熱工自動(dòng)調(diào)節(jié)課程設(shè)計(jì)---直吹式300mw單元機(jī)組控制方案

1、<p><b>　　電廠熱工過程調(diào)節(jié)</b></p><p><b>　　課程設(shè)計(jì)</b></p><p>　　設(shè)計(jì)題目：直吹式300MW單元機(jī)組控制方案 </p><p>　　年級(jí)專業(yè)： 能源與動(dòng)力工程（本科） </p><p>　　學(xué)生姓名：

2、 </p><p>　　學(xué) 號(hào)： </p><p>　　指導(dǎo)教師： </p><p>　　時(shí) 間： 2014年11月25日 </p><p><b>　　目錄</b><

3、;/p><p>　　一、課程設(shè)計(jì)目的要求2</p><p>　　二、各系統(tǒng)工作原理簡述3</p><p>　　1、主控系統(tǒng)原理3</p><p>　　2、協(xié)調(diào)控制原理3</p><p>　　3、BF控制原理3</p><p>　　4、TF控制原理3</p><p>

4、;　　5、MC控制原理3</p><p>　　三、主控系統(tǒng)原理概述4</p><p>　　四、協(xié)調(diào)控制原理概述5</p><p>　　五、負(fù)荷分別控制原理概述9</p><p>　　六、單元機(jī)組控制方案設(shè)計(jì)13</p><p>　　1、控制方案方框圖13</p><p>　　2、汽輪

5、機(jī)控制器14</p><p><b>　　3、主要元件15</b></p><p><b>　　七、操作規(guī)程15</b></p><p>　　八、主要參考文獻(xiàn)18</p><p><b>　　課程設(shè)計(jì)目的要求</b></p><p><b&

6、gt;　　一、技術(shù)條件</b></p><p><b>　　1.單元機(jī)組控制</b></p><p><b>　　2.協(xié)調(diào)控制</b></p><p><b>　　3.BF控制</b></p><p><b>　　4.TF控制</b></

7、p><p><b>　　5.MC控制</b></p><p><b>　　二、編寫操作規(guī)程</b></p><p><b>　　三、簡述</b></p><p><b>　　1.主控系統(tǒng)原理</b></p><p><b>　

8、　2.協(xié)調(diào)控制原理</b></p><p>　　3.負(fù)荷分別控制原理</p><p><b>　　四、設(shè)計(jì)要求</b></p><p><b>　　1.控制系統(tǒng)方框圖</b></p><p>　　2.主要器件的型號(hào)、參數(shù)和廠商：如壓力轉(zhuǎn)換、P、I、D調(diào)節(jié)器，信號(hào)源等</p>

9、<p><b>　　3.編寫操作規(guī)程</b></p><p>　　五、完成時(shí)間：2014年12月29日</p><p>　　二、各系統(tǒng)工作原理簡述</p><p><b>　　1.主控系統(tǒng)原理</b></p><p>　　主控制系統(tǒng)用來接受外不符合要求指令，并發(fā)出使機(jī)爐調(diào)節(jié)系統(tǒng)協(xié)調(diào)動(dòng)作的

10、指令信號(hào)。</p><p><b>　　2.協(xié)調(diào)控制原理</b></p><p>　　主控系統(tǒng)和鍋爐、汽輪機(jī)各自的調(diào)節(jié)的系統(tǒng)總稱為協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)，它擔(dān)負(fù)著水、汽、煤、風(fēng)、煙等諸系統(tǒng)的主要過程變量的閉環(huán)自動(dòng)調(diào)節(jié)及整個(gè)單元機(jī)組的負(fù)荷控制任務(wù)。</p><p><b>　　3.BF控制原理</b></p><p

11、>　　鍋爐跟隨方式的基本工作原理是：由汽輪機(jī)調(diào)節(jié)機(jī)組的輸出電功率、鍋爐調(diào)節(jié)氣壓。</p><p><b>　　4.TF控制原理</b></p><p>　　汽輪機(jī)跟蘇方式的基本工作原理是：由鍋爐調(diào)節(jié)機(jī)組的輸出功率，汽輪機(jī)調(diào)節(jié)汽壓。</p><p><b>　　5.MC控制原理</b></p><p

12、>　　由操作員取代控制器，手動(dòng)改變鍋爐的主控指令Mb，調(diào)節(jié)機(jī)組的輸出功率，不接受任何外部的負(fù)荷要求之令，主控系統(tǒng)相當(dāng)于被切除。</p><p>　　三、主控系統(tǒng)原理概述</p><p>　　1.單元機(jī)組主控制系統(tǒng)的概念</p><p>　　大型機(jī)組負(fù)荷控制的首要任務(wù):保證機(jī)組出力適應(yīng)電網(wǎng)的負(fù)荷變化要求、維持機(jī)組 穩(wěn)定運(yùn)行。具體地說就是對(duì)外保證單元機(jī)組有較快的功

13、率響應(yīng)和有一定的調(diào)頻能力，對(duì) 內(nèi)保證主蒸汽壓力偏差在允許范圍內(nèi)。</p><p>　　2.主控制系統(tǒng)作用：</p><p>　　接受外部負(fù)荷要求指令，并發(fā)出使機(jī)爐調(diào)節(jié)系統(tǒng)協(xié)調(diào)動(dòng)作的指揮信號(hào)，稱其也稱負(fù) 荷自動(dòng)控制系統(tǒng)。</p><p>　　主控系統(tǒng)向機(jī)爐調(diào)節(jié)系統(tǒng)發(fā)出的指揮信號(hào)分別稱為汽輪機(jī)主控制指令Mt和鍋爐主 控制指令I(lǐng)機(jī)、爐主控制指令齔Mb分別代表了汽輪機(jī)調(diào)門開

