火力发电厂MCS逻辑说明讲解

1、41协调控制系统协调控制包括：机组负荷控制(CJAOODE).压力设定回路(CJA00DP).燃机排气温度设定回路 (CJAOODT)e 包括：50CJA00DE10050CJA00DE100A 50CJA00DE100B 50CJA00DE100C 50CJA00DE110 50CJA00DP100 50CJA00DP200 50CJA00DP300 50CJA00DT100 50CJA00DT110 50CJA00DT200机组负荷设定机组速率设定 机组总负荷设定值 机组电网负荷设定 机组负荷上下限 高压蒸汽压力设定 中压蒸汽压力设定 低压蒸汽压力设定 燃机排气温度设定 蒸汽温度设定 燃机

2、排气最人温度设定2机组负荷控制(CJAOODE)机组的负荷和温度设定采用外部设定，此设定影响燃机的负荷和温度控制。燃机的控制(负荷控 制和温度控制)经过MIN-gate (取小功能块后运行至次级的位定控制器，以控制进入燃机的 燃料量。燃料量决定燃机负荷和燃机扌I#气温度：后者与燃机的IGV (进气导叶)协同作用，这样最 终调节燃机的空气流量，从而控制燃机的排气温度。在机组负荷和温度设定值范圉内，也应考虑启动和运行过程中余热锅炉的热应力。由于燃机的拙 气总是通过余热锅炉排出(无转向挡板，也可认为是旁路挡板)，模块设定值GT正常情况下总 是投入(通过一个带选择开或关(ON/OFF)的设定值模块实现

3、*见50CJA00EE010) 此设定值将在以下情况退出：1) 在异常或不正常情况下手动退出：2) 燃机的负荷限制发生时，由燃机控制器白动切为手动： 机组负荷设定(50CJA00DE100)代衣f联合循环运行的负荷设定。此设定值能够由运行人员手幼 调节，运行人员可以设定整个电厂传送至电网的净出力(50CJA00DEW0C)也可以设定毛出力， 即总的发电出力(50CJA00DEl00B)o净出力设定能通过远程控制进行调节，如AGC指令。负 荷设定值限制在机组的最大出力与最小出力之间。机组负荷经过速率(50CJA00DE100A)限制后成为真正的负荷设定.此速率也可以由运行人员手 动设置。然后，机

4、组负荷的设定转向常规的燃机负荷设定。此燃机负荷设定考虑了汽轮机的实际 负荷。汽轮机启动由选定的启动负荷限制ON (50CJA00EE090)执行。此种方式限制了进入余热锅炉的 热输入，产生的蒸汽压力保持在高压汽轮机需用的水平，以保持启动时，高压汽轮机出口温度在 合理范圉内。维持燃机负荷在一定水平來限制传输至余热锅炉的热输入。此负荷水平下.IGV阀 开始打开。2J机组负荷设定(50CJA00DE1)“机组负荷设定” 50CJA00DE1)包含设定负荷的调节器。这些调节器有用于设定全厂生产电 力的机组目标负荷的(50CJA00DE100B),以及用于设定机组净出力即电网负荷的 (50CJA00DE

5、100C).每个调节器可以通过运行人员手动设定。机组目标电网负荷设定能在定义 范圉内受负荷调度中心的外部调节。切换至外部设定点，即可以接受AGC指令。在机组通过毛出力设定运行时，电网负荷设定在跟踪状态以保证平滑切换。负荷设定限制在最小 和最人值之间(见50CJA00DE1l0)o 机组负荷变化速率50CJA00DE100A)的设定调节器，可调节机组负荷变化的最大速率。如果燃机负荷设定处于手动状态，此设定值块将跟踪机组的实际负荷，以保证手自动切换时的无 扰切换。速率限制块(SPC)的输出为有效的机组负荷设定。机组负荷设定考虑汽轮机的做功后作为燃机的 负荷设定，且汽轮机在手动和自动不同状态吋，考虑

