1、協調控制系統簡介 張軍2010、4、19協調控制系統幾個名詞 CCS：coordinational control system（協調控制） BASE: 基本控制方式 TF: Turbine Follow(汽機跟隨） BF: Boiler Follow(鍋爐跟隨）CCS-TF：以汽機跟隨為基礎的協調控制系統CCS-BF：以鍋爐跟隨為基礎的協調控制系統主蒸汽壓力穩定的意義 主蒸汽壓力是電廠集控運行中監視的最為重要的參數之一，不論對于原來的自然循環爐還是現在的超臨界直流爐，主蒸汽壓力穩定則整個機爐電系統就會相對穩定，所以不論是正常運行中還是異常情況下都要盡量保持主蒸汽壓力穩定。協調系統的產生 大家

2、知道：從給煤機變化指令發出到鍋爐壓力發生變化需要經過一個過程（該過程經歷了給煤機轉速增加、磨煤機加載、磨煤機增加通風及爐膛燃燒等過程），也就是響應速度慢，是一個慢速控制回路。而功率控制通過DEH直接控制調速汽 門，是一個隨動控制系統，響應快，屬快速控制回路。這兩個控制回路間調節速度不匹配，使主蒸汽壓力控制無法跟隨功率控制，造成機爐間的能量失衡，引起主蒸汽壓力波動較大。若兩個控制回路調節速度相匹配，則鍋爐側的熱量變化就能迅速跟隨汽輪機側的能量變化，不會引起主蒸汽壓力較大波動。由此產生了協調控制系統。 什么是協調控制系統 在單元機組控制系統的設計中，考慮鍋爐和汽輪機的差異和特點，采取某些措施，讓機

3、爐同時按照電網負荷的要求變化，接受外部負荷的指令，根據主要運行參數的偏差，協調地進行控制，從而在滿足電網負荷要求的同時，保持主要運行參數（汽壓、負荷）的穩定，這樣的控制系統，稱為協調控制系統。For exmaple: 在實際加負荷過程中（尤其是變負荷率較大時），當主汽壓力偏低時，汽機會放慢加負荷速度，等等鍋爐，一直等到鍋爐壓力恢復的差不多，汽機再去開調門加負荷（在這個過程中大家可以去注意一下有時候會發現實際負荷會比設定負荷少不少，這“都是鍋爐反應慢惹的禍”） 當主汽壓力偏高時，汽機會加快加負荷速度，一直等到鍋爐壓力恢復的差不多（在這個過程中大家可以去注意一下有時候會發現實際負荷會比設定負荷多不

4、少，這“都是鍋爐反應慢惹的禍”） 總之一句話：協調就是“鍋爐跑的慢，汽機跑的快，跑滿的快點，跑快的慢點”（個人理解）協調控制系統主要組成部分負荷管理控制中心 汽機主控制器鍋爐主控制器協調控制概述圖負荷管理控制中心 負荷管理控制中心其主要功能是：接受外部的負荷要求指令，根據機組主要輔機運行情況，將其處理成與機爐當前運行狀態相適應的機組實際負荷指令。 負荷管理中心可以接受來自三方面的負荷指令，形成單元機組的目標負荷指令，它們是： 1、電網調度中心遙控的負荷分配指令； 2、機組運行人員手動設置的負荷指令； 3、電網一次調頻所需的負荷指令； 目標負荷指令是根據外界負荷要求設定的。單元機組負荷管理中心必

5、須根據自身當前的運行狀況、負荷能力、設備的安全保護和變負荷承受能力等因素，對目標負荷指令進行必要的處理，以產生單元機組能夠接受的實際負荷指令。即：外部負荷指令必須經過一系列的修正后，即：外部負荷指令必須經過一系列的修正后，才能產生實際負荷指令。才能產生實際負荷指令。 外部負荷指令需要以下修正修正部分主要包括：一次調頻修正； 負荷閉鎖增；（舉例） 負荷閉鎖減； RB(快減負荷）； 負荷迫升； 負荷迫降； 最大負荷限制； 最小負荷限制；機爐主控制器 機爐主控制器的主要作用是：接受機組實際負荷指令、機組實際功率、主蒸汽壓力給定信號、實際主蒸汽壓力等信號。根據機組運行條件及要求，選擇合適的負荷控制方式