14、度（或汽輪機(jī)功率）指 令和鍋爐燃燒率（及相應(yīng)的給水流量）指令。</p><p>　　3. 主控系統(tǒng)調(diào)節(jié)對(duì)象方框圖</p><p>　　主控系統(tǒng)調(diào)節(jié)對(duì)象方框圖</p><p>　　4.主控制系統(tǒng)調(diào)節(jié)對(duì)象的動(dòng)態(tài)特性</p><p>　?。?）主控制系統(tǒng)調(diào)節(jié)對(duì)象包括機(jī)、爐調(diào)節(jié)系統(tǒng)和單元機(jī)組，是一廣義調(diào)節(jié)對(duì)象，其 控制輸入量為鍋爐主控制指令吣和汽輪機(jī)

15、主控制指令Mt。</p><p>　?。?）對(duì)于鍋爐側(cè)，由于各調(diào)節(jié)系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)過程相對(duì)于鍋爐特性的遲延和慣性可忽略 不計(jì)，因此可假設(shè)它們配合協(xié)調(diào)，能及時(shí)跟隨主控制指令‘接近理想隨動(dòng)系統(tǒng)特性， 故有</p><p>　?。?）汽輪機(jī)側(cè)，如果汽輪機(jī)采用純液壓調(diào)速系統(tǒng),則主控制指令Mt就是調(diào)門開度指令 (Xt，即h=M7，。這樣，廣義調(diào)節(jié)對(duì)象的動(dòng)態(tài)特性不會(huì)改變。</p><p&

16、gt;　?。?）如果汽輪機(jī)采用功頻電液控制系統(tǒng)，則主控制指令Mt就是汽輪機(jī)功率指令。</p><p>　　MB擾動(dòng)下，P-的動(dòng)態(tài)特性近似為具有慣性的積分環(huán)節(jié)的特性，近似不變；M-擾動(dòng) 下，Pt的動(dòng)態(tài)特性近似為比例加積分環(huán)節(jié)的特性，Ne的動(dòng)態(tài)特性近似為慣性環(huán)節(jié)或比例 加慣性環(huán)節(jié)的特性。</p><p>　　四、協(xié)調(diào)控制原理概述</p><p>　　1.單元機(jī)組協(xié)調(diào)控制

17、系統(tǒng)的基本概念</p><p>　　常規(guī)的自動(dòng)控制系統(tǒng)是汽輪機(jī)和鍋爐分別控制。汽輪機(jī)調(diào)節(jié)機(jī)組負(fù)荷和轉(zhuǎn)速，機(jī)組負(fù)荷的變化必然會(huì)反映到機(jī)前主蒸汽壓力的變化，既機(jī)前主蒸汽壓力反映了機(jī)爐之間的能量平衡。主蒸汽壓力的控制由鍋爐燃燒調(diào)節(jié)系統(tǒng)來完成，燃燒調(diào)節(jié)系統(tǒng)一般又分為主蒸汽壓力調(diào)節(jié)系統(tǒng)、送風(fēng)氧量調(diào)節(jié)系統(tǒng)、爐膛負(fù)壓調(diào)節(jié)系統(tǒng)等子系統(tǒng)。隨著單元機(jī)組容量的不斷增大、電網(wǎng)容量的增加和電網(wǎng)調(diào)頻、調(diào)峰要求的提高以及自身穩(wěn)定（參數(shù)）運(yùn)行要

18、求的提高，常規(guī)的自動(dòng)調(diào)節(jié)系統(tǒng)已很難滿足單元機(jī)組既參加電網(wǎng)調(diào)頻、調(diào)峰又穩(wěn)定機(jī)組自身運(yùn)行參數(shù)這兩個(gè)方面的要求，因此必須將汽輪機(jī)和鍋爐視為一個(gè)統(tǒng)一的控制對(duì)象進(jìn)行協(xié)調(diào)控制。所謂協(xié)調(diào)控制，是指通過控制回路協(xié)調(diào)汽輪機(jī)和鍋爐的工作狀態(tài)，同時(shí)給鍋爐自動(dòng)控制系統(tǒng)和汽輪機(jī)自動(dòng)控制系統(tǒng)發(fā)出指令，以達(dá)到快速響應(yīng)負(fù)荷的目的，盡最大可能發(fā)揮機(jī)組的調(diào)頻、調(diào)峰能力，穩(wěn)定運(yùn)行參數(shù)。</p><p>　　單元機(jī)組在處理滿負(fù)荷要求并同時(shí)維持機(jī)組主要運(yùn)