6、的汽轮机做功也有所不同。燃机负荷受外界 温度的影响(外界温度低时，主要以燃机进气温度作参考，燃机的做功能力强)，有一函数对燃机 负荷设定值进行修正，作为燃机的最终负荷设定。2.2机组负荷上下限(50CJA0ODE110)要求的机组负荷设定要介于最小和最大的可能机组负荷之间。对于最小可能机组负荷，定义2 个不同的值 通过燃机最小负荷来定义下限值，此值由燃机入口气温进行修正，在此最小负荷下保证汽轮机无 限制运行的最小蒸汽温度。如果燃机运行参与一次调频，最小机组负荷由燃机的IGV范围的最小负荷(经过燃机入口气温修 正)所定义。此值保持整个负荷范闱内排气温度恒定，并避免因燃机参与次调频导致汽轮机的 蒸

7、汽温度波动。最大的机组负荷同样依据燃机进气温度进行修正。如果燃机不参与次调频，燃机的最大的机组 负荷值捉升5%以确保燃机在可靠的基本负荷下运行冷3机组压力设定(CJAOODP)正常情况下，燃机扌W气温度在60至100%的排气质虽:流速范用内保持几乎额定温度 结果，产生的蒸汽也维持在介于每台余热锅炉的60至100%的蒸汽流速范圉内，此为联介循环 的典型流速范圉。在余热锅炉运行在此区间的情况下.汽轮机按自然滑压运行，例如伴随汽轮机阀门打开，淆圧 设定点产生，此设定值低于汽轮机上游蒸汽的潸压实际值一定数值，这确保汽轮机控制阀门在此 范围内全开。50%以下的高压蒸汽流量，汽轮机运行在固定压力模式下。因

8、此，滑压设定值源于余热锅炉的实际（测量）高压蒸汽流速低于50%以下的高压蒸汽质量 流量，汽轮机运行在固定压力模式下。在启动阶段，为了使得汽机控制器部分打开其控制阀和保持压力设定值接近于其实际值，高压机 组压力设定在跟随模式（低于实际压力定数值）。如果汽轮机应急截|：阀打开，由于热应力的作用，在上游方向的饱和蒸汽温度将反而影响汽轮机 控制阀。为r限制饱和温度过高（由于运行压力较高产生的热应力，高压蒸汽压力限制在最大 启动值下。此启动值a接依赖于高压控制阀的温度。一旦汽轮机高压控制阀彼加热足够时，将关 闭此限制值。为了避免负荷变化时，蒸汽发生器中的蒸汽密度的快速变化，以支持余热锅炉高压汽包液位的控

9、 制，高压组件压力设定的变化速率通过速率限制块（SPC）进行限制。SPC的输出为高压蒸汽 的压力设定值。此设定值传入汽轮机的高压控制器中，从那也到达高压旁路控制器中，协调这两者的控制。为了 补偿不同透平和旁路站控制器的不同的压力测量位置的压力损失，旁路控制器的设定值升高5% （乘以t05），其在旁路站控制器中执行。在特殊情况下，高压设压力设定值通过切换汽轮机乐力设定至手动调节而关闭。换句话说，压 力单元设定可以通过汽机压力设定适配器手动调节。3J高压蒸汽压力设定本设定值回路为全程模式。高压设定的自然滑压特性曲线，源自于余热锅炉的实际蒸汽流速量。在顶端，圧力限制在最人值。 滑压设定值与定压设定通

10、过大值选择器，得到压力设定值。汽轮机自然滑压特性源于设计条件下（设计温度）的高压蒸汽流量。当汽轮机运行在低于设计温 度的蒸汽温度时，其高压自然滑压设定需要被适应。适配功能（SLPCORR）调节余热锅炉运行（高 压旁路阀关I用）的高压压力设定值，这样汽轮机能运行在滑压摸式下，使汽轮机阀门基本全开。在设定值后何采用特殊的逻辑，能区分蒸汽流量的变化是由余热锅炉负荷变化还是由蒸汽消耗 的变化引起。仅在余热锅炉负荷变化时，计算出的设定值才生效，此时蒸汽流量代表余热锅炉的 负荷。在蒸汽消耗变化而实际余热锅炉负荷并未发生改变的情况下，压力设定值将暫时保持不动。在余 热锅炉不运行时，高压机组压力设定值跟踪汽轮

