CCS控制原理

新疆东方希望热电部 运行三部 机炉负荷协调控制系统 一、任务 ? 机组负荷协调控制系统的任务是使机组尽可能快地响应电网对该机 组的负荷要求，同时，应能保证主汽压力尽量稳定，以保证机组的安全 稳定运行。 ? 二、单元机组对象的动态特性：? ??当其它输入不变时，改变汽机调门开度，例如，将调门开大，主 蒸汽流量将迅速增加，这表明汽轮机能迅速响应负荷要求变化，但由于 燃烧未能相应加强，主汽压开始下跌，蒸汽流量也渐渐下跌，最后又回 到了原来的值，没有能满足电网的长期需要，而压力则降到了一个相对 较低的值如图 ??????。? ?????若其它输入不变，增加燃烧率，主汽压力将逐渐升高，主蒸汽流 量也逐渐增加，负荷逐渐增加，说明锅炉改变燃料量后，负荷响应比较 缓慢，如图 ?????。? ?????当外界要求增加负荷时，由于一个负荷特性快（汽轮机），一个特 性慢（锅炉），就难以满足既快速，又稳定的要求，如果仅满足快速的 要求，可通过不断开大汽机调门开度来实现，虽可保证负荷需求（也不 可能长久），但压力将一路下跌，如图??????，会影响机组安全。? 所以机炉两者之间应协调控制调门开度指令和锅炉指令。? ? 新疆东方希望热电部 运行三部 ? 图???单元机组对象动态特性? 三、运行方式 ? ????单元机组负荷协调控制系统一般有下列几种运行方式：? ? ．手动方式：汽机指令和锅炉指令都是手动发出，此时，运行人员 兼顾汽压和负荷，手动调节汽机指令（调门开度指令）及锅炉指令，使 压力基本稳定，并使机组负荷按照电网需要变化。? ? ．机跟炉方式（汽机跟随锅炉）? ???此时，锅炉侧根据电网负荷需求来调节锅炉指令（增? 减燃烧率）， 而汽机则根据主汽压力的变化，自动调节汽机调门开度。? 可以看出 ? 这种方式下 ? 当外界需要机组增加负荷时? 锅炉开始加强 燃烧， 压力渐渐升高 ? 汽机则根据压力升高情况，自动地调整汽机指令， 渐渐开大调门开度，负荷随之增加，由于锅炉响应较慢，所以使负荷增 加得较慢，但是由于汽机调门变化对压力的影响较快，所以压力显得十 分稳定。 ? 新疆东方希望热电部 运行三部 ????该方式的特点是：压力稳定，但负荷响应慢。? ? ．炉跟机方式（锅炉跟随汽机）? ????此时，汽机侧根据电网负荷需求来调节汽机调门开度，而锅炉则根 据主汽压力的变化自动地调整燃烧。? ????当外界负荷需求增加时，汽机可以很快地升高机组的负荷，但压力 将下降，由于锅炉惯性较大，它虽然根据压力变化进行调节，但压力难 以很快补上来，可能导致压力下跌较多。? ????该方式的特点是：负荷响应快，但压力不稳定。? ? ．协调控制方式 ? ????协调方式则是综合机跟炉和炉跟机方式的优点，尽可能地克服它们 的缺点。协调方式下，机、炉主控都将处于自动方式，即机指令和炉指 令都是自动调整的。? 协调控制方案较多：例如? ????同时将外界负荷变化指令送达机侧和炉侧；? ????????采用直接能量平衡信号（???） ；? ????????进行压力限制； ? ????????采用各种前馈、微分环节，用以改善系统特性。? 新铝电厂协调控制系统的运行方式也分为：? ? ．手动方式，此时机主控、炉主控（燃料主控）都在手动。? ? ．机跟炉方式 ??，特征是机主控自动、炉主控手动。? ? ．炉跟机方式 ??，特征是炉主控自动、机主控手动。? 新疆东方希望热电部 运行三部 ? ．协调控制方式 ???，特征是机、炉主控都自动。? 四、协调控制系统的构成? 系统由三部分构成：? ? ．负荷指令的形成 ? ? ．压力定值的形成 ? ? ．机、炉主控制指令的形成? 此外，还有一个功能全面的逻辑控制系统，用来实现方式切换和跟 踪等功能。 ? （一）负荷指令的形成? ? ．正常情况下负荷指令的形成（???方式下） ? ???指令的来源： ? （? ）运行人员手动给定。? （? ）来自???（自动调度系统）。当投入???（自动发电控制）后， 机组将由电网调度发出的负荷指令直接控制。? ????就本机组而言，机组负荷控制站投自动意味着???投入。但是 当下列任一信号出现时，机组负荷控制站不能投自动：? ????汽机主控站在手动；? ????锅炉主控站在手动；? ???????故障或???不可用（例如来自调度系统的遥调信号质量坏、 遥调信号不在正常范围等）；? ????出现??、???、负荷指令增闭锁、负荷指令减闭锁；? 新疆东方希望热电部 运行三部 ????机组负荷指令超过高限。? （? ）一次调频信号。这是根据汽轮机的静态特性曲线生成的指令。? ? ? ??? ???? 图???汽轮机静态特性 ? 一般来说，当电网频率发生变化时，汽轮机的调速系统会自动根据 电网频率的变化来改变阀门开度，从而使机组的负荷发生变化。该过程 称为一次调频。例如，如图? （? ） ，? 原来机组在 ? ? ，???????，即? 点 运行，当转速升高（电网频率升高）时，如果???的速度反馈信号是插 入的，则机组将按照静态特性参与一次调频，也就是说它将自动关小调 门，降低供给电网的电量，从而缓解频率的升高，此时，工作点移到? 点，负荷降为 ? ? 。也就是说，当汽轮机转速升高时，它将自动地按一定 比例减小发出的功率。? 尽管汽轮机按照其静态特性减小了功率，但此时转速仍高于 ???????， 电网频率仍偏高。若要进一步降低转速（使电网频率继续降低），电网 调度可以要求网上的各机组（包括本机组）再适当降一点负荷。这属于 二次调频。二次调频结束后，工作点处于? 点，此时，负荷为 ? ? ，转速 又回到???????。? 新疆东方希望热电部 运行三部 二次调频相当于平移了汽轮机的静态特性曲线，如图? （? ）所示。 ? 为什么要在协调控制系统的负荷指令中，加入频差信号呢？? 这是因为当投入 ???方式后，汽机功率 ??控制器（见图 ??）将对负 荷指令和实际负荷进行 ??运算，最终会使实际负荷＝负荷指令。? 这说明，若负荷指令中不含频率信号，机组的实发负荷将不受频率 影响，即使 ???将速度反馈插入，也不起作用，也就是说，机组丧失了 一次调频能力，这对于并于网上的机组来说，是不合适的。? 在机组负荷控制站的输出上叠加了频差信号。这样，机组的负荷指 令，不仅仅是运行人员给定的值或仅仅是???指令（ ???指令可以由运 行人员偏置），它还包括频差信号成分。这个成分可能是零（相当于没 有插入）也可能是按静态特性曲线折算出的负荷（即已插入）。若机组 的速度不等率定为 ? ％? 我厂为????） ，则可折算： ? ???????????对应― ?????? ???????????????对应＋ ?????? 若来自???的频率信号无质量问题且机组处于???运行方式，本机 组一次调频自动投入，即插入频差信号。? 上述三种成分构成的负荷指令还不能直接用于???的负荷指令，它 还要受到下列限制：? ????（? ）负荷变化速率限制???～????????。? 速率可以由运行人员设