熱工自動調節系統及參數整定方法2023/2/3浙能技術研究院鄭渭建調節系統基本功能設計調節系統的調試與運行電廠典型調節系統設計和投運熱工自動品質及參數整定目錄調節系統的概念調節系統是指通過前饋和反饋作用對機爐及輔助系統的過程參數進行連續自動調節的閉環系統，包含過程參數的自動補償和計算、自動調節、控制方式無擾動切換、以及偏差報警等功能。發電廠的自動調節功能由模擬量控制系統（MCS）完成。模擬量控制系統按協調控制級、子回路控制級、執行級三級結構設計，分別實現機組的協調控制和自動發電功能、基礎自動系統自動調節功能、及設備驅動和人機交互功能。32023/2/3

調節系統軟、硬件設計的基本要求

1.信號采樣的基本要求信號采樣與掃描

模擬量輸入每秒至少掃描和更新4次；

數字量輸入每秒至少掃描和更新10次；

事故順序(SOE)輸入信號的分辨率為1毫秒；I/O模件精度

模擬量輸入信號(高電平)±0.1%，(低電平)±0.2%；

模擬量輸出信號±0.25%；信號的檢驗

開路、短路、熔絲熔斷、信號壞質量的自檢功能。42023/2/3

調節系統軟、硬件設計的基本要求

2.I/O配置應符合故障風險分散的原則I/O通道的資源分散

模擬量輸入模件A/D轉換器連接點數不超過8點；

每個模擬量輸出應有一個單獨的D/A轉換器；

每一路熱電阻輸入應有單獨的橋路；通道間的物理隔離

所有輸入、輸出通道及其工作電源，均應相互隔離；同類I/O信號分散配置

冗余配置的I/O信號應分別配置在不同的I/O模件上；

同類設備的I/O信號應分散配置在不同的I/O模件上。52023/2/3

調節系統軟、硬件設計的基本要求

3.重要參數的冗余和容錯設計62023/2/3重要的關鍵參數，應采用三重冗余變送器測量，如機組負荷、主蒸汽壓力、主蒸汽溫度、調節級壓力、汽包水位、汽包壓力、主給水流量、除氧器水位、熱井水位、爐膛負壓、二次風流量、一次風壓力等；僅次于關鍵參數的重要參數，應采用雙重冗余變送器測量，如過熱汽溫、再熱汽溫、給水溫度、給煤量、磨煤機一次風量、磨煤機出口溫度、加熱器水位、減溫水流量、凝結水流量、主機潤滑油溫、發電機氫溫等；不冗余參數，應有報警與聯鎖手動等功能；

調節系統軟、硬件設計的基本要求

72023/2/3三冗余切換的基本原則：自動選擇中值作為被控變量；其余變送器測得的數值，若與中值信號的偏差超過預先整定的范圍時，應進行報警；其余兩個信號與中值信號的偏差均超限報警時，則調節系統受影響部分應切換至手動；運行人員可在鍵盤上將三選中的邏輯切換至手動，而任選三個變送器中的某一個信號供自動調節用；信號間進行切換時應設置合理的速率限制；

調節系統軟、硬件設計的基本要求

82023/2/3雙冗余切換的基本原則：自動選擇平均值或小選值（如氧量）作為被控變量；兩個信號的偏差超出一定的范圍，則應有報警，并將受影響的調節系統切換至手動；運行人員可在鍵盤上將二選邏輯切換至手動，而任選兩個變送器中的某一個信號供自動調節用；信號間進行切換時應設置合理的速率限制；

調節系統軟、硬件設計的基本要求

對信號噪聲進行濾波處理采用一階慣性模塊濾波；采用速率限制模塊濾波；正常運行非調節信號壞質量時，應自動切換至設計值，以維持系統運行，并報警。4.整體負荷均衡與功能完整調節系統應劃分為若干子系統，子系統設計應遵守“獨立完整”的原則；重要系統間配置應考慮物理分散，分解故障風險；將鍋爐-汽輪機-發電機組作為一個單元整體進行控制。92023/2/3