11、机之前的实际压力低定数值的值。为了保持设 定值接近于其启动值，跟踪将持续余热锅炉启动的整个时期，直到高压旁路站完成运行或者蒸汽 压力达到了固定压力设定点。在燃机甩负荷时，高圧蒸汽压力通过高压旁路站降低，以避免由于较低的燃机排气温度引起高压 过热器的冷凝。在此情况下高压蒸汽压力设定切换至跟踪模式以维持设定值接近实际高压蒸汽压 力。在燃机重新加载负荷后.跟踪将持续直到高压旁路运行结束，或考蒸汽压力达到固定压力设 定。跟踪模式终止通过切换至计算出的压力设定值来完成 打开汽轮机应急截I匕阀之前，应汽轮机的要求.与汽轮机高压控制阀的温度相比高压蒸汽压力不 能人高，否则将由于高压蒸汽的饱和温度而在高压控制

12、阀上产生较大的热应力。为此，需采用汽 轮机允许的饱和温度，并由此饱和温度计算出介适的蒸汽压力（通过饱和特性（P=f（T_SAT）计 算）。此蒸汽压力通过大值选择限制其不小于最小的允许压力。在汽机启动前，此蒸汽压力将限 制压力设定值过高。在启动阶段以及滑压段运行时，高圧蒸汽圧力设定的变化速率由速率限制块（SPC）进行限制，速 率限制块的输出为最终的周压蒸汽圧力设定值，传输至汽轮机中的高压控制器中在汽轮机跳闸的情况下，高压机组乐力设定将维持其最后的值一段时间，以维持机组稳定，然后 再调节至实际的蒸汽流量。下列情况下设定值将保持：1燃机/余热锅炉跳机。此情况下只要旁路站控制不从机组设定中分离开来，设

13、定值将保持，以 避免可能出现压力损耗：2）汽轮机冲转宜至带一最小负荷，避免由于蒸汽流量波动而引起的设定值波动。3）潸压运行情况下蒸汽流量测量失效。跟踪模式，当下列条件发生时：1）余热锅炉未运行时且高旁压力设定不在自动：2余热锅炉发生甩负荷：该设定值将开始跟踪实际压力（稍低于实际压力）岚至蒸汽压力已经达到定压设定，或余热锅炉 的高压旁路运行结束且建立一定的蒸汽流量20%）。3.2中压蒸汽压力设定本设定值回路为全程模式。在中压系统的结果也是，燃机运行模式在60和100%的排气质量流量，伴随稳定的排气温度, 余热锅炉产生的蒸汽也是60%至100%.这也是联合循环常规运行范围。在余热锅炉运行在此区间的

14、情况下，汽轮机按自然滑压运行，例如伴随汽轮机阀门打开，淆圧 设定点产生，此设定值低于汽轮机上游蒸汽的潸压实际值一定数值，这确保汽轮机控制阀门在此 范围内全开。50%以下的中压蒸汽流量，汽轮机运行在固定压力模式下。在启动阶段，为了使得汽机控制器部分打开其控制阀和保持压力设定值接近于其实际值，中压机 组压力设定在跟随模式（低于实际压力定数值）。为了避免负荷变化时，蒸汽发生器中的蒸汽密度的快速变化，以支持余热锅炉中压汽包液位的控 制，中压组件压力设定的变化速率通过速率限制块（SPC）进行限制。SPC的输出为中压蒸汽 的压力设定值。此设定值传入汽轮机的中压控制器中，从那也到达中压旁路控制器中.协调这两

15、者的控制。在特 殊情况下，中压设备压力设定值通过切换汽轮机压力设定至手动调节而关闭。换句话说，压力单 元设定可以通过汽机压力设定适配器手动调节。中压设定的自然滑压特性源于余热锅炉中压再热器的实际中压蒸汽流量。因为此部分的蒸汽流量 不是直接测量：因此需要对不同的流量相加。对于余热锅炉，高压蒸汽流量加上高压旁路的流量 再加上中压过热器的蒸汽流量得到中压蒸汽流量。滑压设定值限制在最*值以下，在较低的负荷 范围，定义了一个较小的固定压力。在汽轮机启动阶段，压力设定跟踪实际压力（低于实际压力 i定数值）。汽轮机自然滑压特性源于设计条件下（设计温度的中圧蒸汽流虽:。当汽轮机运行在低于设计温 度的蒸汽温度时