19、行參數(shù)穩(wěn)定這兩個(gè)問題時(shí)，是將機(jī)爐作為一個(gè)整體來看待的。然而汽機(jī)、鍋爐實(shí)際上又是相對(duì)獨(dú)立的，它們通過各自的調(diào)節(jié)手段，如汽輪機(jī)調(diào)節(jié)閥開度、鍋爐燃燒率，滿足電網(wǎng)負(fù)荷的要求和保持機(jī)組的主要參數(shù)（主蒸汽壓力）穩(wěn)定但它們的能力不盡相同，差異較大，若在單元機(jī)組控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)中，充分考慮它們的差異，以及各自的特點(diǎn)，采取某些措施（如引入某些前饋信號(hào)、協(xié)調(diào)信號(hào)），讓機(jī)爐同時(shí)按照電網(wǎng)負(fù)荷的要求變化，接受外部負(fù)荷的指令，根據(jù)主要運(yùn)行參數(shù)的偏差，協(xié)調(diào)的進(jìn)行控制，

20、從而在滿足電網(wǎng)負(fù)荷要求的同時(shí)，保持主要運(yùn)行參數(shù)的穩(wěn)定。這樣的控制系統(tǒng)，稱為協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)。</p><p>　　協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)是由負(fù)荷指令處理回路和機(jī)爐主控制回路這兩部分組成。負(fù)荷指令處理回路接受中央調(diào)度所指令、值班員指令和頻率偏差信號(hào)，通過選擇和運(yùn)算，再根據(jù)機(jī)組的主輔機(jī)實(shí)際的運(yùn)行情況，發(fā)出負(fù)荷指令。機(jī)爐主控制回路除接受負(fù)荷指令信號(hào)外，還接受主蒸汽壓力信號(hào)，根據(jù)這兩個(gè)信號(hào)的偏差，改變汽輪機(jī)調(diào)節(jié)閥的開度和鍋爐的燃燒率。

21、如圖1-1所示： </p><p>　　2.協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)的任務(wù)及組成</p><p>　　協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)是當(dāng)機(jī)組負(fù)荷變化時(shí)協(xié)調(diào)機(jī)、爐間的關(guān)系，把汽輪機(jī)和鍋爐作為一個(gè)整體來控制，并通過鍋爐主控制器控制那些與機(jī)

22、組負(fù)荷直接有關(guān)的參數(shù)，如煤、風(fēng)、負(fù)壓、輔助風(fēng)擋板等。總之，它控制機(jī)組各項(xiàng)輸入與輸出之間的能量平衡和質(zhì)量平衡，不斷消除運(yùn)行中的各種擾動(dòng)，維持所要求的機(jī)組運(yùn)行參數(shù)，滿足電網(wǎng)對(duì)機(jī)組負(fù)荷的需求。具體可分下列幾個(gè)方面：</p><p>　　（1）接受電網(wǎng)總調(diào)的負(fù)荷自動(dòng)調(diào)度，參與調(diào)峰、調(diào)頻。</p><p>　?。?）保持鍋爐、汽輪機(jī)的能量平衡。大型火電機(jī)組均為單元制方式運(yùn)行，機(jī)組的能量輸入為鍋爐燃燒

23、率（燃料、送風(fēng)……），能量輸出為機(jī)組所帶的負(fù)荷（汽輪發(fā)電機(jī)組功率），機(jī)、爐間輸入/輸出能量平衡的指標(biāo)為汽輪機(jī)前壓力。</p><p>　?。?）協(xié)調(diào)鍋爐內(nèi)部燃料、送風(fēng)、引風(fēng)、給水……等各子系統(tǒng)的控制作用，以維持機(jī)組主要運(yùn)行參數(shù)，確保機(jī)組安全經(jīng)濟(jì)運(yùn)行。</p><p>　?。?）協(xié)調(diào)機(jī)組出力和主輔機(jī)設(shè)備的實(shí)際能力。在機(jī)組主、輔機(jī)設(shè)備能力受限制的異常工況下，控制系統(tǒng)為了適應(yīng)實(shí)際負(fù)荷需要，根據(jù)實(shí)

24、際可能限制或強(qiáng)迫改變機(jī)組負(fù)荷。這種功能也常稱為協(xié)調(diào)控制的連鎖保護(hù)功能。</p><p>　　協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)（CCS）是70年代開始采用的自動(dòng)化系統(tǒng)。目前，國內(nèi)外已廣泛采用，CCS性能對(duì)機(jī)組的運(yùn)行有著直接的影響。</p><p>　　廣而言之，單元機(jī)組的協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)包括從電網(wǎng)負(fù)荷要求改變到鍋爐、汽輪機(jī)根據(jù)各自的能力適應(yīng)負(fù)荷要求的所有自動(dòng)控制系統(tǒng)。例如對(duì)于一臺(tái)汽包爐的單元機(jī)組，協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)應(yīng)包括

25、對(duì)電網(wǎng)負(fù)荷要求信號(hào)的處理，汽輪機(jī)調(diào)節(jié)閥的控制系統(tǒng)，鍋爐的給水、燃燒、氣溫以及這些系統(tǒng)和各系統(tǒng)之間的協(xié)調(diào)配合和自動(dòng)保護(hù)等等。</p><p>　　因此，一個(gè)完善的協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)應(yīng)包括運(yùn)行良好的鍋爐、汽輪機(jī)的子系統(tǒng)和高一級(jí)的機(jī)組負(fù)荷主控制系統(tǒng)。</p><p>　　3.單元機(jī)組協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)的基本要求及特點(diǎn)</p><p>　　3.1單元機(jī)組協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)的基本要求</