調節系統軟、硬件設計的基本要求

5.自動調節回路的設計原則在自動控制范圍內，調節系統應能處于自動方式而不需任何性質的人工干預；任何部分運行方式的切換，均應平滑運行，不應引起過程變量的擾動，并且不需運行人員的修正；自動投入時不需進行手動平衡或對其偏置進行調整，不應引進任何驅動裝置控制的比例階躍；當兩個或兩個以上的驅動裝置控制同一個變量時，可分別單獨自動控制，在驅動裝置手動或自動方式的數量與組合變化時，切換應無擾，控制作用應恒定，過渡過程應平穩；102023/2/3

調節系統軟、硬件設計的基本要求

調節系統應有聯鎖保護功能，以防止調節系統的錯誤導致危險的動作；以下情況系統應切手動設定值與被控變量之間的偏差大；輸出信號與控制設備位置之間的偏差大；調節系統的被調量信號故障；

設定值生成回路的相關信號故障；驅動裝置指令輸出信號故障；用于控制的位置反饋信號故障；收到執行機構故障信號。

112023/2/3

調節系統軟、硬件設計的基本要求

在系統被閉鎖或超弛動作時，系統受其影響的部分應隨之跟蹤，在聯鎖作用消失后，系統所有部分應平衡在當前的過程狀態，并立即恢復其正常的控制作用；應對多驅動裝置的控制提供偏置調整(30%、70%調整門）。122023/2/3

操作界面與顯示信息

1.功能組顯示功能組顯示應可觀察某一指定功能組的所有相關信息；采用棒狀圖形式，或采用模擬M/A操作器面板的畫面，面板上應有帶工程單位的所有相關參數，并用數字量顯示出來；功能組顯示應包含過程輸入變量、報警條件、輸出值、設定值、回路標號、縮寫的文字標題、控制方式、報警值等。132023/2/3操作界面與顯示信息

2.調節回路的細節顯示細節顯示應可觀察以某一回路為基礎的所有信息；細節顯示畫面所包含的每一個回路的有關信息，應足夠詳細，以便運行人員能據以進行正確的操作；對于調節回路的操作面板，至少應顯示出設定值、過程變量、輸出值、運行方式、高/低限值、報警狀態、工程單位、聯鎖狀態、跟蹤信息、回路組態參數等調節參數。142023/2/3操作界面與顯示信息

3.趨勢功能趨勢畫面是調節系統調試與運行的重要監視手段；趨勢顯示是以標準趨勢元素，如描繪顯示趨勢的時間、幅值的網絡座標，以及需做趨勢的標簽名稱，當前標簽值等為基礎構成的特殊曲線；趨勢顯示的主要作用是通過趨勢元素把標簽在一定時間范圍內、一定間隔內數據變化用曲線繪制出來，為操作員提供可分析當前過程運行狀態等一系列有關的歷史數據，為熱工調試與維護人員提供分析調節系統狀態與調節品質的直觀曲線。152023/2/3

操作界面與顯示信息

系統應提供完整的趨勢功能，并且可以由操作員對趨勢功能特性進行設置。趨勢功能提供最小值、最大值、平均值、瞬時值等數據；

一個趨勢單元內至少應可在同一時間軸上，采用不同的顯示顏色同時顯示8個以上過程趨勢；趨勢功能提供最小值、最大值、平均值、瞬時值等數據；典型的趨勢操作功能一般包括：時間光標移動功能、修改變量范圍、全景顯示功能、縮放功能、X-Y圖形功能等。162023/2/3操作界面與顯示信息

4.報警功能調節系統應包含以下偏差報警：測量信號偏差報警（信號越限、信號故障、與設定值偏差大）；執行器偏差報警（反饋越限、指令故障、反饋故障、指令與反饋偏差大）；調節器偏差報警（調節器閉鎖、跟蹤、強制手動）；其他要求調節系統實現的偏差報警；偏差報警值應正確設定，報警輸出的開關量信號送至相應的報警顯示和控制保護回路。172023/2/3