16、，其中压自然滑压设定需要彼适应。适配功能（SLPCORR）调节余热锅炉运行（中 压旁路阀关闪）的中压压力设定值，这样汽轮机能运行在滑压模式下，使汽轮机阀门基本全开。与高压系统相似，在设定值后面采用了特殊的逻辑.能够区分蒸汽的变化是由余热锅炉负荷变化 引起还是由蒸汽消耗引起。仅在余热锅炉负荷变化时，计算的设定值才生效，此时蒸汽流量反映 了余热锅炉负荷。当蒸汽消耗而非实际的余热锅炉负荷变化引起流量变化计算的设定值将保持。当余热锅炉没有运行时，中压机组压力设定值跟踪低于汽轮机上游实际蒸汽压力定数值的值。 为了保持设定值靠近其启动值，在余热锅炉启动过程中将持续跟踪，直到中压旁路站运行完成或 者蒸汽压力

17、到达定压值。在启动阶段，在设定值跟踪完成后，蒸汽压力开始增加，在淆压运行的负荷范圉内，中压机组压 力设定点变化速率由SPC限制。SPC的输出代表了中压机组压力的设定值，其传送至汽轮机的 中压控制器。在汽轮机跳闸的情况下，中压机组乐力设定将维持其最后的值一段时间，以维持机组稳定，然后 再调节至实际的蒸汽流量。下列情况下设定值将保持：燃机/余热锅炉跳机。此悄况下只要旁路站控制不从机组设定中分离开来，设定值将保持，以 避免可能出现压力损耗：2）汽轮机冲转宜至带一最小负荷，避免由于蒸汽流量波动而引起的设定值波动。3）潸压运行情况下蒸汽流量测量失效。33低压蒸汽压力设定整个负荷范围内低压蒸汽系统运行在固

18、定压力模式上。而且在启动阶段，产生的低压蒸汽在系统 中进行积聚直到达到低压固定压力值。为了避免低压系统的压力设定切换时蒸汽发生器中蒸汽浓度快速变化以支持余热锅炉低压汽包 的水位控制，低压设备压力设定的切换通过SPC限制其变化速率。SPC的出口是低压组件的压 力设定。此设定进入汽轮机的低压控制器，并从那至低压旁路站控制器，协调这两者的控制。特 殊情况下，低压设备压力设定值通过切换汽轮机压力设定至手动调节而关闭。换句话说，压力单 元设定可以通过汽机压力设定适配器手动调节。4机组温度控制（CJAOODT）机组负荷和温度设定作为外部设定影响燃气轮机的负荷和温度控制。燃气轮机的这两个控制器 （负荷控制器

19、和温度控制器）通过小选块传至次级定位控制器.调节燃气轮机的燃料流量。燃料 流量决定了燃气轮机负荷和燃气轮机排气温度：后者与燃气轮机的IGV配合控制，IGV阀最终 调整燃气轮机的空气流量。机组负荷和温度设定值范围内，考虑r启动和运行期间余热锅炉和蒸汽轮机的热应力。通常情况 下，燃气轮机扌压气输入到余热锅炉（无旁路挡板） 燃气轮机的模块设定点接通（选择燃气轮机 开/关时模块设定点，） 出现以下情况时设定点将彼切除：特殊和不寻常情况下手动操作，如果燃气轮机出现负荷限制，燃气轮机控制器自动切除燃气轮机启幼期间燃气轮机的埋论模块温度设定值（CJA00DT100）涵盖排气温度的温度设定值 燃气轮机和余热锅

20、炉的负荷是在并行的方式下执行的。在启幼初始考虑了余热锅炉的温度，之后 取决于加热过程中的温度变化限制，余热锅炉和汽轮机的温度设定变化速率通过SPC进行限制。 模块温度设定传送至燃机温度控制器中，调节燃机的燃料流量。蒸汽轮机蒸汽启动温度（CJA00DT110）逻辑考虑了汽轮机的温度状态，并将温度要求首先传递给 余热锅炉蒸汽减温器（减温水控制）- 如果在极高环境温度下运行时，高压系统或者再热系统产生的蒸汽温度超过其最人允许值，燃气 轮机将首先打开IGV阀。一方面，这将导致排气温度下降，另方面，随着排气温度的下降， 燃气轮机负荷将保持在可能达到的最高值。为了使得/保持燃气轮机IGV阀完全打开”这个设