26、p><p>　　1.機(jī)組并網(wǎng)運(yùn)行時(shí)，應(yīng)使機(jī)組滿足電網(wǎng)對(duì)機(jī)組負(fù)荷的要求，并具有較高的負(fù)荷適應(yīng)能力。同時(shí)，機(jī)組本身的運(yùn)行參數(shù)必須保持在允許的范圍內(nèi)。系統(tǒng)應(yīng)具有足夠的穩(wěn)定裕量和克服內(nèi)部擾動(dòng)的能力。在調(diào)節(jié)過程中，各調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)的動(dòng)作不應(yīng)過分頻繁，不致出現(xiàn)過分超調(diào)。</p><p>　　2.保證機(jī)組運(yùn)行安全。當(dāng)主機(jī)或主要輔機(jī)設(shè)備故障時(shí)，應(yīng)自動(dòng)采取相應(yīng)的措施，把故障限制在最小的范圍內(nèi)，保證設(shè)備安全的前提下，不

27、致使機(jī)組全停。負(fù)荷變更時(shí)，變更幅度和速度必須限制在安全允許的范圍內(nèi)。</p><p>　　3.對(duì)于允許滑壓運(yùn)行的單元機(jī)組，其協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)應(yīng)能滿足定壓和滑壓不同運(yùn)行方式的需要。</p><p>　　4.系統(tǒng)要方便于運(yùn)行人員的干預(yù)，保證任何一臺(tái)執(zhí)行器手動(dòng)、自動(dòng)切換的自平衡、無擾動(dòng)。</p><p>　　3.2單元機(jī)組協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)的特點(diǎn)</p><p&

28、gt;　　單元機(jī)組協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)是在常規(guī)機(jī)爐控制系統(tǒng)基礎(chǔ)上發(fā)展起來的，其主要特點(diǎn)包括以下幾個(gè)方面：</p><p>　?。?）系統(tǒng)結(jié)構(gòu)先進(jìn)。采用了遞階控制結(jié)構(gòu)，在局部控制級(jí)的基礎(chǔ)上引入了機(jī)爐協(xié)調(diào)級(jí)，把鍋爐，汽輪發(fā)電機(jī)組作為一個(gè)整體進(jìn)行控制。機(jī)爐協(xié)調(diào)控制器是一個(gè)多變量控制器。采用了前饋、反饋、補(bǔ)償以及變結(jié)構(gòu)控制等技術(shù)，充分利用了機(jī)爐動(dòng)態(tài)特性的特點(diǎn)，并充分地利用了機(jī)爐動(dòng)態(tài)特性方面的特點(diǎn)，克服系統(tǒng)內(nèi)部耦合和非線性特性。獲

29、得優(yōu)良的控制品質(zhì)。</p><p>　?。?）系統(tǒng)功能完善。除了正常工況下的連續(xù)調(diào)節(jié)之外，系統(tǒng)根據(jù)需要設(shè)計(jì)了一整套邏輯控制系統(tǒng)。包括實(shí)際功率給定邏輯，局部故障處理，運(yùn)行方式切換邏輯，以及顯示報(bào)警等，系統(tǒng)可根據(jù)實(shí)際需要和設(shè)備狀況，選擇不同的運(yùn)行方式，比如機(jī)跟爐，爐跟機(jī)，機(jī)爐協(xié)調(diào)方式；定壓運(yùn)行或滑壓運(yùn)行方式；固定功率輸出或可調(diào)功率方式。</p><p>　?。?）系統(tǒng)可靠性高。通過設(shè)置安全保護(hù)

30、系統(tǒng)和采取一系列可靠性措施，可獲得很高的系統(tǒng)可靠性。</p><p>　　綜上所述，目前廣泛應(yīng)用的單元機(jī)組協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)中，控制規(guī)律仍屬于經(jīng)典控制規(guī)律的范疇。系統(tǒng)分析設(shè)計(jì)與綜合的方法多采用多變量頻域法和常規(guī)的工程方法。</p><p>　　4.協(xié)調(diào)控制的基本原則</p><p>　　根據(jù)被控對(duì)象動(dòng)態(tài)特性的分析可知，從鍋爐燃燒率（及相應(yīng)的給水流量）改變到引起機(jī)組輸出電功

31、率變化，其過程有較大的慣性和遲延，如果只是依靠鍋爐側(cè)的控制，必然不能獲得迅速的負(fù)荷響應(yīng)。而汽輪機(jī)進(jìn)汽調(diào)節(jié)閥動(dòng)作可使機(jī)組釋放（或儲(chǔ)存）鍋爐的部分能量，輸出電功率暫時(shí)有較迅速地響應(yīng)響應(yīng)。因此，為了提高機(jī)組的響應(yīng)性能，可在保證安全運(yùn)行（即主蒸汽壓力在允許范圍內(nèi)變化）的前提下，充分利用鍋爐的蓄熱能力，也就是在負(fù)荷變動(dòng)時(shí)，通過汽輪機(jī)進(jìn)汽調(diào)節(jié)閥的適當(dāng)動(dòng)作，允許汽壓有一定波動(dòng)而釋放或吸收部分蓄能，加快機(jī)組初期負(fù)荷的響應(yīng)速度。與此同時(shí)，根據(jù)外部負(fù)荷請(qǐng)求

