600MW空冷火电厂控制逻辑设计说明14772.pdf
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1、一.模拟量控制系统(MCS)1 机炉协调控制系统 机炉协调系统共分机组功率设定值计算系统、主汽压力设定值计算系统、锅炉主控系统、汽机主控系统。基于机组发电功率的要求，机炉协调系统通过调节锅炉和汽机各相关子系统的设定值，指挥锅炉和汽机的相关子控制系统的出力，响应电网调度对机组发电功率的要求，同时保证机组本地参数运行的安全稳定性。协调控制系统分锅炉主控和汽机主控，其中锅炉主控的控制输出指令是炉侧给水控制、燃料控制、送风控制等系统设定值的主要生成部分。按照锅炉主控和汽机主控的手自动状态，协调控制系统可分为锅炉主控和汽机主控全为自动的协调 CC 方式，锅炉主控自动汽机主控手动的 BF 方式，锅炉主控手
2、动汽机主控自动的 TF 方式，以及锅炉主控和汽机主控全为手动的 BASE 方式。1.1 机组功率设定值生成系统 功率设定值生成系统主要完成功率目标值的设定、限幅、限速三项主要功能，详述如下。功率目标值的设定。目标设定值的生成有自动、手动、跟随三种方式。在自动方式下，机组功率设定值生成系统接受电网调度来的发电指令作为功率目标值，经过一系列处理后，生成机组功率设定值；在手动方式下，则由运行人员设定机组功率目标值；当功率回路不在自动方式时，功率设定值生成系统处于跟踪方式，此时功率目标值跟随机组功率。功率目标值的限幅。功率给定值的限速 主汽压力设定值计算系统 在滑压下，主汽压力设定值计算系统据机组负荷
3、计算出主汽压力目标值；在定压下，由运行人员手动设定目标值。锅炉主控和汽机主控都在手动方式下，主汽压力目标值跟踪实际主汽压力。主汽压力目标值经过速率限制后生成为主汽压力设定值。速率限制的设定由运行人员手动设定。当主汽压力较设定值过高时，上升压力速率置闭锁，当主汽压力较设定值过低时，下降速率降置闭锁。当 RB 时，主汽压力设定值按某一预先组态速率下降到目标压力设定值。1.2 炉主控 锅炉主控的控制输出用来生产炉侧给水、燃料、送风等系统的控制设定值，以协调炉侧各主辅系统的出力，满足汽机侧对锅炉蒸汽能量的要求。炉主控的自动回路有两路，CC 方式下的自动回路和BF 方式下的自动回路。在 CC 方式下，闭
4、环 PID 用来直接控制锅炉主蒸汽压力，前馈信号为一次调频折算来的功率指令分量，以及机组功率设定值。BF 方式下的 PID 用来直接控制锅炉主蒸汽压力，前馈信号为能量平衡信号（主汽压力设定一级压力/主汽压力）。锅炉主控退出自动方式的条件如下：锅炉燃水比控制手动 一次风机全手动 给水控制手动 中间点温度控制手动 燃料主控手动 主汽压力信号故障 主汽压力偏差大 RB 动作 当 RB 动作时，锅炉主控跟踪经过速率限制的 RB 目标值。当燃料主控手动时，锅炉主控跟踪锅炉实际总燃料量。1.3 机主控 汽机主控用来生成 DEH 汽机高调门的阀门位置综合指令，通过调节汽机DEH 高调门来控制机组发电功率或主
5、蒸汽压力。汽机主控的自动回路有两路，CC 方式下的功率控制回路和TF 方式下的主蒸汽压力控制回路。在 CC 方式下，由闭环调节器PI 直接控制机组功率，不设计前馈控制信号，功率设定值由三部分组成，如下 三阶惯性时延处理的ULD 指令 一次调频功率指令分量（以主蒸汽压力设定修正）锅炉主控压力偏差折算来的拉回回路 在 TF 方式下，闭环调节器PI 直接控制锅炉主蒸汽压力，不设计前馈控制。汽机主控退出自动方式的条件如下：DEH 不在远控 CCS 方式下，机组功率信号故障或机组功率偏差大 TF 方式下，主汽压力信号故障或主汽压力偏差大 当 DEH 不在远控方式时，汽机主控跟踪DEH 高调门参考指令。2
