第七章 单元机组协调控制系统

RB 1．失去送风机（53%） 3．失去引风机（53%） 5．失去煤层（24%） 7．失去炉水循环泵（53%） 2．失去锅炉给水泵（63%） 4．失去一次风机（53%） 6．失去闭式循环水泵（53%） RD 1．给水RD请求：任一给水泵达100%出力，且给水流量小于给水流量指令一定限值时； 2．燃料RD请求：燃料指令达100%，且实际燃料量低于燃料量指令一定限值时； 3．风量RD请求：送风机动叶达100%，且实际风量小于风量指令一定限值时； 4．炉膛负压RD请求：引风机动叶达100%，且炉膛压力高于设定一定限值时； 5．送风机RD请求：任一送风机接近喘振区时； 6．一次风机RD请求：任一一次风机接近喘振区时； 7．汽包水位RD请求：任一给水泵达满出力，且水位低于设定一定限值时。 1．燃料量已达100%； 3．引风机开度指令达最大； 5．汽轮机阀位指令达上限值； 7．燃料量小于指令过多； 9．风量低于指令过多； 11．炉膛负压太低； 1．两台送风机指令均至最小； 3．汽轮机阀位指令达最小； 5．炉膛负压过大； 7．燃料量小于指令过多； 9．总燃料量小于最小限值； 2．送风机开度指令达最大； 4．实发功率小于指令达到一定限值； 6．主蒸汽压力小于设定达一定限值； 8．送风机、一次风机能量超过限值； 10．UM自动时，N0大于或等于其高限值； 12．给水RD请求。 2．UM自动时，N0小于或等于低限值； 4．给水流量小于指令超过限值； 6．机组功率大于指令超过限值； 8．主蒸汽压力大于设定值超过限值； 10．两台汽动给水泵均至最小出力。 BI BD

2．RD指令

在协调控制方式下，若某些故障的间接指标值已经较大（例如，汽包水位比给定值低得太多）时，意味着情况严重，将形成RD指令，通过该指令迫使实际负荷指令下降，直至故障间接指标值不太严重为止，这样做是为了争取一定的时间来查找故障来源，以至消除。RD指令的变化速率一般控制在3%/min以内，并与间接指标值的大小成正比。此由可见，采用RD控制负荷是一种在机组故障尚不明确的条件下所采取的负荷控制措施。

在图7-5所示的LMCC中，是将RD和RB的速率信号引入一个高值选择器，在RD、RB分别发生时，高值选择器输出发生者的速率信号，并通过积分器形成发生者的负荷指令，然后经切换器T2选通作为LMCC输出的负荷指令N0；而在RD、RB同时发生时，高值选择器选择二者中变化速率较大者输出，以形成相应的负荷指令N0。

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第七章 单元机组协调控制系统

3．BI/BD指令

在协调控制方式下，若在改变负荷指令的过程中检测到故障的间接指标值（如给水指令与给水流量的偏差值）已较大时（一般比RD程度轻）将形成BI/BD指令，该指令将闭锁负荷指令向扩大故障的方向改变，防止故障的进一步扩大，而在非扩大故障方向上仍允许负荷指令的改变。BI/BD指令也是一种在故障不明确的条件下所采取的负荷控制措施。

第四节 机炉主控制器

机炉主控制器又称机炉主控制回路，它是由汽轮机主控制器（TM）和锅炉主控制器(BM)两部分组成。是机炉协调控制思想的具体体现之处。

一、机炉主控制器的功能

1．接受LMCC输出的负荷指令N。、机组实发电功率NE和机前主蒸汽压力偏差?P=P0-PT

信号，按着选定的基本控制方式（锅炉跟随，或汽轮机跟随方式），进行常规的反馈控制运算。

2．根据机、炉之间能量供求关系的平衡要求，在反馈控制的基础上，引入某种前馈控制，使机、炉之间能量在失去或刚要失去平衡时，及时按照机炉双方的特性采取前馈控制运算，以产生一种限制能量失衡在较小范围内的控制作用。这一功能是协调控制的核心。