重要參數的測量與修正

1.汽包水位測量與修正汽包水位測量采用位于汽包兩端的三個獨立的差壓檢測回路取中值的方案，水位變送器輸出用汽包壓力進行參數修正；水位測量裝置必須正確保溫；根據汽包內部結構、測量容器結構尺寸、鍋爐運行參數、變送器安裝位置等具體情況來確定變送器量程、補償函數，以達到精確測量水位的目的；182014-6-23重要參數的測量與修正

汽包水位測量原理單室平衡容器

2023/2/319目前最為常用的測量手段；

重要參數的測量與修正

雙室平衡容器

原理是通過蒸汽對正壓側水柱加熱來從物理上補償冷凝水柱的密度偏差；

在較早時期的中、小機組、未采用DCS的控制系統中使用較多。2014-6-2320

重要參數的測量與修正

汽包水位補償的軟件實現2023/2/321重要參數的測量與修正

2.主蒸汽流量的測量與修正汽輪機調節級壓力與主蒸汽流量成較好的比例關系；汽輪機第一級壓力通常采用三個獨立檢測回路（三個壓力變送器）取中值，再經主蒸汽溫度補償；2023/2/3DCS應用技術研討會22重要參數的測量與修正

3.總給水流量的測量與修正給水流量差壓法測量通常采用三個獨立檢測回路（三個差壓變送器）三取中；差壓變送器經開方與系數修正產生主給水流量，主給水流量還需經過給水溫度的修正，修正到工作溫度下的流量；主給水流量與各級過熱器噴水流量求和，最終產生總給水流量信號，用于汽包水位調節；各級過熱器減溫噴水流量應考慮適當的延時，已匹配噴水轉化為蒸汽的響應過程。232023/2/3

重要參數的測量與修正

4.燃料量的測量與修正總燃料量的測量是將總煤量加上燃油流量的換算值計算獲得的；燃油流量可根據設計熱值換算成相當煤量，或通過與負荷等共同的中間量進行比例換算，折算成燃料量；燃料量的修正直吹式制粉系統磨煤機啟停過程的煤量動態修正：

采用慣性環節進行簡單模擬，隨給煤機啟、停而產生或消失的邏輯信號控制回路的工作；242023/2/3重要參數的測量與修正

全工況函數修正：

通過邏輯回路，判斷給煤機正常啟動、磨煤機帶粉啟動、正常停運或緊急跳閘等不同工況，用計時功能模擬不同的管道流量與煤粉燃燒特性，實現較為準確的修正功能，通過合理選擇整定參數可以取得滿意的修正效果；252023/2/3

重要參數的測量與修正

262023/2/3重要參數的測量與修正

總燃料量信號的熱值修正：

燃料量的熱值修正又稱BTU校正，將實際測得的燃料量信號校正到對應熱值下的設計燃料量；

用積分調節器的無差調節特性來保持燃料量信號與鍋爐蒸發量之間的對應關系；

鍋爐蒸發量用經過給水溫度修正的蒸汽流量信號代表，經熱值修正后的燃料量信號作為鍋爐主控的煤量反饋信號；

鍋爐蒸發量和總燃料量信號之差經積分運算后，以0-100%對應0.8-1.2的對應關系，送到乘法器去作為燃料信號的修正系數。272023/2/3調節系統基本功能設計

重要參數的測量與修正

5.熱量信號的測量對于采用直接能量平衡策略的系統，還有一個特殊的信號需要測量，就是鍋爐的熱量信號；熱量信號是一個計算量，通常采用主蒸汽流量和汽包壓力微分之和作為熱量信號：