6、 机组协调控制系统其它功能 2.1 负荷禁增 当下面情况发生时，负荷禁增功能起作用。当负荷禁增功能起作用时，机组功率设定值中速率限制中的上升速率被置为零，禁止机组功率设定值增加。主汽压力负偏差大 机组负荷负偏差大 炉膛压力负偏差大 总风量负偏差大 给水流量负偏差大 汽机指令正偏差大 磨总一次风量负偏差大 锅炉水冷壁超温报警（现场情况再定）2.2 负荷禁减 当下面情况发生时，负荷禁减功能起作用。当负荷禁减功能起作用时，机组功率设定值中速率限制中的下升速率被置为零，禁止机组功率设定值减少。主汽压力正偏差大 机组负荷正偏差大 炉膛压力正偏差大 总风量正偏差大 给水流量正偏差大 磨总一次风量正偏差大
7、2.3 一次调频功能 当电网周波偏离设定值的幅度超过规定死区后，一次调频功能开始起作用，如果电网周波高，一次调频则快速减小机组负荷；反之则快速增大机组负荷。一次调频功能起作用时，在 DEH、锅炉主控、汽机主控三部分同时起作用，详述如下，DEH 控制部分直接按一次调频功能计算出的快速增减负荷幅度开或关汽机高调门。锅炉主控据一次调频指令分量，折算出锅炉补偿输入指令，直接补偿锅炉的能量输入。汽机主控据一次调频指令分量，叠加于机组功率设定值之上，防止机组功率设定值对 DEH 一次调频前馈作用的回调。当一次调频信号故障时，组态逻辑自动退出一次调频功能。DEH 送的功率指令信号故障，切除协调 2.4 RB
8、 功能 手动投入 RB 按钮，机组负荷大于一定值（预设 300MW)，空预器、一次风机、引风机、送风机、汽动给水泵、磨煤机、脱硫 RB（50%）两台中的一台停止运行，发生 RB。RB 动作后，汽机主控、锅炉主控、FSSS、以及剩余辅机的自动调节回路都按一定的控制方式动作，按照一定的下降速率，快速降低机组的实发功率，将机组功率控制在剩余辅机最大可能出力以的 RB 目标负荷下。各控制回路的 RB 动作情况详述如下，汽机主控，强置自动控制方式。锅炉主控，强置为手动控制方式，按和相应跳闸辅机对应的 RB 速率，将锅炉主控降至和相应跳闸辅机对应的 RB 目标值。FSSS,将超过相应跳闸辅机 RB 对应台
9、数的多余在运磨煤机（切除磨煤机至保留 3 台磨煤机运行，按 A-D-E 的顺序），按一定的时间间隔（5s）依次跳停。对于如送风机 RB、引风机 RB、一次风机 RB、空预器 RB，给水泵 RB,剩余辅机的控制系统自动增大出力至某一定值。当燃料指令大于机组最大出力一定值时，触发磨 RB,锅炉主控切手动，汽机主控强投自动。3 锅炉燃料控制系统 锅炉燃料控制系统主要包括,燃料主控系统、磨容量风控制系统、磨风粉温度控制系统、磨料位控制系统。3.1 燃料主控系统 控制目的：燃料主控根锅炉主控指令，满足机组对锅炉输入燃料量（磨煤机总容量风流量）的需要。控制算法：单回路 PID。锅炉主控和机组负荷指令的微分
10、折算出锅炉燃料量主指令，然后经过给水流量指令的上下限幅，总风量的上限限幅，最终形成锅炉燃料量总指令。锅炉燃料量总指令减去燃油流量，结果再经过煤质校正的补偿处理，最终得到锅炉容量风流量设定值（双进双出钢球磨系统的燃料量指令）。容量风流量设定值和容量风流量比较，经过 PID 运算，最后得到六台双进双出钢球磨容量风挡板的总指令。（）还设计了跟据自动方式运行的磨煤机台数改变燃料主控入口偏差系数的补偿回路 当下面情况发生时，燃料控制切为手动方式 所有磨煤机的容量风挡板在手动 当 RB 发生时，燃料主控强投自动方式。当所有容量风挡板都在手动方式时，燃料主控跟踪磨容量风挡板指令最大值。3.2 磨煤机容量风挡
