大容量锅炉直流控制讲义PPT课件.ppt

第三章 单元机组协调控制系统的构成原理 华北电力大学自动化系 1 3 1概述 系统的分类方法根据系统发展的基础 按照机跟炉 炉跟机的方式来划分 但随着系统结构的不断更新和变化 许多系统已难以区分究竟属于机跟炉还是炉跟机的形式从能量平衡的观点出发 两个概念 直接能量平衡 DEB 协调控制系统 间接能量平衡 IEB 协调控制系统在工程领域 以国外不同公司的典型系统来区分协调控制系统的种类 美国L N公司的协调控制系统 Bailey 贝利 公司的协调系统 Foxboro公司的协调系统 日本日立公司的系统 瑞士BBC公司的系统等 2 第二节间接能量平衡 IEB 协调控制系统 一 简单的机炉控制系统回顾 1机跟炉方式 3 特点 机组输出功率由锅炉给定 汽轮机主汽门开度调节主蒸汽压力 汽机调压系统 优点 主汽压力维持较好 此方式在锅炉侧局部故障时使用 缺点 对机组负荷变化需求的响应速度慢当锅炉侧产生内部扰动时 导致机前压力PT的变化和输出功率N的变化 引起主汽门开度 和燃料量B的同时动作 正确的调节作用应当是由锅炉调节器改变燃烧率 消除内部扰动 使汽压和功率回复到给定值 会导致输出功率长时间的来回波动甚至振荡 结论 不适用于带变动负荷的运行工况 缺乏有效地抑制锅炉侧内部扰动的能力 机跟炉方式 4 2炉跟机方式 5 炉跟机方式 特点 机组输出功率由汽轮机主汽门开度调节 锅炉维持主蒸汽压力优点 机组对外负荷变化需求的响应性好 其实质是利用了机组内部的蓄热能量 满足外部负荷的需求缺点 机前压力品质不理想 如果调节器参数整定不当 可能引起系统的振荡和不稳定结论 一般 此方式在汽机侧局部故障时使用 6 随着系统结构的不断更新和变化 许多系统已难以区分究竟属于机跟炉还是炉跟机的形式 协调控制系统 10个直接能量平衡 DEB 协调控制系统3个间接能量平衡 IEB 协调控制系统 7 一 补偿锅炉侧扰动的机跟炉协调系统 I1方案 8 二 补偿汽机侧扰动的机跟炉协调系统 I2方案 9 三 补偿锅炉侧扰动的炉跟机协调系统 I3方案 特点 优点 缺点 10 四 补偿汽机侧扰动的炉跟机协调系统 I4方案 特点 引入了功率偏差信号至锅炉调节器优点 1 补偿了汽轮机侧扰动 即汽机侧扰动由汽轮机主控制器来消除 对锅炉侧无影响 2 功率偏差信号至锅炉调节器 当外界负荷指令变化时 可作为前馈信号 克服锅炉的慢特性 缺点 单向补偿 只是对汽轮机侧扰动实现了补偿 11 五 实现双向补偿的炉跟机协调系统 I5方案 12 六 实现双向补偿的机跟炉协调系统 I6方案 13 续六 实现双向补偿的机跟炉协调系统的变形结构 I6方案 14 续六 实现双向补偿的机跟炉协调系统的变形结构 I6方案 15 七 实现双向串联补偿的协调系统 I7方案 16 八 实现单向串联补偿的炉跟机协调系统 I8方案 17 九 采用非线性补偿的协调控制系统 I9方案 18 十 联合变压运行的协调控制系统 I10方案 19 十 联合变压运行的协调控制系统 I10方案 表3 1稳定工况下功率 压力和调节汽门开度 Psp的形成 1 Psp Nsp usp2 积分负反馈3 G3调节器的作用 20 第三节直接能量平衡 DEB 协调控制系统 特点 1 机组的功率由汽机调节汽门进行控制 具有炉跟机控制方式的特点 即机组对外界负荷的响应性好 2 采用了一个代表汽轮机组能量需求的信号 此信号作为机炉之间的协调信号 或称为能量平衡信号 控制锅炉的输入能量 保证任何工况下机组内部能量供需的平衡 DEB协调控制系统 以汽轮机能量需求信号直接对锅炉输入能量进行控制 基本出发点是在任何工况下均保证锅炉能量的输入与汽机能量的需求相平衡 21 一 以 P1 PT Psp为能量平衡信号的协调系统 D1方案 特点1 P1 PT以P1 PT信号用于检测汽机阀门开度 响应快 可克服直接测量阀位存在的死区和非线性影响 特点2 用 P1 PT Psp作为能量平衡信号可在机组动态 静态以及不同工况下比较理想地代表机组对锅炉能量的需求 22 方案分析 汽机能量需求信号 P1 PT Psp 稳态时 PT Psp 则 P1 PT Psp P1 稳定工况 机前压力和汽机调节汽门开度均为恒定 因而 P1就代表了进入汽轮机的蒸汽量 能量 的大小 动态时 由于汽机阀位的改变会使PT偏离给定值 