机炉协调控制.ppt

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1、大型单元机组的生产过程及其对控制的要求大型单元发电机组是由锅炉、汽轮发电机和辅助设备组成的庞大的设备群。锅炉的产热、汽机的做功及发电机的发电协调配合完成发电生产。由于其工艺流程复杂，设备众多，管道纵横交错，有上千个参数需要监视、操作或控制，而且电能生产还要求有高度的安全可靠性和经济性，因此，大型机组的自动化水平受到特别的重视。单元制机组热力发电过程μNTPTH§1单元机组负荷控制系统对象特性一、负荷控制系统的控制任务：在保持机组稳定运行的前提下，快速响应电网对机组负荷的需求。NpTBVsμμNpTB负荷对象特性：GpB(s)Gpμ(s)GNB(s)GNμ(s)μNpTBμNpTB多变量对象

2、特点：有自衡能力，机快炉慢，耦合严重；炉侧有蓄热，燃料量的扰动频发。二、负荷控制基本方案1.锅炉跟踪方式（炉跟机）特点：系统响应速度快，但机组稳定性差。锅炉汽机机调炉调PTNBGpB(s)Gpμ(s)GNB(s)GNμ(s)μNpTBPIDPIDN0Ps2.汽机跟踪方式（机跟炉）特点：机组稳定性好，但系统响应速度慢。锅炉汽机机调炉调PTNBGpB(s)Gpμ(s)GNB(s)GNμ(s)μNpTBPIDPIDN0Ps3.解耦控制1）前馈补偿法k22g22(s)k21g21(s)k12g12(s)k11g11(s)μ1y1y2μ2D21(s)D12(s)Gc2(s)Gc1(s)-++++++

3、++++-只要使：就可是系统解耦，等效系统为k11g11(s)y1μ'1k22g22(s)y2μ'2Gc1(s)Gc2(s)前馈补偿2）对角矩阵法G22(s)G21(s)G12(s)G11(s)μ1y1y2μ2D22(s)D21(s)D12(s)D11(s)μc1μc2GC2(s)GC1(s)补偿网络选择等效系统为G'11(s)y1μc1G'22(s)y2μc2Gc1(s)Gc2(s)可使两个单变量系统这种解耦方法不仅可以解除耦合，还可改善单变量对象特性。但解耦网络复杂，往往难以实现。4.机炉协调方式锅炉汽机机调炉调PTNBPSN0GpB(s)Gpμ(s)GNB(s)GNμ(s)μNpTB

4、PIDPID以炉跟机为基础的双向补偿协调控制系统一、间接能量平衡协调控制系统以炉跟机为基础的单向解耦协调控制系统（一）+μBμTPT_+_NE+N0锅炉控制器P0汽机控制器锅炉P0-PT汽机_(a)§2协调控制基本控制方案F(x)为带有死区的非线性环节，有利于提高协调控制系统的稳定性。死区的大小决定了蓄能的利用，兼顾负荷适应性与运行稳定性，斜率的选择取决于压力偏差动态校正的速度。以炉跟机为基础的单向解耦协调控制系统（二）+μBμTPT_+_NE+N0锅炉控制器P0汽机控制器锅炉P0-PT汽机_PD(b)F(t)为比例为分环节，有利于改善锅炉对功率的响应特性。F(x)为死区的环节，有利于提高

5、协调控制系统的稳定性。以炉跟机为基础的双向补偿协调控制系统（三）燃料扰动（增加）时，压力信号（增加）通过交叉环节K抵消（要求汽轮机控制回路开大调门）了功率信号要求关小调门的动作。这样，扰动由锅炉侧自行快速消除，汽轮机侧控制系统尽量少动或不动，减少锅炉对汽轮机动作的相互影响，提高了稳定性。以机跟炉为基础的单向解耦协调控制系统（一）__+μBμTPT_NE+N0P0汽机控制器锅炉汽机(a)锅炉控制器ΔPN0-NE以机跟炉为基础的单向解耦协调控制系统（二）++PD(b)__+μBμTPT_NE+N0P0汽机控制器锅炉汽机锅炉控制器ΔPN0-NE二、直接平衡协调控制系统理论分析与试验研究表明，汽机

6、第一级压力P1与机前压力PT的比值P1/PT可较好地反映汽机调节汽门开度μ。P1/PT信号用于检测调节汽门开度不仅具有响应快的特点，而且可克服直接测量汽机阀位存在的死区和非线性。P1/PT×Ps是一种构造的能量平衡信号，代表汽机对锅炉的能量需求。在稳定时，μ恒定，PT=Ps，P1/PT×Ps=P1，代表了汽机需求的能量与进入汽机的能量相等；在动态中，Δμ>0，PTP1，代表了汽机需求的能量大于进入汽机的能量；Δμ<0，PT>Ps，则P1/PT×Ps

7、N0大，则这样在动态过程中，可动态地多增加一些锅炉的能量输入，有利于及时补充被利用的锅炉蓄能。P1/PT×Ps信号的另一特点是不受锅炉内扰的影响。如锅炉内扰使PT上升，因μ未变，P1相应增大，因此P1/PT基本保持不变。故以P1/PT×Ps作为锅炉侧的直接能量输入信号，定量地建立了机炉之间的能量平衡供求关系，使机炉能够协调动作，满足电网的负荷需求。机炉间的能量平衡，以机前压力Pt的稳定为标志。当Pt维持在定值Ps时，就意