21、定 值将从燃气轮机最大理论温度设定值（CJA00DT200）进步输入到IGV阀控制器。结果是IGV 阀控制器首先打开IGV阀（使通过燃气轮机的空气流量达最人，然后才减小燃气轮机负荷。4.1燃气轮机模块的温度设定值（CJA00DT100）启动阶段，余热锅炉的启动温度值是由两个代农性的余热锅炉的温度（高压汽包温度和高压过热 器温度）计算而来。当燃气轮机启动运行时（余热锅炉在运行状态），这个值将被储存（交换器 的输出信号回馈到输入端）。余热锅炉的启动温度最终被限定一个最小值（通过在SFC前的大 值选择器），以允许燃机与冷的余热锅炉同步后带最小负荷。在同步后燃机的负荷加戟首先由负荷控制器完成.宣到燃机

22、排气温度满足余热锅炉的启动温度。 在此阶段，模块温度设定的速率限制通过SPC的“跟随”模式切断。在燃机扌IF气温度满足余热 锅炉启动温度后，燃机温度控制器处于激活状态（通过燃机控制器中的最小选择块，燃机的负 荷加载会暂时停I匕。在稳定的蒸汽生成体系建立后（达到i最小的蒸汽流且蒸汽温度接近燃机排气温度燃机的负荷 加载继续进行。通过温度设定增加特定的值实现（特定值是高压蒸汽流的函数），这样就确保 设定值比实际燃机排气温度高。在第阶段，温度设定増加处于激滴状态时.其依I口受余热锅炉启动温度的限制。这是为了避免 温度设定波动，而低于余热锅炉的启动值。在启动阶段.燃机负荷由燃机负荷控制器控制时，SPC的

23、输入跟踪个比实际燃机扌&气温度高 出特定值(10)的值。这将使温度变化速率的限制处于备用状态.直到燃机温度控制器激活。采用SPC.负荷加载的速率(温度增加被限制在计算的速率内.以避免余热锅炉和汽轮机产 生高的热应力。温度变化的速率限制由ST, HP ESV/CV and HRSG允许的速率最低值所定义。 除了这些组件外，负载将建立温度边界(称为“上”温度边界)。如果此“上”温度边界足够高(例如没有热应力的限制儿则不会产生负荷的强制限制。如果“上” 温度边界低于特定值，则加载的速率按比例降低至0。当汽轮机处于运行中时，汽轮机温度边界 的影响打开。与温度边界相似的方式，余热锅炉也产生压力边界，这样

24、就限制了高压蒸汽压力的 变化速率。汽轮机的边界通过透平应力求值程序计算(MAY01EP150).余热锅炉的边界在模块逻辑中建立。模块逻辑通过对比允许的材料温度差的压力瞬时值与实际温 度差的压力瞬时值(CJA00FT/FP931)来协调。由于允许的余热锅炉的运行压力速率在低压系统 时较小，而在高压系统时较大，负荷限制开始的边界值基于系统压力而变动。调整后的最大温度变化速率dT/dtmax与燃机的最大温度变化速率相关。仅当余热锅炉连接至汽 轮机时(HP主蒸汽S/O-V打开)，高压主蒸汽线边界的影响打开(on)4.2汽轮机蒸汽启动温度(10CJA00DTH0)“汽轮机的蒸汽启动温度”，一方面，限制了

25、(尤其冷态汽轮机启动过程中的高压蒸汽和再热 蒸汽的最大允许值。另方面，它使蒸汽温度和汽轮机温度和适应，以使汽轮机更快更早的带负 荷。“最人允许(高压和中圧再热蒸汽温度”在汽轮机保护设备中定义。在此.各报警值提供给蒸 汽启幼温度的逻辑。为避免汽轮机跳机，产生的最犬允许蒸汽温度的设定值可通过变化特定的量(此量可调)进行 优化，“最大高压蒸汽温度”和“最大的中压蒸汽温度”分别优化。“用于调整温度设定的优化量(高压和中压再热”蒸汽温度的额定值在汽轮机热应力计算程序 中计算得出，并传送给此逻辑。它们的值依赖于汽轮机暖缸的状态。用于“优化的高压蒸汽溫度”和最人的高压蒸汽温度”的设定值传送给高压蒸汽温度的减

