热工过程自动控制技术协调控制系统学习教案.pptx

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1、会计学1热工过程自动控制技术协调热工过程自动控制技术协调(xitio)控制控制系统系统 第一页，共38页。2023/2/73-1 协调协调(xitio)控制系统概述控制系统概述n n一、单元机组(jz)负荷控制的特点：P78n n二、协调控制系统的定义：n n三、协调控制系统的主要功能：n n四、单元机组(jz)协调控制的基本原则：P81n n五、协调控制系统的组成：n n1.协调控制系统的功能层次：n n2.协调控制系统的功能组成：第1页/共38页第二页，共38页。2023/2/7协调控制系统协调控制系统(kn zh x tn)的主要的主要功能功能n n1 1接受电网中心调度所的负荷自动调度

2、指令接受电网中心调度所的负荷自动调度指令ADSADS、运行操、运行操作人员的负荷给定指令和电网频差信号作人员的负荷给定指令和电网频差信号ff，及时响应负荷，及时响应负荷请求，使机组具有一定的电网调频、调峰能力，适应电网请求，使机组具有一定的电网调频、调峰能力，适应电网负荷变化的需要。负荷变化的需要。n n 电网日负荷曲线电网日负荷曲线n n2 2协调锅炉、汽轮发电机的运行，在负荷变化率较大时，协调锅炉、汽轮发电机的运行，在负荷变化率较大时，能维持两者之间的能量平衡，能维持两者之间的能量平衡，保证主蒸汽压力稳定。保证主蒸汽压力稳定。n n3 3协调机组内部各子控制系统协调机组内部各子控制系统(燃

3、料、送风、炉膛压力、给燃料、送风、炉膛压力、给水、汽温等控制系统水、汽温等控制系统)的控制作用，在负荷变化过程中使机的控制作用，在负荷变化过程中使机组的主要运行参数在允许组的主要运行参数在允许(y(y nxnx)的工作范围内，以确保机的工作范围内，以确保机组有较高的效率和可靠的安全性。组有较高的效率和可靠的安全性。n n4 4协调外部负荷请求与主、辅设备实际能力的关系。协调外部负荷请求与主、辅设备实际能力的关系。n n5 5具有多种可供运行人员选择的控制系统与运行方式。具有多种可供运行人员选择的控制系统与运行方式。n n6 6消除各种工况扰动的影响，稳定机组运行。消除各种工况扰动的影响，稳定机

4、组运行。第2页/共38页第三页，共38页。2023/2/7协协协协调调调调控控控控制制制制系系系系统统统统(k k n n z zh h x x t t n n)的的的的功功功功能能能能层层层层次次次次n n协调协调(xitio)(xitio)层层n n组控层组控层 n n基础自动层基础自动层n n执行层执行层 第3页/共38页第四页，共38页。2023/2/7协调控制系统的功能协调控制系统的功能(gngnng)组成组成n n单元机组协调单元机组协调(xitio)(xitio)控制系统的功能系统范围，包括负荷控制控制系统的功能系统范围，包括负荷控制系统系统(也称主控制系统也称主控制系统)、常规

5、控制系统、常规控制系统(也称子控制系统也称子控制系统)和负荷和负荷控制对象三大部分控制对象三大部分 。第4页/共38页第五页，共38页。2023/2/73-2 单元机组负荷单元机组负荷(fh)控制系统控制系统主控系统的结构一、负荷管理控制中心：二、机炉主控制器：(一)机炉主控制器的功能：P88(二)机炉主控制器的设计指导思想(三)协调控制系统运行方式的管理1机组(jz)运行方式管理的必要性2单元机组(jz)运行方式的种类及特性：表3-2(P98)(1)手动方式(2)锅炉跟随方式BF(3)汽轮机跟随方式TF(4)机炉协调运行方式三、自动发电控制(AGC)：P109第5页/共38页第六页，共38页

