过程控制装置 5第十四章

1、1 1 大型单元机组的生产过程及其对控制的要求大型单元机组的生产过程及其对控制的要求2 2 单元机组负荷控制系统单元机组负荷控制系统3 3 燃烧过程的控制系统燃烧过程的控制系统4 4 锅炉给水控制系统锅炉给水控制系统5 5 蒸汽温度控制系统蒸汽温度控制系统一、火力发电厂大型单元机组的自动控制一、火力发电厂大型单元机组的自动控制1 1 大型单元机组的生产过程及其对控制的要求大型单元机组的生产过程及其对控制的要求 大型单元发电机组是由锅炉、汽轮发电机和辅助大型单元发电机组是由锅炉、汽轮发电机和辅助设备组成的庞大的设备群。锅炉的产热、汽机的做功及设备组成的庞大的设备群。锅炉的产热、汽机的做功及发电机

2、的发电协调配合完成发电生产。由于其工艺流程发电机的发电协调配合完成发电生产。由于其工艺流程复杂，设备众多，管道纵横交错，有上千个参数需要监复杂，设备众多，管道纵横交错，有上千个参数需要监视、操作或控制，而且电能生产还要求有高度的安全可视、操作或控制，而且电能生产还要求有高度的安全可靠性和经济性，因此，大型机组的自动化水平受到特别靠性和经济性，因此，大型机组的自动化水平受到特别的重视。的重视。 单元制机组单元制机组热力发电过程热力发电过程N NT TP PT TH H最重要的控制系统最重要的控制系统 单元机组负荷控制系统单元机组负荷控制系统 燃烧控制系统燃烧控制系统 汽包水位控制系统汽包水位控制

3、系统1. 汽温控制系统汽温控制系统2 2 单元机组负荷控制系统单元机组负荷控制系统 负荷控制系统的控制任务是：在保持主汽压力负荷控制系统的控制任务是：在保持主汽压力P PT T稳定的前提下，紧密跟踪电网对机组负荷的要求。稳定的前提下，紧密跟踪电网对机组负荷的要求。 负荷对象特性：负荷对象特性：N Np pT TB BV Vs sN Np pT TB BG GpBpB(s)(s)G Gp p(s)(s)G GNBNB(s)(s)G GN N(s)(s)N Np pT TB BN Np pT TB B多变量对象多变量对象控制方案：控制方案：G GpBpB(s)(s)G Gp p(s)(s)G GN

4、BNB(s)(s)G GN N(s)(s)N Np pT TB BPIDPIDPIDPID1. 1. 锅炉跟踪方式（炉跟机）锅炉跟踪方式（炉跟机）特点：系统响应速度快，但机组稳定性差。特点：系统响应速度快，但机组稳定性差。锅炉锅炉汽机汽机机调机调炉调炉调P PT TN NB B2. 2. 汽机跟踪方式（机跟炉）汽机跟踪方式（机跟炉）G GNBNB(s)(s)G GN N(s)(s)G GpBpB(s)(s)G Gp p(s)(s)p pT TN NB BPIDPIDPIDPID特点：机组稳定性好，特点：机组稳定性好， 但系统响应速度慢。但系统响应速度慢。锅炉锅炉汽机汽机机调机调炉调炉调P PT

5、 TN NB B3. 3. 机炉协调方式机炉协调方式锅炉锅炉汽机汽机机调机调炉调炉调P PT TN NB BP PS SN N0 0G GpBpB(s)(s)G Gp p(s)(s)G GNBNB(s)(s)G GN N(s)(s)N Np pT TB BPIDPIDPIDPID以炉跟机为基础的双以炉跟机为基础的双向补偿协调控制系统向补偿协调控制系统3 3 燃烧过程的控制系统燃烧过程的控制系统燃烧控制的基本任务：燃烧控制的基本任务：（1 1）维持蒸汽压力稳定；）维持蒸汽压力稳定；燃料控制燃料控制（2 2）保证燃烧过程的经济性；）保证燃烧过程的经济性；送风控制送风控制（3 3）维持炉膛压力稳定；

6、）维持炉膛压力稳定； 引风控制引风控制 燃烧控制系统由三个子系统构成：燃烧控制系统由三个子系统构成：燃料控制、送风控制、引风控制。燃料控制、送风控制、引风控制。1. 1. 汽压调节对象的动态特汽压调节对象的动态特性性g gp pd dD Dp pT TB Bp pd dD Dp pT Tp pT TB BV Vs s自衡对象自衡对象2. 2. 燃料控制系统燃料控制系统 PI PIPIPIG Gp p(s)(s)G GD D(s)(s)P P0 0P PT TD DB BB B控制系统原理图控制系统原理图控制系统结构图控制系统结构图串级控制串级控制3. 3. 送风控制系统送风控制系统 PI PI

7、K KG Gp p(s)(s)V VB BV VV V控制系统原理图控制系统原理图控制系统结构图控制系统结构图比值控制比值控制4 4 锅炉给水控制系统锅炉给水控制系统1. 1. 动态特性动态特性w wD DH HH H非自衡，虚假水位非自衡，虚假水位气泡体积变化造成虚假水位气泡体积变化造成虚假水位2. 2. 单冲量控制单冲量控制H HW WD DGc(s)Gc(s)Gp(s)Gp(s)H HH H0 0+ +- -控制系统原理图控制系统原理图特点：结构简单，但虚假水位将导致系统振特点：结构简单，但虚假水位将导致系统振荡加剧。荡加剧。3. 3. 双冲量比值控制双冲量比值控制H HW WD D特点：可有效克服虚假水位，长时间特点：可有效克服虚假水位，长时间D D与与W W的的偏差将导致水位大偏差偏差将导致水位大偏差流量调节流量调节调节机构调节机构W WD D+ +- -控制系统原理图控制系统原理图K1K1K2K24. 4. 单级三冲量控制单级三冲量控制控制系统原理图控制系统原理图调节调节调节机构调节机构W WD D+ +- -K KW WGp(s)Gp(s)H HH H0 0K KH HK KD D特点：具有