HR——熱量；

D——主蒸汽流量；

Pb——汽包壓力；

CK——鍋爐蓄熱系數2023/2/328調節系統基本功能設計

重要參數的測量與修正

6.總風量的測量與標定總風量由二次風量與各臺磨煤機的一次風量求和產生；風量變送器要考慮冗余，變送器的輸出經開方和溫度補償后將一、二次風量總加形成總風量送送風機控制；對于風量的測量，必須采用試驗的方法進行標定，測點前后的直管段長度與紊流情況對風量測量的準確性影響非常大，尤其是一次風測風裝置安裝位置的確定非常重要。292023/2/3

無擾切換原理與典型方式

1.單設備開環回路的手、自動切換M/A站在手動時，M/A站的偏置自動跟蹤輸入指令與輸出指令的差，輸入指令經偏置修正后與輸出指令保持相等；在M/A站投入自動后，偏置信號以一定的速率限制由操作員手動或邏輯自動切換為零；在切換瞬間，系統完全無擾。2023/2/330無擾切換原理與典型方式

2.單回路系統的手、自動切換在手動狀態下，PID輸出自動跟蹤M/A站的輸出，M/A站前后的信號完全相等；M/A站投自動時釋放PID控制，實現M/A站的無擾切換；2023/2/331無擾切換原理與典型方式

3.兩臺設備的站間平衡方式的無擾切換兩臺同類設備（A、B）接受同一控制器指令時，可以采用站間平衡方式實現信號的跟蹤與手、自動的無擾切換；當兩設備均處于手動時，PID輸出跟蹤兩設備M/A站輸出的平均值；任意M/A站投自動，PID釋放控制；當A站投入自動時，A站的偏置信號切換為跟蹤PID輸出與B站輸出的差；當兩臺設備均投入自動后，偏置信號將釋放由操作員平衡；2023/2/332無擾切換原理與典型方式

332023/2/3無擾切換原理與典型方式

站間平衡方式的切換過程

P=（A+B）/2

，。

A、B均手動：Δ=A-P，A=P+Δ=A，B=P-Δ=2P-A=B；

A手動、B自動：Δ=A-P，A=P+Δ=A；

B手動、A自動：Δ=P-B，B=P-Δ=B；

A、B均自動：Δ=A-P，Δ釋放手動；對于兩臺設備特性相同，且對象特性全程線性良好的設備，采用該方式有利于保持被調量穩定與系統快速平衡。2023/2/334

無擾切換原理與典型方式

4.兩臺及多臺設備的指令平衡方式的無擾切換所有設備均在手動時，PID輸出跟蹤所有設備輸出的平均值或最大值；任何設備手動時M/A站的偏置跟蹤本站輸出與PID輸出的差；任意一臺設備投入自動，則PID釋放控制；投自動的M/A站將偏置釋放，由操作員根據需要手動平衡，或自動以一定的速率限制切換至零；2023/2/335無擾切換原理與典型方式

該方式可以保證所有設備獨立實現無擾切換，利用閉環系統的快速調節補償偏置調整對被調量產生的擾動。2023/2/336無擾切換原理與典型方式

5.設定值的無擾切換對于操作員可變設定值的調節系統，應考慮在M/A站切手動時，令設定值自動跟蹤被調量，在系統投自動后，將設定值釋放給操作員調節。2023/2/337無擾切換原理與典型方式

對于定設定值或函數生成設定值的系統，應在M/A站手動時令設定值以偏置跟蹤方式跟蹤被調量，而當系統投自動后，將設定值經速率限制緩慢切至目標設定值。2023/2/338無擾切換原理與典型方式

對于上下級串聯系統，在下級M/A站手動時，應使上級系統的M/A站輸出跟蹤下級PID的被調量，保證系統的無擾切換；對于經過比例換算的系統，還需考慮反算邏輯，如通過氧量M/A站實現送風設定值跟蹤時，需將送風設定值的偏差比例反算為氧量M/A站的輸出值；無論何種設定值的切換方式，當系統處于自動狀態后，設定值變化本身必須設置速率限制，保證系統的平穩調節。2023/2/339無擾切換原理與典型方式