11、板控制系统 控制目的：据燃料主控对磨煤机容量风挡板的指令，以及容量风挡板偏置，调节磨煤机容量风挡板位置，满足系统对磨煤机容量风流量的要求。控制算法：开环直接计算。燃料主控输出，也即磨容量风挡板总指令，叠加上挡板偏置，结果即为容量风挡板位置指令。每台磨左右两套容量风挡板，控制逻辑完全相同。六台磨煤机的容量风挡板控制完全相同。当磨跳闸条件发生时，容量风挡板开度指令强置为 0。当燃料主控指令与各个磨的容量风挡板指令偏差大于一定值时，容量风挡板不能投自动。3.3 磨煤机出口风粉温度控制 控制目的：由磨冷风挡板和热风挡板同时控制磨煤机出口风粉温度。控制算法：单回路 PID 加前馈。热风调门和冷风调门风别
12、设计不同的 PID 控制回路，但控制对象都为磨出口风粉温度，设定值也相同。前馈经磨容量风挡板指令折算后形成。当下面情况发生时，磨热风挡板和冷风挡板同时切为手动控制方式 挡板位置指令和反馈偏差大 磨出口风粉温度信号故障 磨跳闸信号发生 当发生磨煤机跳闸指令时，磨热风挡板和冷风挡板开度指令强置为 0。3.4 磨煤机旁路风挡板控制系统 控制目的：据给煤机指令折算旁路风挡板指令。控制算法：开环直接计算。给煤机指令折算出旁路风挡板指令，运行人员对该指令偏置干预，结果即可最终的旁路风挡板位置指令。当发生磨煤机跳闸指令时，磨旁路风挡板开度指令强置为 0。每台磨配置左右两套旁路风挡板，控制逻辑完全相同。3.5
13、 给煤机速度控制说明 给煤机按闭环控制方式设计，设定值为运行人员手动设定的本侧料位系统，被控量为压差测量的料位信号，前馈为本侧容量风流量指令。当下面情况发生时，给煤机切为手动控制方式 挡板位置指令和反馈偏差大 磨出口风粉温度信号故障 磨跳闸信号发生 磨煤机跳闸时，强关给煤机输出至“0”。4 锅炉给水控制系统 4.1 控制目的 根据锅炉主控指令，以及中间点温度控制系统的补偿，计算出合适的锅炉给水流量指令，通过调节各台给水泵的出力，满足锅炉输出能量对给水流量的需要（保证锅炉主蒸汽压力的运行品质）。4.2 中间点温度控制系统 控制目的：通过调节锅炉总的给水流量设定值，并进而调节锅炉给水流量，控制锅炉
14、中间点温度的运行品质，达到合理控制锅炉水煤比，从而达到协助并提高过热器喷水减温控制品质的效果。控制算法：PID。中间点温度的设定由以下几条共同构成 分离器出口母管压力折算出的中间点温度设定值 一级两侧喷水减温和二级两侧喷水减温系统的控制温差折算值 运行人员手动偏置量 当下面情况发生时，中间点温度切为手动控制方式 中间点温度信号质量差。锅炉湿态 给水泵控制手动（给水主控站手动）中间点温度控制系统的输出是锅炉给水流量指令的一部分，对锅炉主控折算出的给水流量指令进行补偿，达到合理控制锅炉水煤比的目的。4.3 锅炉给水流量控制 控制目的：据锅炉主控指令的折算量、机组负荷指令补偿量、中间点温度控制的补偿
15、量，锅炉汽水管道超温保护补偿量，燃料量对给水流量指令的限制，以及最小给水流量对给水流量指令的限制，计算出锅炉给水流量设定，并通过锅炉给水流量调节器的控制，调节锅炉给水泵的出力，使锅炉给水流量满足锅炉输出负荷的需要。控制算法：单回路 PID。当下面情况发生时，锅炉给水流量控制切为手动控制方式 锅炉总给水流量信号故障 锅炉气动给水泵全部手动 当锅炉气动给水泵全部手动时，给气动水泵总指令跟踪气动给水泵指令中的最大值。4.4 给水泵控制 锅炉给水泵总指令叠加上对应给水泵的偏置，结果即为对应汽动给水泵的转速指令。当汽动给水泵不在遥控位置时，对应给水泵的转速指令跟踪相应的给水泵转速反馈，并且将给水泵控制M