6、。2023/2/7主主控控系系统统(xtng)的的结结构构第6页/共38页第七页，共38页。2023/2/7负荷负荷(fh)(fh)管理控制中心管理控制中心n n1 1实际负荷实际负荷(fh)(fh)要求指令要求指令ULDULD的产生的产生n n2 2负荷负荷(fh)(fh)的增加和减少的增加和减少n n3 3最大最大/最小负荷最小负荷(fh)(fh)限制限制n n4 4负荷负荷(fh)(fh)变化速率限制变化速率限制 n n5 5远方远方/就地控制就地控制 n n6 6负荷负荷(fh)(fh)快速返回快速返回RBRBn n7 7负荷负荷(fh)(fh)快速切回快速切回(Fast Cut Ba

7、ck(Fast Cut Back，简称，简称FCB)FCB)n n8 8负荷负荷(fh)(fh)增增/减闭锁减闭锁 n n9 9负荷负荷(fh)(fh)迫升迫升/迫降迫降 n n1010负荷负荷(fh)(fh)保持保持/恢复恢复 第7页/共38页第八页，共38页。2023/2/7INFI-90系统系统(xtng)的的LMCC组态组态第8页/共38页第九页，共38页。2023/2/7CCS主控系统的主控系统的CRT监控监控(jin kn)画面画面图3-9 CCS主控系统的CRT监控画面第9页/共38页第十页，共38页。2023/2/7手动方式手动方式(fngsh)(fngsh)n n锅炉主控制器

8、锅炉主控制器(BM)(BM)为手动方式，汽轮机主控制器为手动方式，汽轮机主控制器(TM)(TM)也为也为手动方式。机炉的主控制器指令都由操作员手动改变。锅手动方式。机炉的主控制器指令都由操作员手动改变。锅炉和汽轮机的子控制系统各自分别维持本身运行参数的稳炉和汽轮机的子控制系统各自分别维持本身运行参数的稳定定(wndng)(wndng)，没有机、炉的协调动作。，没有机、炉的协调动作。第10页/共38页第十一页，共38页。2023/2/7锅炉跟随锅炉跟随(n su)方式方式BFn n锅炉跟随方式是由汽轮机调节机组锅炉跟随方式是由汽轮机调节机组(jz(jz)输出功率；锅炉调节输出功率；锅炉调节汽压。

9、当负荷改变时，先由汽轮机侧发出控制动作，由此而引汽压。当负荷改变时，先由汽轮机侧发出控制动作，由此而引起汽压起汽压pTpT改变，再由锅炉跟随发生控制动作，因而称为锅炉跟改变，再由锅炉跟随发生控制动作，因而称为锅炉跟随方式。随方式。第11页/共38页第十二页，共38页。2023/2/7汽轮机跟随汽轮机跟随(n su)(n su)方式方式TFTFn n该方式由锅炉调功、汽轮机调压。优点该方式由锅炉调功、汽轮机调压。优点(yudi(yudi n)n)为为机组运行稳定，因汽轮机调压的动态响应比锅炉调压机组运行稳定，因汽轮机调压的动态响应比锅炉调压快，不论负荷变化过程或燃料扰动，压力波动都小。快，不论负

10、荷变化过程或燃料扰动，压力波动都小。第12页/共38页第十三页，共38页。2023/2/7机炉协调运行机炉协调运行(ynxng)方式方式负荷或汽压改变时同时调锅炉、汽轮机。1)以锅炉跟随为基础的协调方式(fngsh)COORD.BF：2)以汽轮机跟随为基础的协调方式(fngsh)COORD.TF：3)直接能量平衡DEB协调方式(fngsh)：4)负荷指令间接平衡的协调控制系统方式(fngsh)：第13页/共38页第十四页，共38页。2023/2/7COORD.BFn n将汽压偏差引入汽轮将汽压偏差引入汽轮机主控制器，让汽轮机主控制器，让汽轮机在控制功率的同时，机在控制功率的同时，配合锅炉共同控

11、制主配合锅炉共同控制主蒸汽压力，以改变汽蒸汽压力，以改变汽压的控制质量。压的控制质量。n n实质：以降低功率响实质：以降低功率响应性能作为代价来换应性能作为代价来换取汽压控制质量的提取汽压控制质量的提高。在此意义高。在此意义(yy)(yy)上，协调的结果是兼上，协调的结果是兼顾了电功率和主汽压顾了电功率和主汽压两方面的控制质量。两方面的控制质量。第14页/共38页第十五页，共38页。2023/2/7COORD.TFn n在汽轮机跟随方式的基础上，在汽轮机跟随方式的基础上，将功率偏差引入汽轮机主控将功率偏差引入汽轮机主控制器，让汽轮机在控制汽压制器，让汽轮机在控制汽压的同时，配合锅炉共同控制的同