6、；根據機組的功率偏差和主蒸汽壓力偏差進行控制運算，產生鍋爐主控負荷指令和汽輪機主控負荷指令，作為機爐協調動作的指揮信號，分別送往鍋爐和汽機子系統。（鍋爐主控制器的輸出主要是燃料量；汽機主控制器的輸出主要是DEH系統，即調門的開度）協調設計思路 不論是鍋爐跟隨方式，還是汽機跟隨方式，都是在汽輪機或鍋爐有一側不能投入自動的情況下所采取的措施。這時機爐主控器的任務是維持主汽壓力這時機爐主控器的任務是維持主汽壓力，而機組負荷則由不能投入自動的一方-汽輪機或者鍋爐決定。當機組運行正常，機爐主控均在自動狀態時，協調控制系統根絕外界負荷要求決定機組實際負荷，按“需要”進行控制，控制的目的是保持壓力和功率兩個

7、參數都為給定值；當機組局部處于故障或異常狀態時，保持機組穩定運行是主要矛盾，所以首先是自動控制壓力為給定值，而負荷只能根據機組運行狀態，由運行人員手動調節，按“可能”進行控制。協調控制系統運行方式 運行方式 鍋爐主控 汽機主控 調頻 基本方式 手動 手動 無 TF 手動 自動 無 BF 自動 手動 無 CCS 自動 自動 有協調控制系統運行方式詳述 Base方式：指鍋爐、汽機主控均處于手動控制方式，由操作員設定汽機主汽門閥位指令和鍋爐燃料指令來控制機前壓力和機組負荷。如果汽機控制在“非遠操方式”時，汽機主汽閥門開度交給DEH系統控制，汽機主控輸出跟蹤主汽門閥位反饋。 TF方式：是在鍋爐局部故障

8、時或啟、停磨煤機等工況變動大時的一種輔助運行方式，此時鍋爐主控在手動控制方式，由操作員手動設定燃料指令，汽機主控自動調整機前壓力，該方式下動態過程壓力波動較小，機組運行穩定，但是機組負荷響應慢。 BF方式：是汽機局部故障時的一種輔助運行方式，此時汽機主控在手動方式，由操作員手動設定汽機調門開度指令，控制機組負荷。鍋爐主控在自動方式，該方式下機組負荷響應快，但以犧牲主汽壓力為代價，不管是內擾還是外擾的影響，動態過程壓力波動相對較大，系統抗干擾能力較差。 CCS方式： 將鍋爐、汽輪機視為一個整體，把TF方式和BF方式結合起來，取長補短，在使鍋爐燃燒產生的熱能與進入汽輪機的蒸汽帶走的熱能及時平衡，維

9、持主汽壓力基本穩定的同時，又能使機組的輸出功率迅速響應給定功率的變化。協調控制系統小結（供大家參考） 以上啰嗦了一大堆，簡要的說就是：1、在基本方式下（煤主控可以在手動也可以在自動），鍋爐加減煤量有運行人員手動干預，汽機加減負荷亦有運行人員手動干預。2、在TF或者BF（一般不使用）運行方式時，實際上是一種壓力自動方式（可設定壓力目標值），只不過TF調節壓力快，BF調節壓力慢。這時要想改變負荷很簡單，當在TF方式下時，首先鍋爐手動加減煤量，主汽壓力發生變化，然后汽機為了維持設定壓力，要開關調門，實現了負荷的加減；當在BF方式下時（一般不用此方式），汽機先開關調門，壓力發生變化后，然后鍋爐為了維持