26、温控 制中。这仅在启动汽轮机之后执行。此目的通过“启动负荷限制打开Con) (CJA00EE090)”确 定，可通过汽轮机启动程序自动或手动打开(on) O在汽轮机冲转前，需要一最小的高压蒸汽温度。为了满足此最小温度，只耍汽轮机前端的高压蒸 汽温度小于最小要求的温度，在减温控制中的周压蒸汽温度设定将暂时提高-特定的量。当汽轮 机前端的高压蒸汽温度接近最小要求温度时，增量降低至0 再热系统中，蒸汽温度的最人限制和优化的蒸汽温度的形成与烏压系统相似。并且，温度设定值 传送至中压蒸汽温度最终减温器控制中。再热系统中，仅当有意启动汽轮机时，设定值才传送至 蒸汽温度减温控制。4.3燃机的最大温度设定（W

27、12CJA00DT200）如果运行过程中高压或再热蒸汽温度在减温器后超过其允许值，最大温度设定将从当前的燃机押7 气温度开始，在特定范圉内（通过最小最*门与温度超出部分成比例地降低，以限制蒸汽温 度。同时，限制的参数通过偏置转变为正常运行状态下的蒸汽温度。此偏置在相应的蒸汽减温控制中 考虑，以解除限制。如果这种措施成功，余热锅炉将保持运行。最大温度设定降低的很快，但通 过SPC限制其缓慢变化以保证状态稳定。此温度也传送给IGV阀控制的温度控制，将开大IGV 阀，引起GT负尙下降。5高旁压力控制高旁压力控制过程是在余热锅炉产生的蒸汽的品质在未达到汽机进汽要求时或未达到并汽耍 求时（从一拖一切为二

28、拖一）由旁路控制蒸汽循环加热并控制升压直至蒸汽合格的过程，其控 制原理见下图。ibaf 3.Sba;觀首先，PID调节器在汽机辅助顺控的第10步或高压蒸汽系统顺控第3步时投入白动：此时，其 压力设定值块为手动状态，下限为5bar.在余热锅炉未点火或初期蒸汽量小的吋候，高旁阀自 动关I用，宣到蒸汽压力达到5bar： 第二，当蒸汽压力达到并超过5bai时，高旁阀开始开启.在此后阶段.开关量“A UP “和“A DOW根据压力设定值与实际压力之间的偏差人小自动升降该压力设定值以维持二者之间偏差 在-1I.Sbar之间，即，压力设定值跟随实际压力上升，在此过程中，通过压力设定值的调整保 证高旁阀不会关

29、闭：第三，当下列条件满足时（协调压力设定“ON）.压力设定值块切为跟踪模式，跟踪协调送 來的滑压设定值：余热锅炉在运行高旁阀控制在自动高压蒸汽流.吊8kg/s无跟随模式此时，高旁阀压力控制的压力设定值为协调回路产生的压力设定值： 第四，当下列条件满足时，“跟随模式”信号产生，压力控制正常，压力偏差在-12bar：汽轮发电机功率25MW：本台余热锅炉的电动主汽门开：高旁阀关闭：则在协调来的滑压设定值基础上叠加7bar的偏置，保证正常时高旁阀关闭，超圧吋自动 打开: 在余热锅炉停或甩负荷或电动主汽门未开时，该偏置彼取消： 异常工况包括3种：为，在蒸汽压力40bar且燃机排气温度正快速上升且此时本台余热锅炉的电动主汽门关闭时, “甩负荷”信号产生，快速降低压力设定值至4Obar：二为，在汽机甩负荷时（真正意义上的甩负荷），高旁快开，通过调节器指令跟踪60%的开度 描令实现快开：三为，中压旁路保护动作快关时，高旁阀也要快关（-50%），同时，调节器的上限也同步降为 -30%： 5.汽包水位控制汽包水位控制为全程控制，主要分为以下步骤：5.1汽包上水，给水调节阀