12、时，配合锅炉共同控制功率，通过利用蓄热能力提功率，通过利用蓄热能力提高功率的控制质量，并且减高功率的控制质量，并且减少燃烧率扰动对汽轮机调节少燃烧率扰动对汽轮机调节回路的影响。回路的影响。n n实质：以汽压动态偏差为代实质：以汽压动态偏差为代价价(diji)(diji)换取功率响应的换取功率响应的提高。协调的结果是兼顾了提高。协调的结果是兼顾了电功率和汽压两方面的控制电功率和汽压两方面的控制质量。质量。第15页/共38页第十六页，共38页。2023/2/7直接能量平衡直接能量平衡(pnghng)DEB(pnghng)DEB协调协调n n锅炉锅炉“热热量释放量释放(shfng)(shfng)”与

13、机组与机组“能量需能量需求求”相平相平衡衡:第16页/共38页第十七页，共38页。2023/2/7负荷指令间接负荷指令间接(jin ji)(jin ji)平衡的协调控制平衡的协调控制系统系统IEBIEBn n应用负荷指令信号应用负荷指令信号P0P0来间接来间接(jin ji)(jin ji)平衡机、炉之间平衡机、炉之间的能量关系。的能量关系。第17页/共38页第十八页，共38页。2023/2/7自动自动(zdng)发电控制发电控制n n当二次调频由电厂运行人员就地设定时，称为就地手当二次调频由电厂运行人员就地设定时，称为就地手动控制；当由电网调度中心的能量管理系统来实现遥动控制；当由电网调度中

14、心的能量管理系统来实现遥控自动控自动(zdng)(zdng)控制时，则称为自动控制时，则称为自动(zdng)(zdng)发电控发电控制制(AGC)(AGC)。第18页/共38页第十九页，共38页。2023/2/73-3 燃烧燃烧(rnsho)控制系统控制系统n n一、概述n n(一)燃烧控制系统的任务：n n(1)控制燃料量，维持主蒸汽压力稳定。n n(2)控制送风量，保证燃烧过程经济性。n n(3)控制引风量，维持锅炉炉膛压力稳定。n n(二)燃烧过程控制对象的动态特性(txng)：n n1.燃烧率扰动下的汽压动态特性(txng)：n n2.机组负荷扰动下的汽压动态特性(txng)：n n(

15、三)燃烧控制系统的基本组成：n n二、燃料量控制系统：n n三、送风量控制系统：n n四、引风量控制系统：第19页/共38页第二十页，共38页。2023/2/7燃料燃料(rnlio)量控制系统量控制系统n n(一)燃料量的测量与热量信号 n n(二)燃料量(燃煤量)控制系统(kn zh x tn)的基本结构n n(三)燃煤量控制系统(kn zh x tn)的基本要求 n n(四)典型的燃料量控制系统(kn zh x tn)n n(五)磨煤机控制 n n(六)一次风母管压力的控制n n(七)燃油流量及压力控制 第20页/共38页第二十一页，共38页。2023/2/73-4 汽包锅炉给水汽包锅炉给

16、水(jshu)全程控制系统全程控制系统n n一、概述n n(一)给水控制的任务：n n 使给水量与锅炉的蒸发量相适应，并维持汽包水位在规定的范围内。n n(二)给水流量(liling)的调节方式：n n(三)给水控制对象的动态特性：n n 汽包锅炉给水系统结构示意图n n1.给水流量(liling)W扰动下水位的动态特性：n n2.蒸汽流量(liling)扰动下水位的动态特性：n n3.燃料量扰动下水位的动态特性：n n二、给水控制系统的基本类型：第21页/共38页第二十二页，共38页。2023/2/7给水流量的调节给水流量的调节(tioji)方式方式n n改变给水调节(tioji)阀门的开度