10、設定壓力，會加減煤量。3、在CCS方式下時，運行人員在定壓模式下只需設定好壓力目標值（當在滑壓方式下時，系統會自動生成壓力目標值，不需設定）、負荷目標值、變負荷率還有壓力變化率，協調控制系統會自動加減負荷并且維持在壓力目標值上。典型的協調控制畫面CCS的三種基本方案一、以鍋爐跟隨為基礎的協調控制系統二、以汽機跟隨為基礎的協調控制系統三、綜合型協調控制方式以鍋爐跟隨為基礎的協調控制系統 當負荷指令改變時，汽輪機主控制器先改變調節汽門的開度，以改變進入汽輪機的蒸汽流量，使機組輸出功率迅速與負荷指令一致。調節汽門開度的變化導致主汽壓力變化，從而改變了鍋爐蓄熱量。這時汽壓偏差分別作用于鍋爐和汽輪機控制

11、器，同時調節燃燒率和調節汽門開度。一方面通過燃燒率的改變及時補償鍋爐蓄熱的變化；另一方面當負荷的變化速度或幅度過高，主汽壓力的變化超過了設定值時，汽輪機側即由功率調節轉入壓力拉回方式，限制調節汽門的進一步變化，以防過度利用鍋爐蓄熱，從而減少主汽壓力的動態變化速度。最終，由鍋爐側保證汽壓恢復到給定值，而汽輪機側保證機組輸出功率與負荷指令一致。從汽壓偏差對汽輪機調門的限制作用可見，盡管這樣可緩解汽壓的幾句變化，但同時也減慢了機組輸出功率的響應速度，實質上是以降低電功率相應性能為代價換取汽壓控制質量的提高。在此意義上說，協調控制的結果是鍋爐蓄熱得到合理利用，兼顧了機組輸出功率和汽壓兩方面的控制質量。

12、以汽機跟隨為基礎的協調控制系統 當負荷指令改變時，鍋爐和汽輪機主控制器同時動作，分別改變燃燒率、給水流量和汽輪機調節汽門開度。在鍋爐燃燒遲延期間，功率偏差信號作用于汽輪機控制器，從而改變調節汽門開度，暫時利用鍋爐蓄熱使機組輸出功率及時相應負荷需求。汽輪機主控制器通過調節汽門開度進行控制，最終由汽輪機保持汽壓為給定值。鍋爐側根據功率偏差改變鍋爐負荷指令，通過鍋爐子系統改變燃燒率指令和給水流量指令，最終保證機組輸出功率與負荷指令一致。由于在負荷指令改變時，汽輪機調節汽門配合鍋爐側同時動作，暫時利用了蓄熱能力，所以功率相應速度快，但是，汽壓偏差也因此加大，這實質上是以加大汽壓動態偏差作代價來換取功率

13、響應速度的提高，同樣，協調控制的結果是兼顧了機組輸出功率和汽壓兩方面的控制質量。綜合型協調控制方式 當鍋爐側發出負荷控制指令，改變鍋爐燃燒率和汽輪機調節汽門開度；另一方面利用機組蓄熱能力暫時適應負荷變化的需要，加快負荷相應；另一方面改變輸入鍋爐的能量，以保持輸出能量的平衡；當汽壓產生偏差時，機、爐主控制器對鍋爐側和汽機側同時進行操作；一方面適當限制汽輪機調節汽門開度，另一方面加強鍋爐燃燒率的控制作用，以補償蓄熱量的變化?？刂七^程結束后，機爐主控制器共同保證機組輸出功率與負荷指令一致，并使汽壓恢復為給定值。負荷管理控制中心負荷管理控制中心鍋爐主控制器鍋爐主控制器汽機主控制器汽機主控制器投入協調步驟（例子）一、投入汽機主控“自動” 1、點擊協調控制畫面“CCS請求”按鈕； 2、點擊DEH畫面“CCS投入”按鈕； 3、點擊協調控制畫面“汽機主控AUTO”;二、投入鍋爐主控“自動” 1、投入至少一臺（黃島兩臺）給煤機自動； 2、投入“煤主控”； 3、點擊協調控制畫面“鍋爐主控AUTO” 三、點擊協調控制畫面“CCS-BF”按鈕； 自此協調投入正常。滑壓運行曲線（舉個例子）附圖：滑壓運行范圍16.67a7.41a汽輪機定滑定運行曲線工況百分數新汽壓力a12011010