32、指令加強(qiáng)對(duì)鍋爐側(cè)燃燒率（及相應(yīng)的給水流量）的控制，及時(shí)恢復(fù)蓄能，使鍋爐蒸發(fā)量保持與機(jī)組負(fù)荷一致，這就是負(fù)荷控制的基本原則，也是機(jī)爐協(xié)調(diào)控制的基本原則。</p><p><b>　　5.協(xié)調(diào)控制方式</b></p><p>　　常見的機(jī)組協(xié)調(diào)控制方式有以下幾種方案：</p><p>　　(1)以鍋爐跟隨為基礎(chǔ)的協(xié)調(diào)控制方式</p>

33、<p>　　(2)以汽輪機(jī)跟隨為基礎(chǔ)的協(xié)調(diào)控制方式</p><p>　　(3)綜合型協(xié)調(diào)控制方式</p><p>　　五、負(fù)荷分別控制原理概述</p><p>　　1.單元機(jī)組負(fù)荷控制的特點(diǎn)</p><p>　　在單元機(jī)組的運(yùn)行過程中，引起被調(diào)量變化的原因是各種擾動(dòng)，而控制系統(tǒng)的任務(wù)則是要克服擾動(dòng)對(duì)被調(diào)量的影響，使被調(diào)量始終保持在生

34、產(chǎn)過程允許或希望的數(shù)值。</p><p>　　單元機(jī)組運(yùn)行過程中經(jīng)常出現(xiàn)的最主要的擾動(dòng)之一是外界電負(fù)荷的變化。當(dāng)電網(wǎng)負(fù)荷發(fā)生變動(dòng)時(shí)，就需要相應(yīng)地調(diào)整電網(wǎng)中運(yùn)行的發(fā)電機(jī)組的負(fù)荷，即相應(yīng)地改變汽輪機(jī)進(jìn)汽量，以調(diào)整汽輪機(jī)的輸出功率；相應(yīng)地改變鍋爐的燃燒率以及給水流量，以調(diào)整鍋爐的負(fù)荷。</p><p>　　如何快速地響應(yīng)外界負(fù)荷的需求，同時(shí)盡可能保持機(jī)組穩(wěn)定運(yùn)行始終是單元機(jī)組負(fù)荷控制的中心問題。

35、在鍋爐和汽輪機(jī)以母管制方式運(yùn)行時(shí)，當(dāng)某臺(tái)機(jī)組的負(fù)荷要求改變時(shí)，由汽輪機(jī)調(diào)節(jié)系統(tǒng)改變調(diào)節(jié)汽門的開度，以適應(yīng)負(fù)荷需要，并由各臺(tái)并列運(yùn)行鍋爐保證母管汽壓。在這種情況下，汽輪機(jī)負(fù)荷變化初期完全依靠鍋爐儲(chǔ)備能量的變化，而不是改變?nèi)紵逝c給水量。因此，當(dāng)汽輪機(jī)調(diào)節(jié)汽門動(dòng)作時(shí)，隨著輸出功率的變化，雖然母管汽壓也同時(shí)改變，但由于并列運(yùn)行鍋爐儲(chǔ)備能量相對(duì)較大，故汽壓變化較小。這就允許汽輪機(jī)和鍋爐在負(fù)荷變化時(shí)相對(duì)獨(dú)立地進(jìn)行調(diào)節(jié)。</p>&l

36、t;p>　　在單元機(jī)組運(yùn)行過程中，鍋爐和汽輪發(fā)電機(jī)組共同適應(yīng)外部負(fù)荷需要，也要共同保證內(nèi)部參數(shù)（主要是主蒸汽壓力）的穩(wěn)定。單元機(jī)組輸出功率與負(fù)荷要求是否一致反映了機(jī)組與外部電網(wǎng)之間能量供求的平衡關(guān)系；而主蒸汽壓力則反映了機(jī)組內(nèi)部鍋爐與汽輪發(fā)電機(jī)之間能量供求的平衡關(guān)系。只有鍋爐燃燒產(chǎn)生的熱能與進(jìn)入汽輪機(jī)的蒸汽帶走的熱能相平衡，主蒸汽壓力才能穩(wěn)定。因此，就單元機(jī)組的負(fù)荷控制而言，鍋爐和汽輪發(fā)電機(jī)是一個(gè)不可分割的整體，是一個(gè)聯(lián)合的被控對(duì)

37、象。</p><p>　　但是，鍋爐和汽輪發(fā)電機(jī)在影響外界負(fù)荷時(shí)的動(dòng)態(tài)特性存在很大差異。在單元機(jī)組內(nèi)部，鍋爐和汽輪機(jī)是相對(duì)獨(dú)立的對(duì)象，它們有各自的調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)。從控制負(fù)荷的角度看，它們的動(dòng)態(tài)特性很不一樣。鍋爐的動(dòng)態(tài)特性——從燃燒率的改變到鍋爐出口壓力的改變，慣性很大；而汽輪發(fā)電機(jī)組的動(dòng)態(tài)特性——從蒸汽量的改變到輸出功率的改變，慣性相對(duì)較小。即汽輪發(fā)電機(jī)負(fù)荷響應(yīng)快而鍋爐負(fù)荷響應(yīng)慢。所以單元機(jī)組內(nèi)外兩個(gè)能量供求平衡關(guān)系互

