毕业设计-基于解耦理论的单元机组机炉协调控制系统设计

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1、内蒙古工业大学本科毕业设计说明书引言近年来，随着国民经济的飞速发展，电力工业也在迅猛发展，不仅大容量、高参数的单元机组日益增多，而且电网的结构和运行模式也发生了很大变化，要求单元机组应具有大幅度的快速调峰能力，并具有更高的自动化水平，实现电网的自动发电控制(AGC)。火力发电厂的工艺过程是一个能量转换与平衡的过程。储存在燃料(煤)中的化学能，通过锅炉燃烧、传热，转换成蒸汽的热力势能又通过汽轮机，将热力势能转换成机械能，再通过发电机，将机械能转换成电能，最后将电能传输给用户。在每个能量转换的环节中

2、，包含着能量转换与能量储存和释放，如果将整个电站看作是一个能量储存与转换系统，那么它的输出能量(电能)与输入能量(化学能)以及中间蓄能应是平衡的。因此，电力生产过程是一个能量输入与输出、储存与释放的动态平衡过程。由于电厂热工控制对象是复杂、时变动态过程。存在非线性、大时延、强耦合及大干扰。协调控制系统就是为了适应当前的电力发展趋势所实施的单元机组负荷控制方案。但是，锅炉和汽轮发电机在响应外界负荷时的动态特性存在很大差异。在单元机组内部，锅炉和汽轮机是相对独立的对象。从控制负荷的角度看，它们的动态

3、特性很不一样。锅炉的动态特性——从燃烧率的改变到锅炉出口压力的改变，惯性很大；而汽轮发电机组的动态特性——从蒸汽流量的改变到输出功率的改变，惯性相对较小。因而单元机组内外两个能量供求平衡关系互相制约，即机组响应外部负荷变动与保持机组内部参数稳定之间的矛盾。根据这一特点，单元机组在实施负荷控制时，必须很好的协调机、炉两侧的控制动作，保持内外两个能量供求平衡关系，兼顾负荷响应和内部运行参数的稳定。单元机组负荷控制的任务就是保证主蒸汽压力偏差在允许的范围内的同时，使机组输出功率快速响应外部负荷变动。机

4、炉协调控制系统为单元机组的安全、稳定、经济运行提供了可靠的保证。随着电网技术的发展，大中型机组的运行方式也逐步发生变化，电网要求这些机组要有良好的负荷适应能力，承担较高的负荷变化率，其主要运行参数如主汽压力、汽包水位、主汽温度等在负荷的变化过程中保持相对稳定，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。49内蒙古工业大学本科毕业设计说明书第一章单元机炉机组协调控制系统概述1.1单元机组协调控制的发展国民经济不断增长，增加了对能源的需求量，电力工业逐渐发展为大电

5、网、大机组、高参数、高度自动化。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。与其它工业生产过程相比，电力生产过程更加要求保持生产的连续性，高度的安全性和经济性。单元机组协调控制系统已成为大型单元机组普遍采用的一种控制系统，该系统把自动调节、逻辑控制、安全保护、监督管理融为一体，具有功能完善、技术先进、可靠性高等特点，在工程应用中，协调控制系统能否成功的投入和运行，发挥其应有的功能，取决于机组主设备的可控性、系统控制设备的性能及可靠性、系统设计与整定的合理性

6、等因素。大型单元机组从设计、制造、安装都充分考虑到机组自动控制方面的需要，使机组可靠性得到了不断改善和提高，为机组自动化水平的提高奠定了基础。1.2单元机组协调控制系统的概念从大系统理论出发，协调控制是一种解决大系统控制问题的基本策略。所谓大系统可理解为由若干相互关联子系统组成的复杂系统。应用大系统理论处理这类庞大而复杂系统控制问题的基本方法就是分解协调的方法。所谓分解是把大系统化为若干子系统，以便进行分块的处理与控制，求得各子系统之间的局部最优解。而协调则是从系统的全局出发，合理地调整各子系统

7、之间的关系，求得各子系统之间的和谐与统一，进而得到整个大系统的最优解。常规的自动控制系统是汽轮机和锅炉分别控制。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，燃烧调节系统一般又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子系统。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自身稳定（参数）运行要求的提高，常规的自动调节系统已很难满足单元机组既参

8、加电网调频、调峰又稳定机组自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象进行协调控制。所谓协调控制，是指通过控制回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。49内蒙古工业大学本科毕业设计说明书单元机组协调控制系统是在常规机炉局部控制系统基础上发展起来的新型控制系统。单元机组在处理负荷要求并同时维持机组主要运行参数的稳定这两个问题时，是将机炉作为一个整体来