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第1章 单元机组负荷自动控制系统 § 1-1 协调控制系统的基本任务 一、基本任务 协调锅炉和汽机的操作和运行，在保证机组安全稳定运行前提下，使机组对负荷变化具有较快的响应速度。 负荷控制对象 被控量：机组功率、主汽压力 控制量：燃烧率、主汽调门 对象特点 锅炉惯性大（慢），汽机惯性小（快） 以炉跟机为例说明： 燃烧系统：是协调系统的一个下级系统，在燃烧系统中，当L变化时，B、V、VS能共同协调地变化，也就是L能改变锅炉的燃烧率μB。 协调控制系统投入的基础：是各子系统必须投入自动。 § 1-2单元机组被控对象数学模型 一、被控对象 被控对象包括锅炉和汽轮机本身的系统： 两个输入量： μB：锅炉的燃烧率。 μT：汽机调节阀的开度变化。 两个输出量： NE：单元机组的输出电功率； PT：机前蒸汽压力。 WPB(s)、WNB(s)——当汽机调门开度不变时，燃烧率μB变化引起机前压力PT和输出功率NE改变的传递函数。 WPT(s)、WNT(s)——当锅炉燃烧率不变时，汽机调门开度μT变化引起机前压力PT和输出功率NE改变的传递函数。 多变量过程传递函数矩阵： 二、动态特性 各传递函数的阶跃响应曲线如下： 对象特点：锅炉快，汽机慢。 § 1-3协调控制系统的组成及功能 组成 负荷指令处理回路 ●主要任务：是根据机炉的运行状态，将外部的负荷要求处理为机组可以接受的功率给定值N0。 ●外部负荷指令通常有： 电网中心调度所的负荷分配指令；ADS——中调指令； 机组运行人员的负荷指令； 电网频率自动调整的指令。 ●负荷处理回路组成 机组功率运算回路：将外部负荷指令处理成机组可能接受的功率指令； 负荷运算回路：根据机组状况对机组允许承担的负荷进行估计； 机组主控回路 ●任务：根据负荷处理后的指令N0，协调地向机炉各子系统发出指令μB和μT，使机组的实发功率迅速跟踪N0的变化；并保证机组的稳定性。（必须使主蒸汽压力在规定的范围内变化） ●控制策略：要根据对象特点，设计合理的控制策略。 二、功能 协调控制系统应具有以下八个方面的功能： 1.负荷指令选择 ●正常情况：ADS指令、频差指令、人工手动设定指令都可接受； ●非正常情况：只允许接受人工手动设定指令。 2.负荷指令变化率限制 ●将阶跃信号变为斜坡信号； ●负荷变化率：额定负荷的3%-5%/min。 3.最大和最小负荷限制 ●根据辅机运行台数和负荷偏差计算出机组最大允许的负荷指令； ●对负荷指令限幅、限速，得到实际负荷指令。 4.快速减负荷（RUNBACK）功能 ●当给水泵、送引风机等辅机发生故障时，能自动地以预定速率减小机组负荷，并正常运行（甩负荷保护）； ●不同辅机故障的RUNBACK按不同的最大允许负荷和变化率进行； ●当发生RUNBACK时，控制系统自动转入汽机跟随方式，直到运行人员重新设定。 5.运行方式选择 ●机炉协调方式：机组无故障时； ●汽机跟随方式：锅炉故障时，锅炉控制功率，汽机控制压力； ●锅炉跟随方式：汽机故障时，汽机控制功率，锅炉控制压力； ●机炉手动方式：锅炉、汽机都故障时。 ●方式切换：自动、无扰动切换(发生故障或故障解除，系统能自动、平稳地切换到自动化程度最高的运行方式)。 6.闭锁、迫升、迫降、保持功能 ●当主要辅机工作在极限状态，或主要流量与设定值的偏差超出允许范围时，应对机组负荷及相关指令进行增/减闭锁； 测量值小于设定值（跟不上增）：机组负荷指令闭锁增； 测量值大于设定值（跟不上减）：机组负荷指令闭锁减； ●当故障不明时，采用保持功能。 7.整个控制系统应具有足够的稳定性裕量和较好的整体性； 8.当机组因事故与电网解列时，应有必要的安全措施（如启动旁路控制系统等） § 1-4机炉主控制器的设计 ●任务：根据功率指令N0，如何协调地改变燃烧率指令μB和汽机调门开度μT，使机组的实发功率NE快速地跟踪功率指令N0，同时保证机前压力PT在有限的范围内变化（保证机组的稳定性）。 1.4.1炉跟机控制方式 ●汽机控制功率，锅炉控制压力 KB(s)：锅炉主控制器的传递函数； KT(s)：汽机主控制器的传递函数； ●动作过程： N0↗—△N↗—汽机侧调节器KT(s)首先动作—μT↗： ①μT↗（初始由于燃烧率未变，主要靠锅炉释放蓄热）—NE↗； ②μT↗—PT↘—KB(s)动作—μB↗—NE↗。 调节结束后：NE=N0，PT=P0。 ●系统的特点：当N0↗时，由于利用了锅炉的蓄热，机组的输出功率上升较快，但由于锅炉释放了蓄热，因此，机前压力PT迅速下降，动态偏差较大。 1.4.2机跟炉控制方式 ●锅炉控制功率，汽机控制压力 ●动作过程： N0↗——△N↗——锅炉侧调节器KB(s)首先动作——μ