17、改变给水量改变给水泵的转速(zhun s)改变给水量第22页/共38页第二十三页，共38页。2023/2/7变速变速变速变速(bin s)(bin s)给水泵的安全工作区、汽包锅炉给水系统结构给水泵的安全工作区、汽包锅炉给水系统结构给水泵的安全工作区、汽包锅炉给水系统结构给水泵的安全工作区、汽包锅炉给水系统结构示意图示意图示意图示意图n n变速变速(bin s)(bin s)给水泵的给水泵的安全工作区安全工作区汽包锅炉(gul)给水系统结构示意图第23页/共38页第二十四页，共38页。2023/2/7给水给水(jshu)控制系统的基本类型控制系统的基本类型n n(一一)单冲量给水控制系统：单冲

18、量给水控制系统：n n(二二)三冲量给水控制系统：三冲量给水控制系统：n n1.1.单级三冲量给水控制系统：单级三冲量给水控制系统：n n2.2.串级三冲量给水控制系统：串级三冲量给水控制系统：n n(三三)给水全程控制系统：给水全程控制系统：n n1.1.给水全程控制的概念：给水全程控制的概念：n n 给水全程控制系统指的是在锅炉给水全程控制系统指的是在锅炉启停及正常运行中均能实现自动控制的给水控制启停及正常运行中均能实现自动控制的给水控制系统。系统。n n2.2.测量信号的校正：测量信号的校正：n n3.3.给水热力给水热力(rl)(rl)系统及调节机构：系统及调节机构：n n4.4.给水

19、全程控制系统分析：给水全程控制系统分析：第24页/共38页第二十五页，共38页。2023/2/7单冲量单冲量(chngling)给水控制系统给水控制系统n n1.1.系统结构：系统结构：n n2.2.特点：特点：n n3.3.适用对象：适用对象：n n4.4.存在的问题：存在的问题：n n 不能快速抑制给水流量不能快速抑制给水流量的自发性扰动。的自发性扰动。n n 不能有效不能有效(y(y uxio)uxio)地防止地防止“虚假水位虚假水位”引起的误动作。引起的误动作。第25页/共38页第二十六页，共38页。2023/2/7单级三冲量单级三冲量(chngling)给水控制系给水控制系统统n n

20、(1)(1)给水流量信号给水流量信号WW：n n系统的反馈信号。克服内扰，稳定给水流量。系统的反馈信号。克服内扰，稳定给水流量。n n(2)(2)蒸汽流量信号蒸汽流量信号DD：n n系统的前馈信号。减小或抵消系统的前馈信号。减小或抵消“虚假水位虚假水位”的的影响。影响。n n(3)(3)存在的问题存在的问题(wnt)(wnt)：n n引入的引入的DD信号不一定恰好消除信号不一定恰好消除“虚假水位虚假水位”的的影响。影响。n n给水流量既影响内回路又影响外回路给水流量既影响内回路又影响外回路在在系统整定时内、外回路相互影响。系统整定时内、外回路相互影响。n n排污等要消耗一部分工质，使系统稳态时

21、排污等要消耗一部分工质，使系统稳态时IWIW不一定等于不一定等于IDID，从而使，从而使IhIh不一定等于不一定等于Ih0Ih0。第26页/共38页第二十七页，共38页。2023/2/7串级三冲量给水串级三冲量给水(jshu)控制系统控制系统有由主、副两个PI控制器。与单级三冲量系统相比，该系统多采用了一个PI控制器，两个控制器分工明确、串联工作，主控制器PI1为水位控制器，它根据水位偏差控制给水流量等于给定值；副控制器PI2为给水流量控制器，它根据给水流量偏差控制给水流量；蒸汽流量信号作为前馈信号用来维持(wich)负荷变动时的物质平衡，由此构成的是一个前馈反馈双回路控制系统。第27页/共3

22、8页第二十八页，共38页。2023/2/7给水给水(jshu)热力系统示意图热力系统示意图 n n本机组本机组(jz(jz)配有一台配有一台50%50%容量的电动调速给水泵容量的电动调速给水泵和两台各为和两台各为50%50%容量的汽动调速给水泵；容量的汽动调速给水泵；l5%l5%的旁的旁路容量。路容量。第28页/共38页第二十九页，共38页。2023/2/7给水给水(jshu)全程控制系统全程控制系统n n0 014%14%负荷阶段负荷阶段n n单冲量调旁路阀开度单冲量调旁路阀开度 n n14%14%25%25%负荷阶段负荷阶段n n单冲量调电动泵转速单冲量调电动泵转速(zhun s)(zhu