6.偏差過渡切換方式對于控制回路以外的模擬量信號的無擾切換，可以采用偏差過渡的無擾切換方式；通過將兩模擬量信號的差值在切換后以一定的速率緩慢切換至零來實現信號間的無擾切換。

2023/2/340變參數控制

對于不同的設備配比情況、不同的對象特性及不同的負荷范圍，均需考慮系統的變參數控制；對于燃料主控、給水控制、風機控制等系統，不同數量的設備自動運行，調節特性有很大不同；而對于負壓控制、汽溫控制、給水控制等系統，在不同的負荷與汽壓范圍內，其對象特性的差異也非常大；不同負荷下，煙氣比容隨爐膛熱負荷變化而變化，因此需對應不同負荷段引風機的調節參數做變比例設置；2023/2/341變參數控制

隨著負荷與汽壓變化，過熱器出口對進口汽溫的對象特性發生改變，因為在不同壓力下，比熱隨溫度變化是非線性的，過熱器入口蒸汽改變相同溫度，出口溫度改變的幅度是不同的：

假設壓力為18MPa、入口溫度470℃、出口溫度540℃這種工況，進、出口蒸汽比熱分別是3.456與2.907；入口溫度升高1℃，焓增加了3.456KJ/Kg，反應到出口時，溫度增加為3.456/2.907即1.19℃；同樣溫度條件下，在壓力為12MPa時，比熱分別是2.813與2.591，則入口溫度升高1℃，焓增加2.813KJ/Kg，而出口溫度只增加2.813/2.591即1.08℃

不同汽壓下，汽溫對象特性改變了10%

。2023/2/342調節系統基本功能設計

變參數控制

隨著負荷與汽壓變化，減溫水調節閥前后差壓發生變化，引起噴水閥流量特性的改變，汽溫系統的調節特性也將發生相應的改變；隨著負荷與汽壓變化，給水泵的流量特性發生非線性改變，需對給水調節系統采用變參數予以修正；對于噴水減溫閥還因閥位不同導致流量特性不同，可采用拋物線函數進行變參數修正。2023/2/343調節系統基本功能設計

自動調節回路的基本方式

1.單回路控制方式通過PID調節器實現閉環調節的簡單回路控制，實現的功能單一，一般適用于對象簡單，響應較快，重要性較低的過程控制；包含PID調節器、M/A操作站、設定值、測量值、指令輸出、位置反饋、手動聯鎖、指令跟蹤等基本元素；是自動調節的基本方式，在電廠過程控制中數量最多，應用最廣。2023/2/344

自動調節回路的基本方式

2.串級控制方式針對大遲延或強內擾控制系統采用的對象分解、分級控制的控制方式；將系統中的相對快速的中間變量形成快速平衡的內回路，提高響應速度，快速消除內擾，然后在此基礎上利用外回路實現被調量的最終控制；當內回路的輸出受到調節限值限制或其他原因而阻塞時，外回路應同步受限，防止積分飽和現象的發生；在水位和汽溫控制中應用較為普遍。2023/2/345

自動調節回路的基本方式

3.導前微分控制將導前信號微分后引入調節器以使調節器作出提前響應，一般應用于汽溫與給水控制；通過對控制系統傳遞函數的等效變換，可以將導前微分控制等效為串級控制：等效主調節器為PI作用，比例帶為微分增益Kd，積分時間為微分時間Td；

等效副調節器當Td>Ti時，具有比例積分性質；當Td<Ti時，具有比例微分性質；Td=Ti時，具有純比例性質。2023/2/346

自動調節回路的基本方式

4.三沖量控制針對容器水位控制中工質直接平衡的特性采取的特殊控制方式；引入一定比例的前饋信號使系統的調節量在動態關系上形成一種直接的平衡，在一定程度上對調節過程實現解耦，加強系統在動態變化中克服擾動的能力；在汽包水位、除氧器水位控制中普遍采用。2023/2/347