3．根据不同的控制方式和前馈一反馈控制运算结果，发生适应外部负荷需求或满足机组运行要求的汽轮负荷指令NT和锅炉NB，以指挥各子控制系统的运算。

4．实现不同控制方式（如锅炉跟随、汽轮机跟随、协调控制等方式）之间的切换，控制方式的切换可根据机组的运行状况，手动或自动进行。

二、不同前馈方式的协调系统

机组的协调控制功能，是在基本的锅炉跟随（或汽轮跟随）控制方式的两个相对独立的反馈回路基础上，引入合适的前馈控制方式予以实现的。这是由于纯粹的“锅炉跟随”或“汽轮机跟随”控制都存在能量失衡严重的现象，其原因是它们仅依赖主蒸汽压力PT来维持机组或机组内部的能量平衡，而PT的恢复又具有较大的惯性。因此需引入前馈补偿信号，使机、炉两个相对独立的反馈控制回路彼此联系，且协调动作。

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第七章 单元机组协调控制系统

根据不同的前馈控制通道设计，有两种不同类型的协调控制系统。 1．按负荷指令间接平衡的协调控制系统

这类协调控制系统的特点是应用负荷指令信号N0来间接平衡机、炉之间的能量关系。其系统的结构原理如图7-7所示。图中符号说明参见附录一。

图7-7 按负荷指令间接平衡的协调控制系统原理图

图示系统描述的是一个以汽轮机跟随为基础的协调控制系统的主控制器，下面对其中的锅炉主控制器和汽轮机主控制器分别予以讨论。

（1）锅炉主控制器

当负荷指令N0改变时，通过输出锅炉负荷指令NB控制锅炉的各子控制系统，以适应N0的需求。由原理图可知，锅炉负荷指令NB的生成为：

1NB?K1N0(N0?NE)?(1?s)N0?K2(P0?PT) （7-1）

s式中：s——为微分算子（下同）

显然，系统中负荷指令N0的比例微分（1+S）N0是锅炉侧的一个前馈信号，在N0改变时，该前馈信号立即改变NB，使锅炉燃烧率等及时作出相应改变，其中的微分作用可使NB动态超前动作，以加速锅炉的负荷响应，补偿机炉之间对负荷响应速度的差异；锅炉侧的另一个前馈信号为主蒸汽压力偏差K2（P0-PT），它在稳态时为零，对NB无影响作用，而在动态时，该前馈信号可对NB作适当的修正。在前馈“粗调”的基础上，锅炉主控制器通过对负荷指令偏差信号的积分运算，可校正NB指令，即以反馈控制方式校正NE，最终使NE=N0。

（2）汽轮机主控制器

这里，汽轮机主控制器的作用是在主蒸汽压力信号PT发生变化时，通过输出汽轮机负荷指令NT控制汽轮机的DEH系统，调整汽轮机的进汽调节阀开度，以使PT稳定在给定值上。由系统原理图可知，在汽轮机主控制器中，PI调节器入口端信号为：

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第七章 单元机组协调控制系统

?PN?K3(PT?P0)?[(1?s)N0?NE] （7-2）

显然，系统中负荷指令的比例微分与实发电功率的差值信号[（1+S）N0-NE]是汽轮机侧的一个前馈信号，在N0（或NE）改变时，具有微分超前作用的前馈信号立即改变NT，去控制汽轮机进汽调节阀开度，以及时利用锅炉的蓄能快速响应负荷。可以认为，汽轮机侧的前馈信号是主蒸汽压力给定值P0的一个修正量，在N0变化时，可对P0进行动态修正，而当N0不变时，由式（7-2）有：

?PN?K3(PT?P0)?(N0?NE)?0

即： PT?[P0?（7-3）

上式说明，N0不变时，实际主蒸汽压力给定值为P0?1(N0?NE)]?0 K31(N0?NE)，系统仍可根据K3机组的负荷偏差（N0-NE）修正P0。若N0>NE，实际主蒸汽压力给定值低于设定的给定值P0，此时汽轮机主控制器发出的NT指令将对应着较大的进汽调节阀开度，以使NE上升；若N0

应该明确，上述系统保证机组在稳态时负荷偏差和主蒸汽压力偏差都为零，并非是由锅炉和汽轮机主控制器分别完成的，而是通过锅炉和汽轮机两个主控制器在动态过程中相互协调而共同完成的。

（3）系统分析

在这个系统中，负荷指令N0作为前馈信号平行地送至机、炉主控制器，使机炉同时改变负荷，保证了外部负荷的快速响应。但是，该系统在燃料发生内扰使锅炉燃烧率增加时，主蒸汽压力PT和实发电功率NE都将随之增加，其中PT比NE的响应要灵敏。因此，燃料扰

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