23、n s)n n25%25%35%35%负荷阶段负荷阶段n n三冲量调电动泵转速三冲量调电动泵转速(zhun s)(zhun s)n n35%35%50%50%负荷阶段负荷阶段n n三冲量；启动一台汽动三冲量；启动一台汽动泵泵n n50%50%负荷以上阶段负荷以上阶段n n三冲量；启动另一台汽三冲量；启动另一台汽动动n n泵，电动泵逐步退出。泵，电动泵逐步退出。第29页/共38页第三十页，共38页。2023/2/73-5 过热蒸汽温度过热蒸汽温度(wnd)控制系统控制系统n n一、过热汽温控制的任务：P124n n二、过热汽温对象的动态特性：n n三、过热汽温的控制手段：喷水减温n n四、过热汽

24、温控制系统的基本类型(lixng)：n n1.串级汽温控制系统：n n2.导前微分汽温控制系统：n n3.分段汽温控制系统：n n(1)分别设置独立的定值控制系统：n n(2)按温差控制的分段控制系统：n n五、过热汽温控制系统分析：P129 第30页/共38页第三十一页，共38页。2023/2/7过热汽温对象的动态过热汽温对象的动态(dngti)特性特性n n1.减温水流量WB扰动下汽温的动态特性：n n2.蒸汽负荷(fh)D扰动下汽温的动态特性：n n3.烟气侧Qy扰动下汽温的动态特性：第31页/共38页第三十二页，共38页。2023/2/7串级汽温控制系统串级汽温控制系统串级汽温控制系统

25、串级汽温控制系统(kn(kn zh x t zh x t n n)、导前微分、导前微分、导前微分、导前微分汽温控制系统汽温控制系统汽温控制系统汽温控制系统(kn(kn zh x t zh x t n n)n n串级汽温控制系统串级汽温控制系统(kn(kn zh x t zh x t n n)导前微分(wi fn)汽温控制系统第32页/共38页第三十三页，共38页。2023/2/7分别设置分别设置(shzh)独立的定值控制系统独立的定值控制系统n n该方案中，两级减温水该方案中，两级减温水(wn shu(wn shu)控制方案可分别采用控制方案可分别采用串级控制策略。两级减温水串级控制策略。两级

26、减温水(wn shu(wn shu)的控制独互相的控制独互相立。立。第33页/共38页第三十四页，共38页。2023/2/7按温差控制按温差控制(kngzh)的分段控制的分段控制(kngzh)系统系统n n以以级减温器前后的温差级减温器前后的温差(3(32)2)作为第一段控制系统作为第一段控制系统的被控的被控(bi kn(bi kn)量信号送入主控制器量信号送入主控制器PI3PI3。第34页/共38页第三十五页，共38页。2023/2/73-6 再热蒸汽再热蒸汽(zhn q)温度控制系统温度控制系统n n一、再热汽温控制的任务：P133n n二、再热汽温的影响因素：P133n n三、再热汽温的

27、控制手段(shudun)：n n1.正常情况：烟气侧n n 旋转挡板、烟气再循环、改变燃烧器的倾角。n n2.异常情况：喷水减温(微量喷水或事故喷水)。n n四、再热汽温控制系统：n n1.采用烟气挡板控制再热汽温的控制系统n n2.采用摆动燃烧器控制再热汽温的控制系统 第35页/共38页第三十六页，共38页。2023/2/7采用烟气挡板采用烟气挡板(dn bn)控制再热汽温控制再热汽温的控制系统的控制系统第36页/共38页第三十七页，共38页。2023/2/7摆动摆动(bidng)燃烧器控制再热汽温的控制系统燃烧器控制再热汽温的控制系统n n摆动燃烧器倾角对炉膛出口摆动燃烧器倾角对炉膛出口(ch k(ch k u)u)烟气温度的影响烟气温度的影响 摆动(bidng)燃烧器法再热汽温控制系统图 第37页/共38页第三十八页，共38页。