方向閉鎖與超弛保護

1.調節系統方向性閉鎖保護功能協調系統在重要參數控制偏差大或設備受限時將分別對單元主控、鍋爐主控、汽機主控及滑壓設定值進行增減閉鎖，如負荷、汽壓、燃料量、風量、負壓、水位及給水流量、一次風壓等系統；爐膛壓力高/低時將對送、引風機動/靜葉調節實行開/關閉鎖；燃料量和風量交叉限制，保證升負荷時先加風、后加煤，減負荷時先減煤，后減風的控制原則的實現；2023/2/348

方向閉鎖與超弛保護

2023/2/349

方向閉鎖與超弛保護

防積分飽和閉鎖串級控制中內回路受限，應閉鎖外回路指令在該方向上的進一步變化；單級控制中M/A站指令受限時，應閉鎖PID指令在該方向上的進一步變化；其他因被調量越限要求調節系統實現的方向性閉鎖，如水箱水位高閉鎖進水調節閥開等。2023/2/350

方向閉鎖與超弛保護

2.調節系統超馳控制保護功能CCS負荷指令迫增/迫降，重要參數偏差達一定幅度、一定時間后啟動該保護調節功能；爐膛壓力防內爆超馳保護控制，在鍋爐MFT時啟動該功能；2023/2/351方向閉鎖與超弛保護

軸流風機喘振超弛保護控制，通過風機出口壓力與喉部流量的比能計算與風機特性曲線比較產生喘振信號，觸發系統迫降，或將喘振風機控制葉角關至20%以下，退出工作；汽機跳閘時除氧器壓力超馳控制，提高壓力設定值，防止由于除氧器壓力突然下降，而引起給水前置泵和啟動給水泵汽蝕損壞；其他聯鎖邏輯要求調節系統實現的超馳控制保護功能。2023/2/352

調節系統無擾切換試驗

控制方式無擾動切換試驗主要包含以下內容：測量參數三選中、二選平均功能的切換；AGC遠方/就地控制方式的無擾動切換；CCS的協調控制方式、鍋爐跟隨控制方式、汽機跟隨控制方式之間的無擾動切換；MCS所有手動/自動方式之間的無擾動切換；給水、除氧器水位調節系統單/三沖量控制方式之間的無擾動切換；其他要求調節系統實現的無擾動切換。在滿足切換條件的情況下，調節系統在各種控制方式之間進行切換時，不應對調節系統產生任何擾動。2023/2/3DCS應用技術研討會53調節系統的調試與運行

主要系統典型對象特性試驗

1.過熱蒸汽溫度動態特性試驗試驗內容主要包括二級減溫水擾動下主蒸汽溫度、二級導前汽溫動態特性，一級減溫水擾動下中間點溫度、一級導前汽溫動態特性等；試驗宜分別在70%和100%兩種負荷下進行，每一負荷下的試驗宜不少于兩次；置減溫控制于手動控制方式，在機組運行工況穩定情況下，手動一次關小（階躍）減溫水調節閥開度，幅度以減小（開大）10%減溫水流量為宜，記錄主汽溫度變化情況，待主汽溫度上升（下降）并穩定在新值時結束試驗。2023/2/354

主要系統典型對象特性試驗

2.再熱蒸汽溫度動態特性試驗試驗內容主要包括擺動燃燒器傾角或尾部煙道控制擋板擺動下的再熱蒸汽溫度動態特性、再熱器減溫水擾動下的再熱蒸汽溫度動態特性；試驗宜在70%和100%兩種負荷下進行，每一負荷下的試驗宜不少于兩次。2023/2/355主要系統典型對象特性試驗

3.減溫水調節門特性試驗在機組運行工況穩定時，手動單方向間斷地開大減溫水調節閥，每次以10%幅度為宜，直至調節閥全開；然后再以同樣方式關小，直至全關；每次減小或開大操作都必須待流量穩定后進行；試驗中，若出現減溫水流量過大可能使汽溫低于允許范圍時，為了保證機組的安全，應改為在不同運行工況按上述方法分段進行特性試驗；為了防止過熱汽溫超越允許范圍，試驗過程中應加強監視，發現汽溫越限嚴重或失控應立即中止試驗，并將閥門開度迅速恢復至試驗前位置直至參數穩定。2023/2/356主要系統典型對象特性試驗

