自动化需求也日益提高。第一章绪论随着单元制大容量火电机组在我国电网屮所占比例的不断增大，大容量机组的运行方式也逐步发生变化，过去大机组常常只带基木负荷，而现在则要根据电网的频率偏差和中央调度所对它的负荷需求指令参与电网的调峰、调频，甚至在机组的某些主要辅机和局部发生故障的情况下，仍然要维持机组运行。对于在电网中

3、参与调峰、调频的机组，其运行方式要求为：机组负荷变化的范围要大，能够稳定运行的最低负荷要低在整个负荷变化范围内有良好的负荷适应能力，即能承担较高的负荷变化率；其主要运行参数（如主蒸汽压力），在负荷变化过程中相对稳定，以保证机组在整个负荷变化范围内有较高的稳定性和安全性，从而保证机组有较高的效率。在机组的止常运行工况下，协调控制系统能协调机、炉的控制，同时能在较大范围内接受和响应来自电网总调遥控负荷或机组操作员本机设定的负荷指令对机组进行负荷控制，并参与电网的频率调整，同时维持机组所有被控变量不超出允许范围，以保证机组的稳定、—-坯仃。1.1单元机组协调控制系统的

4、基本概念常规的口动控制系统是汽轮机和锅炉分別控制。汽轮机调节机组负荷和转速，机组负荷的变化必然会反映到机前主蒸汽压力的变化，既机前主蒸汽压力反映了机炉之间的能量平衡。主蒸汽压力的控制由锅炉燃烧调节系统来完成，燃烧调节系统一般乂分为主蒸汽压力调节系统、送风氧量调节系统、炉膛负压调节系统等了系统。随着单元机组容量的不断增大、电网容量的增加和电网调频、调峰要求的提高以及口身稳定（参数）运行要求的提高，常规的口动调节系统已很难满足单元机组既参加电网调频、调峰乂稳定机组口身运行参数这两个方面的要求，因此必须将汽轮机和锅炉视为一个统一的控制对彖进行协调控制。所谓协调控制，是

5、指通过控制冋路协调汽轮机和锅炉的工作状态，同时给锅炉自动控制系统和汽轮机自动控制系统发出指令，以达到快速响应负荷的目的，尽最大可能发挥机组的调频、调峰能力，稳定运行参数。单元机组在处理满负荷要求并同时维持机组主要运行参数稳定这两个问题时，是将机炉作为一个整体来看待的。然而汽机、锅炉实际上乂是相对独立的，它们通过各口的调节手段，如汽轮机调节阀开度、锅炉燃烧率，满足电网负荷的要求和保持机组的主要参数（主蒸汽压力）稳定但它们的能力不尽和同，差异较大，若在单元机组控制系统的设计中，充分考虑它们的差异，以及各自的特点，采取某些措施（如引入某些前馈信号、协调信号），让机炉同

6、时按照电网负荷的要求变化，接受外部负荷的指令，根据主要运行参数的偏差，协调的进行控制，从而在满足电网负荷要求的同时，保持主要运行参数的稳定。这样的控制系统，称为协调控制系统。协调控制系统是由负荷指令处理回路和机炉主控制回路这两部分组成。负荷指令处理回路接受中央调度所指令、值班员指令和频率偏并信号，通过选择和运算，再根据机组的主辅机实际的运行情况，发出负荷指令。机炉主控制冋路除接受负荷指令信号外，还接受主蒸汽压力信号，根据这两个信号的偏差，改变汽轮机调节阀的开度和锅炉的燃烧率。如图1-1所示。图1-1单元机组协调控制系统组成原理示意图1.2协调控制系统的任务及组成

7、协调控制系统是当机组负荷变化时协调机、炉间的关系，把汽轮机和锅炉作为一个整体來控制，并通过锅炉主控制器控制那些与机组负荷直接有关的参数，如煤、风、负压、辅助风扌当板等。总之，它控制机组各项输入与输出之间的能量平衡和质量平衡，不断消除运行中的各种扰动，维持所要求的机组运行参数，满足电网对机组负荷的需求。具体可分下列儿个方面：（1）接受电网总调的负荷自动调度，参与调峰、调频。（2）保持锅炉、汽轮机的能量平衡。大型火电机组均为单元制方式运行，机组的能量输入为锅炉燃烧率（燃料、送风……）,能量输出为机组所带的负荷（汽轮发电机组功率），机、炉间输入/输出能量平衡的指标为汽

8、轮机前压力。（3）协调锅