38、相制約，即外部負(fù)荷響應(yīng)性能與內(nèi)部運(yùn)行參數(shù)穩(wěn)定性之間存在固有的矛盾。反映在控制特性上，就是單元機(jī)組控制對(duì)象的兩個(gè)被調(diào)量——機(jī)組輸出功率和主蒸汽壓力的控制之間存在矛盾。根據(jù)這一特點(diǎn)，單元機(jī)組在實(shí)施負(fù)荷控制時(shí)，必須很好的協(xié)調(diào)機(jī)、爐兩側(cè)的控制動(dòng)作，合理地保持好內(nèi)外兩個(gè)能量供求平衡關(guān)系，以兼顧負(fù)荷響應(yīng)性能和內(nèi)部運(yùn)行參數(shù)穩(wěn)定兩個(gè)方面。具體來說，就是對(duì)外保證單元機(jī)組盡可能有較快的功率響應(yīng)和一定的調(diào)頻能力；對(duì)內(nèi)保證主蒸汽壓力偏差在允許范圍內(nèi)。當(dāng)然，主蒸

39、汽壓力的相對(duì)穩(wěn)定是機(jī)組穩(wěn)定運(yùn)行的標(biāo)志。機(jī)組只有運(yùn)行穩(wěn)定，才能有效控制負(fù)荷。所以，要保證主蒸汽壓力偏差在允許范圍內(nèi)的前提下，使機(jī)組的輸出功率盡快適應(yīng)電網(wǎng)負(fù)荷變化的需要，這就</p><p>　　2.單元機(jī)組負(fù)荷控制方式</p><p>　　單元機(jī)組負(fù)荷控制有下列三種基本方式：</p><p>　?。?）鍋爐跟隨的負(fù)荷控制方式</p><p>　

40、　圖2-1為單元機(jī)組鍋爐跟隨的負(fù)荷控制方式，簡稱BF方式。當(dāng)負(fù)荷要求P0改變時(shí)，首先改變汽輪機(jī)調(diào)節(jié)汽門開度，以改變汽輪機(jī)的進(jìn)汽量，使發(fā)電機(jī)的輸出功率PE迅速與負(fù)荷要求相適應(yīng)。當(dāng)汽輪機(jī)調(diào)節(jié)汽門開度變化的同時(shí)，鍋爐出口主蒸汽壓力PT隨即改變，通過汽壓調(diào)節(jié)器改變加入鍋爐的燃料量、送風(fēng)量，這種由汽輪機(jī)來控制機(jī)組的輸出功率，由鍋爐調(diào)節(jié)汽壓的方式也就是常規(guī)的機(jī)、爐分別控制方式。在負(fù)荷要求改變時(shí)，汽輪發(fā)電機(jī)組輸出功率的改變很大程度上依靠鍋爐的蓄熱。這

41、種控制方式機(jī)爐有明確的控制分工，即鍋爐控制主汽壓力，汽輪機(jī)控制機(jī)組負(fù)荷。因?yàn)殄仩t熱慣性大，汽輪發(fā)電機(jī)時(shí)間常數(shù)下，所以這種方式雖能較快適應(yīng)負(fù)荷，但汽壓變動(dòng)較大。在大型單元機(jī)組中，鍋爐的蓄熱能力相對(duì)減小，對(duì)于較小的負(fù)荷變化，在汽壓允許的變化范圍內(nèi)，充分利用鍋爐的蓄熱以迅速適應(yīng)負(fù)荷是有可能的，對(duì)電網(wǎng)的頻率控制也是有利的。但是，負(fù)荷需求變化較大時(shí)，汽壓變化就太大，會(huì)影響機(jī)組的正常運(yùn)行。</p><p>　　鍋爐跟隨的負(fù)荷

42、控制方式一般用于下列情況：</p><p>　?、佼?dāng)單元機(jī)組中的鍋爐設(shè)備正常運(yùn)行，機(jī)組的輸出功率受到汽輪機(jī)限制時(shí)；</p><p>　　②承擔(dān)變動(dòng)負(fù)荷的機(jī)組，鍋爐蓄能熱力較大時(shí)。</p><p>　　鍋爐跟隨的負(fù)荷調(diào)節(jié)方式也叫鍋爐跟隨汽輪機(jī)方式，由于這種方式機(jī)組負(fù)荷由汽輪機(jī)決定，所以又稱為汽輪機(jī)基本的負(fù)荷控制方式，簡稱TB方式。</p><p&g

43、t;　　圖2-1 鍋爐跟隨的負(fù)荷調(diào)節(jié)方式</p><p>　　(2)汽輪機(jī)跟隨的負(fù)荷控制方式</p><p>　　汽輪機(jī)跟隨的控制方式如圖2-2所示，簡稱TF方式。當(dāng)外界負(fù)荷需求突然增加時(shí)，給定功率信號(hào)P0增加，首先是鍋爐的控制信號(hào)增大，即功率控制器的輸出增大，增加燃燒率。隨著爐內(nèi)燃燒加強(qiáng)，主汽壓力P1聲高，為了維持主汽壓力不變，主汽壓力調(diào)節(jié)器輸出指令開大汽輪機(jī)調(diào)節(jié)汽門，增大汽</

44、p><p>　　圖2-2 汽輪機(jī)跟隨的負(fù)荷調(diào)節(jié)方式</p><p>　　輪機(jī)的進(jìn)氣量，以增加汽輪機(jī)發(fā)電機(jī)的輸出功率PE，使發(fā)電機(jī)輸出功率與給定功率PS逐步平衡。</p><p>　　這種控制方式機(jī)爐也有明確的控制分工，即鍋爐控制機(jī)組負(fù)荷，汽輪機(jī)控制主汽壓力。用控制汽輪機(jī)調(diào)節(jié)汽門開度來保持主汽壓力，主汽壓力變化小，這對(duì)鍋爐運(yùn)行的穩(wěn)定有利。但是汽輪發(fā)電機(jī)出力必須等待主汽壓