16、A 站强置为手动方式。（电泵设定值手动设定）4.5 锅炉给水泵最小流量控制 锅炉给水泵最小流量控制按开环对位的控制方式设计。设计一条随流量逐渐减小最小流量阀逐渐开大的曲线，一条随流量逐渐增大最小流量阀逐渐关小的曲线，两曲线之间有一死区。当从关门动作向开门动作转变，或从关门动作向开门动作转变时，流量变化幅度须越过死区才进行下一步的动作。控制逻辑示意及动作曲线见下图。当发生下面情况时，给水泵最小流量调节阀被强置为手动方式工作，汽动给水泵 A 入口水流量信号故障 给水泵最小流量阀位置偏差大 两台汽动给水泵和电动给水泵的的最小流量调节阀控制原理完全相似。4.6 锅炉给水旁路阀控制 控制目的：通过调节给
17、水旁路阀的开度，达到控制锅炉给水流量的目的。控制算法：单回路 PID。总给水流量设定作为其指令，但其下限为锅炉最小给水流量限值。当下面情况发生时，给水旁路阀强置为手动控制方式，给水流量偏差大 省煤器入口流量信号故障 锅炉给水旁路阀位置偏差大 5 锅炉启动汽水系统控制 暖管系统管道气动调节门省煤器压力的函数，开环控制 5.1 锅炉启动储水罐水位控制 控制目的：两个储水罐水位调节阀用来控制启动储水罐水位。控制算法：由储水罐水位直接折算水位调节阀开度的开环折算控制方法。由锅炉储水罐水位直接折算出储水罐水位调节阀 1 的开度指令。当下面情况发生时，贮水箱水位调节阀 1 强置为手动方式，储水罐水位信号质
18、量差 储水罐水位调节阀 1 位置偏差大 储水罐水位调节阀 1 阀位信号故障 由锅炉储水罐水位直接折算出储水罐水位调节阀 2 的开度指令，再叠加一个据储水罐水位微分折算来的开度值，如果水位增加速度较快时，适当开大疏水阀 2，反之则关小。当下面情况发生时，贮水箱水位调节阀 2 强置为手动方式，储水罐水位信号质量差 储水罐水位调节阀 2 位置偏差大 储水罐水位调节阀 2 阀位信号故障 5.2 启动疏水至排汽装置调节阀控制 控制目的：由启动疏水至排汽装置调节阀控制锅炉启动疏水扩容器液位。控制算法：单回路 PID。运行人员手动设定水位设定值，PID 调节器输出即为调阀开度自动指令。当发生下面情况时，启动
19、疏水至排汽装置调节阀被强置为手动，锅炉启动疏水扩容器水位偏差大 锅炉启动疏水扩容器液位信号故障 启动疏水至排汽装置调节阀阀位与指令偏差大 启动疏水至排汽装置调节阀阀位信号故障 两台锅炉启动疏水泵全部停运来 当两台锅炉启动疏水泵全部停运后，调阀位置指令被强置为 0。排汽装置水位高高，启动疏水至排汽装置调节阀控制关闭 6 锅炉主蒸汽喷水减温控制系统 控制目的：为了整个机组的安全经济运行，必须将锅炉末级过热器出口的主蒸汽温度控制在运行人员设定的数值上。过热蒸汽温度分两级 A、B 侧独立喷水减温控制。6.1 A 侧二级主汽喷水减温控制系统 系统为串级 PID 控制方案。据主汽流量折算出左侧二级减温系统
20、过热器出口蒸汽温度设定值，运行人员可以手动对其进行偏置。外回路控制本级过热器出口蒸汽温度，外回路控制器输出为回路控制器设定值，外回路的前馈信号一路为从锅炉负荷折算值，另一路为负荷指令的微分补偿值。回路控制本级喷水减温器后蒸汽温度，回路控制器输出为喷水减温调阀开度指令。当发生下面条件时，减温阀控制置手动，末级过热器出口温度与设定偏差大 末级过热器出口温度信号故障 减温阀阀位与指令偏差大 A 侧二级减温器后温度信号故障 当发生下面条件时，A 侧二级减温喷水指令置零，锅炉 MFT RB 动作 6.2 B 侧二级主汽喷水减温控制系统 控制原理同 A 侧二级主汽喷水减温控制系统。6.3 A 侧一级主汽喷