P1 PT Psp并不等于实际进入汽机的能量 而是代表了汽机所需的能量 P1 PT Psp信号与实际功率需求就会有一定的偏差 例 Nsp阶跃 DT PT 因锅炉补充能量不及时 只有在动态过程中使汽机调节门有一定的过开才能满足功率需求 此时 能量需求信号 P1 PT Psp大于功率指令 利用 P1 PT Psp作为锅炉前馈信号 比采用功率指令前馈更为合理 正好符合暂态过程中更多地增加一些锅炉能量的输入 补充被利用了的锅炉蓄能 P1 PT Psp信号不受锅炉内扰的影响 当产生锅炉内部扰动使汽机机前压力PT发生变化时 汽机首级压力P1也会相应地变化 P1 PT近似不变 当汽机调速系统一次调频 改变一部分汽机负荷时 也能反应在 P1 PT Psp中 P1 PT Psp信号不受机组运行工况变化的影响 包括手动工况 汽机负荷受到限制的工况以及变压运行工况等 都能反映出汽机对锅炉能量的需求 23 方案一 以 P1 PT Psp为能量平衡信号的协调系统 续 美国L N公司DEB 300系统 24 二 以P1 1 k Psp PT 为前馈信号的协调系统 D2方案 特点 锅炉调节系统采用P1 1 k Psp PT 前馈信号 该信号可分为P1和P1 k Psp PT 两部分 Why 加入P1 k Psp PT 信号原因 P1代表进入汽机的蒸汽量 与机组负荷成正比 所以是一个比较理想的锅炉能量输入前馈信号 但是 直接把P1引入锅炉调节系统 会产生正反馈作用 例如 当因某种原因引起PT上升时 P1随之增高 P1作为锅炉前馈信号 将进一步增加燃料量输入 造成P1的继续上升 如果把P1 K Psp PT 也做为前馈信号的一部分 可以克服单纯使用P1而出现的正反馈作用 25 D2方案分析 可把P1再分为两部分 1 假定机前压力为恒定 仅与汽机负荷或汽机调节门开度有关的部分 记为P1 2 由于机前压力PT偏离给定值Psp 对P1产生的附加影响部分记为P1 P1 正是引起正反馈作用的部分 必需加以消除 考虑稳态工况下机前压力PT等于给定值Psp 汽机阀门阻力系数可表示为 在此阻力系数下 当机前压力PT出现小的偏差时 对汽机一级压力的影响 因为此时汽机阀位并未改变 阻力系数也不变 是由于机前压力偏差而产生的 等效为 分析 令系数k l Psp 并把这部分作用记为 由此消除了单纯使用P1作为前馈信号时的正反馈影响 保留了与汽机负荷成正比 且不受锅炉内扰影响的部分 构成合理的锅炉能量输入前馈信号 26 三 取消主压力调节器的DEB协调控制系统 D3方案 这种取消主压力调节器的DEB系统不仅系统结构有所简化 而且利用汽包压力的微分起到使控制过程更加平稳的作用 汽机能量需求信号直接做为锅炉指令 与热量反馈信号构成燃料控制信号 可以更为直接 快速地实现机炉之间的动静态能量平衡 ef 27 静态 PI 动态过程中 汽包压力的微分信号具有防止过调 使过程稳定的作用例如 B B 防止出现PT过调 28 第四节单元机组主控系统 一 负荷指令管理中心 负荷的给定信号来自两个方面 机组运行人员的 手动负荷给定 中调指令 介入与退出由运行人员通过切换器T1进行选择 T1的输出与手动负荷给定信号经叠加 机组目标负荷指令 目标负荷指令与机组可能出力计算回路计算出的机组最大可能出力信号作为小值选择器的两个输入 二者取小值作为机组的负荷指令 送至负荷指令中心的下一部分继续进行处理 机组最大可能出力的计算 负荷指令限定在给定的最小 最大负荷之间 29 速率限制正常工况下 负荷指令经切换器T3实现 限定负荷指令变化的速率 机组由于局部故障或某种原因进行迫升 迫降或甩负荷时 往往要求较快的负荷变化速率 此时 通过逻辑回路对T4 T5进行自动切换 给出迫升 迫降或甩负荷时所设定的负荷变化速率 频差信号的处理 可由运行人员通过切换器T6决定 经速率限制器输出的负荷指令信号可根据机组调频的需要与频差信号相叠加 负荷指令限制回路 30 一 负荷指令管理中心 31 二 机组局部故障处理逻辑 炉当机组发生局部故障时 应对机组的负荷指令进行必要的处理 防止局部故障扩大甚至引起停机事故 局部故障的处理方法主要有 甩负荷 RB 局部故障明确 甩负荷数量明确 逻辑简单 闭锁机组负荷 增或减 故障原因不明确 参数偏差达第一报警限 机组负荷迫升 迫降故障原因不明确