45、力升高后才能增加上去，由于鍋爐燃燒量輸送、燃燒及傳熱過程較大的滯后，而使機(jī)組輸出功率響應(yīng)有較大的滯后。</p><p>　　這樣，對(duì)發(fā)電機(jī)出力控制的反應(yīng)就比較慢，這對(duì)電力系統(tǒng)的負(fù)荷控制與頻率調(diào)整是不利的。</p><p>　　汽輪機(jī)跟隨的負(fù)荷控制方式一般用于下列情況：</p><p>　　①承擔(dān)基本負(fù)荷的單元機(jī)組；</p><p>　?、诋?dāng)新

46、機(jī)組剛投入運(yùn)行，經(jīng)驗(yàn)還不足時(shí)，采用這種方式可使機(jī)組運(yùn)行比較穩(wěn)定；</p><p>　?、郛?dāng)單元機(jī)組中汽輪機(jī)運(yùn)行正常、機(jī)組輸出功率受到鍋爐限制時(shí)，也可采用汽輪機(jī)跟隨的負(fù)荷控制方式。</p><p>　　汽輪機(jī)跟隨的負(fù)荷調(diào)節(jié)方式也叫汽機(jī)跟隨鍋爐 ，由于這種方式機(jī)組負(fù)荷由鍋爐決定，所以又稱為鍋爐基本的負(fù)荷控制方式，簡稱BB方式。</p><p>　　六、單元機(jī)組控制方案設(shè)

47、計(jì)</p><p>　　1、控制方案方框圖：</p><p><b>　　2、汽輪機(jī)控制器：</b></p><p>　　汽輪機(jī)主控器有三種控制方式可供選擇，即汽輪機(jī)跟隨方式，協(xié)調(diào)控制方式及手動(dòng)控制方式。PI3調(diào)節(jié)器對(duì)應(yīng)于機(jī)組的協(xié)調(diào)控制方式。PI4對(duì)應(yīng)于機(jī)組的TF方式，前兩種控制方式在自動(dòng)控制狀態(tài)下，可通過切換器T4進(jìn)行切換。TF方式是在鍋爐側(cè)

48、出現(xiàn)時(shí)故障時(shí)，主控制器所選擇的一種控制方式，這種控制方式下，汽輪機(jī)主控制的任務(wù)是維持主蒸汽壓力的穩(wěn)定，鍋爐主控制器的輸出MB作為前饋信號(hào)，來改善壓力控制效果，此時(shí)，MB是鍋爐主控制器處于手動(dòng)狀態(tài)下的輸出，由于主蒸汽壓力不同時(shí)，改變相同的進(jìn)氣調(diào)節(jié)閥開度，汽輪機(jī)功率的變化不同，因此，這里采用氣壓給定值P0對(duì)前饋信號(hào)MB進(jìn)行修正使P0較低時(shí)，增強(qiáng)前饋?zhàn)饔?，反之亦然?lt;/p><p>　　3、主要元件 型號(hào) 參數(shù) 廠商&

49、lt;/p><p><b>　　七、操作規(guī)程：</b></p><p>　　1、崗位正常操作，啟動(dòng)前檢查、正常啟爐、停爐。</p><p>　　2、檢查設(shè)備的電源、儀表、信號(hào)燈、指示開關(guān)、監(jiān)視器、控制臺(tái)是否處于初始狀態(tài),如果沒有調(diào)節(jié)至初始狀態(tài).</p><p>　　3、鍋爐機(jī)組啟動(dòng)前的檢查，檢查所有閥門，并置下列狀態(tài)：<

50、;/p><p>　　a.蒸汽系統(tǒng)：一道主氣門經(jīng)開關(guān)試驗(yàn)后啟動(dòng)，二到汽門關(guān)閉，二道主汽門疏水開啟；</p><p>　　b.給水系統(tǒng)：主給水門、給水旁路門放水開關(guān)閉，省煤器入口門關(guān)閉，省煤器在循環(huán)門開啟：</p><p>　　c.減溫水系統(tǒng)：冷凝器放水門關(guān)閉，減溫水主路門及旁路門關(guān)閉，事故減溫水門關(guān)閉，冷凝器冷卻水入口門關(guān)閉，出口門開啟，冷凝水分配集箱放水門關(guān)閉；<

51、/p><p>　　d.放水系統(tǒng)：連續(xù)排污門、事故放水門、定期排污總門、定期排污各分門應(yīng)關(guān)閉，定期母管疏水門用關(guān)閉；</p><p>　　e.疏水系統(tǒng)：各蒸汽疏水門開啟，省煤器疏水門、給水混合集箱疏水門、給水管路疏水門應(yīng)關(guān)閉；</p><p>　　f.蒸汽及爐水取樣應(yīng)開啟，汽包加藥門關(guān)閉；</p><p>　　g.汽包水位計(jì)的汽門、水門開啟，放水關(guān)