21、水减温控制系统 控制原理同 A 侧二级主汽喷水减温控制系统。6.4 B 侧一级主汽喷水减温控制系统 控制原理同 A 侧二级主汽喷水减温控制系统。7 再热蒸汽温度控制系统 为了整个机组的安全经济运行，必须将锅炉再热器出口的蒸汽温度控制在运行人员设定的数值上。再热蒸汽温度正常情况下由烟气挡板控制。如果因各种原因引起再热器出口汽温超温，再热器喷水减温控制再热汽温。7.1 再热蒸汽烟气挡板控制系统 控制目的：由烟气挡板的开度来控制再热器出口蒸汽温度的平均值。控制算法：单回路 PID 控制。锅炉再热器蒸汽温度作为控制系统的过程量，运行人员手动设定设定值，控制器按单回路 PID 的策略设计，PID 控制器
22、的输出即为再热蒸汽烟气挡板的总指令。单个再热器挡板可以由运行人员手动设置偏置 当发生下面情况时烟气挡板总指令控制强置为手动方式，再热器出口蒸汽温度信号故障 再热器出口蒸汽温度与设定偏差大 再出口烟气挡板都在手动方式 单个再热器挡板可以由运行人员手动设置偏置 7.2 过热蒸汽烟气挡板控制系统 控制原理同再热蒸汽烟气挡板控制系统，过热烟气挡板烟道和再热烟气挡板同时接受烟气挡板总指令，但过热烟气挡板的动作方向和烟气挡板总指令的动作方向相同，再热烟气挡板的动作方向经f(x)转换后和烟气挡板总指令的动作方向相反。再热和过热烟气挡板开度的指令和小于110%时，禁止关小再热烟气挡板或过热烟气挡板。7.3 再
23、热器喷水控制系统 控制原理同 A 侧二级主汽喷水减温控制系统。8 氧量送风系统 控制目的：据锅炉主控指令，以及烟气含氧量，生成锅炉总风量指令，通过调节送风机的出力，满足锅炉燃烧对送风量的要求。控制算法：PID。据锅炉指令折算成一个送风量设定值，叠加上增减负荷的风量补偿部分，然后经过一个增负荷先增风，减负荷后减风的大选逻辑，形成最初的锅炉风量设定值。锅炉氧量控制是一个单回路PID 调节器，其设定值据锅炉主控指令产生，运行人员可对其进行手动偏置干预，PID 调节器输出即为锅炉氧量校正系数。该系数乘上最初的锅炉风量设定值，再经过一个锅炉最小风量限幅处理，形成最终的锅炉总风量设定值。当发生下面情况时，
24、锅炉氧量控制切为手动控制方式，烟气含氧量故障 送风机全手动 当发生下面情况时，送风机控制切为手动方式，锅炉总风量信号故障 送风机动叶位置反馈信号故障 送风机动叶位置反馈和指令偏差大（RB 时切掉）锅炉风量调节器的输出为送风机总指令，经过平衡块的分配，最终形成各自风机的自动指令。当本侧风机停运，但对侧风机运行时，将本侧风机动叶强关为0。当送风机全部停运后，300 秒保持风机动叶当前位置，300 秒后，将动叶全开900 秒。接受顺控系统来的指令，将动叶指令置为全开或全关位置。当炉膛压力高时，禁开送风机动叶；当炉膛压力低值时，禁关送风机动叶。9 锅炉炉膛压力控制系统 控制目的：通过调节引风机执行机构
25、，控制炉膛压力在一定的安全围运行，满足锅炉运行的要求。控制算法：单回路 PID 加前馈 设计有送风机动叶开度指令对引风控制的前馈信号，以及 MFT 时的超驰信号。当两台引风机动叶控制站都在自动控制方式时，可对两台引风机的开度指令进行偏置，以使得两台引风机的负荷平衡 炉膛压力设定值由运行人员手动设定，炉膛压力和其设定值的偏差经PID 调节器再加上前馈信号作为两台引风机动叶的共用指令。当炉膛压力过高时，引风机动叶只许开大，不许关小；当炉膛压力过低时，引风机动叶只许关小，不许开大。当发生下面情况时，引风机控制切为手动方式，炉膛压力信号故障 引风机动叶位置反馈信号故障 引风机动叶位置反馈与指令偏差大
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