52、閉；</p><p>　　h.所有壓力表一次門，流量一次門，儀表取樣一次門，平衡容器一次門應(yīng)開啟；</p><p>　　i.全部空氣門開啟。</p><p>　　4、投入除氧器的準(zhǔn)備檢查：</p><p>　　a.檢查除氧器的信號(hào)，自動(dòng)裝置計(jì)各種表及完成、靈活，周圍應(yīng)清潔干凈；</p><p>　　b.除氧器水位應(yīng)保持

53、正常，除氧器至給水泵的門應(yīng)開啟；</p><p>　　c.除氧器的進(jìn)氣門、汽平衡門、水平衡門及放水門應(yīng)處于關(guān)閉狀態(tài)；</p><p>　　d.當(dāng)復(fù)水水質(zhì)合格后，開復(fù)水至除氧器水門。</p><p><b>　　5、投入：</b></p><p>　　a.當(dāng)符合增加至300KW，復(fù)水已收回即可；</p>&l

54、t;p>　　b.開二段抽氣管道疏水門時(shí)，開二段抽氣閥，當(dāng)暖管5分鐘后關(guān)疏水門；</p><p>　　c.慢開除氧器進(jìn)汽旁路們暖管3分鐘，繼續(xù)開進(jìn)汽門注意除氧器壓力變化，升壓應(yīng)緩慢些，不應(yīng)引起汽水沖擊現(xiàn)象，當(dāng)壓力接近0.02MPa，投入電動(dòng)調(diào)節(jié)，即慢開電動(dòng)調(diào)節(jié)進(jìn)汽門，逐關(guān)旁路門，完全由電動(dòng)控制即可；</p><p>　　d.將軟水旁路手調(diào)到為自動(dòng)調(diào)節(jié)；</p><p

55、>　　e.當(dāng)投入運(yùn)行正常時(shí)，壓力溫度已達(dá)到要求，壓力0.02MPa，溫度102~104，在穩(wěn)定30分鐘后，通知化學(xué)部門化驗(yàn)給水溶解氧是否合格，如果不合格，可少開一點(diǎn)除氧氣排氣門，如合格，可試關(guān)小除氧頭少許，總的要求既要給水溶解氧合格，也要嚴(yán)格控制排氣熱損失。</p><p>　　6、鍋爐給水泵的啟動(dòng)檢查：</p><p>　　a.接到班長啟動(dòng)通知，聯(lián)系電器測(cè)量電機(jī)絕緣合格后送上電源；

56、</p><p>　　b.檢查各壓力表，電流表應(yīng)處于全良好，并處于投入位置；c.各軸承油質(zhì)良好，油量充足；</p><p>　　d.盤動(dòng)靠背輪應(yīng)靈活，無卡住現(xiàn)象；</p><p>　　e.水泵壓蘭不傾斜，松緊適當(dāng)，并送上水封水與軸承冷卻水；f.出入口門，再循環(huán)門均在關(guān)閉位置。</p><p>　　7、鍋爐給水泵啟動(dòng)：</p>&

57、lt;p>　　a.開啟入口水門及再循環(huán)門，檢查入口壓力在0.2MPa左右；b.合上電機(jī)操作開關(guān)，注意電流表指示應(yīng)穩(wěn)在空載位置，水泵的出口壓力應(yīng)在高于6MPa左右；</p><p>　　c.再啟動(dòng)過程中，注意傾聽泵組內(nèi)各轉(zhuǎn)動(dòng)部件無磨察聲音，轉(zhuǎn)向是否正確，各軸承轉(zhuǎn)動(dòng)，溫度是否正常，壓蘭是否有過緊或過松現(xiàn)象，電機(jī)運(yùn)行是否正常；</p><p>　　d.檢查一切正常后，慢慢開啟出水門，根據(jù)電

58、流的增大情況關(guān)閉再循環(huán)門，全開出水門，電流穩(wěn)定在額定值；</p><p>　　e.在額定出力下全面檢查給水泵的運(yùn)行正常；</p><p>　　f.將聯(lián)動(dòng)開關(guān)投入聯(lián)動(dòng)裝置。</p><p><b>　　8、停運(yùn)：</b></p><p>　　a.接到指令后，做好停泵準(zhǔn)備，斷開聯(lián)動(dòng)開關(guān)；</p><p&g

59、t;　　b.關(guān)小出水門，根據(jù)出口壓力適當(dāng)開啟再循環(huán)，再全關(guān)出水門，注意電流應(yīng)降至空載的值；</p><p>　　c.斷開水泵操作開關(guān)，注意電流表指示到零，檢查轉(zhuǎn)子靜止后不翻轉(zhuǎn)；</p><p>　　d.停運(yùn)作為被聯(lián)動(dòng)；</p><p><b>　　e.停運(yùn)作為檢修。</b></p><p><b>　　9、鍋爐

60、啟動(dòng)：</b></p><p><b>　　鍋爐上水。</b></p><p><b>　　10、鍋爐點(diǎn)火：</b></p><p>　　a.點(diǎn)火前的檢查與試驗(yàn)；</p><p><b>　　b.點(diǎn)火操作。</b></p><p><b

61、>　　11、升溫升壓。</b></p><p>　　12、鍋爐工質(zhì)的調(diào)整；鍋爐燃燒的調(diào)整。</p><p><b>　　八、主要參考文獻(xiàn)</b></p><p>　　[1]劉吉臻.協(xié)調(diào)控制與給水全程控制.北京.中國電力出版社.1995：1-78</p><p>　　[2]李遵基.熱工自動(dòng)控制系統(tǒng).北京.

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