4.汽包水位動態特性試驗保持機組負荷穩定、鍋爐燃燒率不變,給水控制置手動，手操并保持在預定的下限水位穩定運行2min左右；一次性快速改變給水調節門開度，使給水流量階躍增加15%額定流量左右,保持不變，記錄試驗曲線；待水位上升到預定的上限水位附近，手操并保持在上限水位穩定運行；一次性快速改變給水調門開度，使給水流量階躍減小15%額定流量左右，保持其擾動不變，記錄試驗曲線；待水位降到下限水位附近結束試驗。2023/2/357主要系統典型對象特性試驗

5.電動給水泵與汽動給水泵特性試驗對給水泵在不同轉速(調速泵勺管位置開度)下的給水出口壓力和給水流量關系特性進行試驗；液力耦合器的調速范圍應達到25％～100％，汽動給水泵的調節范圍應按給水泵汽輪機確定的調速范圍設定為0％～100％。液壓調速泵勺管位置開度和反饋信號、汽泵轉速指令與轉速反饋應為線性關系，其回程誤差應不大于2％。在調速范圍內，泵出口給水壓力和給水流量特性應符合制造廠的技術要求。2023/2/358主要系統典型對象特性試驗

6.一次風門風量特性試驗一次風門風量特性試驗宜在磨煤機系統冷態通風試驗中進行；手動單方向間斷地開大磨煤機一次風流量調節檔板，每次以10%幅度為宜，直至調節檔板全開；然后再以同樣方式關小，直至全關；每次減小或開大操作都必須待流量穩定后進行。在磨煤機運行工況下，宜選擇在磨煤機啟動時暖磨、停運時清磨階段進行；其他情況，可以按上述方法分段進行開度-流量的檢查，但不宜進行全程一次風流量特性試驗。2023/2/359主要系統典型對象特性試驗

7.負荷、汽壓動態響應特性機組負荷、汽壓對汽機調門的響應特性試驗：保持鍋爐燃燒率(燃料量和風量)不變，階躍(快速)改變汽機調門開度，記錄負荷和主汽壓力的變化。機組負荷、汽壓對燃燒率的響應特性試驗應包括定壓和滑壓兩種運行方式，分別進行鍋爐燃燒率階躍擾動，記錄試驗曲線；定壓運行方式應分別在60%、90%負荷段進行，為了保持主汽壓力不變應投入主汽壓力自動；滑壓運行方式應在70%～80%負荷段進行，置汽機調門為手動保持其開度不變。2023/2/360調節系統擾動試驗與品質要求

調節系統一般通過定值擾動與負荷擾動兩種方式來實現參數調試與品質考核。通過定值擾動的方法對調節器參數進行細調，再通過負荷擾動對特性進行驗證和優化；在擾動試驗中的廣義上的負荷擾動，不僅僅指機組的負荷發生變化，還指調節系統相關變量的外部擾動對系統調節品質的影響，如一次風壓調節系統中，系統克服總一次風流量擾動的能力；通過試驗需要使調節系統達到以下品質要求：2023/2/361調節系統擾動試驗與品質要求

2023/2/362機組各主要被調參數的動態穩態品質指標.pdf

調節系統的投運

調節系統投運時，必須注意判斷調節變量與被調量的對應關系，投入后發現異常應立即恢復系統初始狀態；對于函數生成定值的調節系統，須判斷設定值與被調量的偏差情況，如系統未設計跟蹤，則應將被調量手動調節至設定值附近，方可投入自動；調節系統的運行監視應充分利用趨勢畫面，并善于對系統的變化趨勢作出正確判斷；2023/2/363調節系統的調試與運行

調節系統的投運

對于長周期、大遲延的調節對象，應采取調一調，等一等的策略，摸清對象特性，投運前必須等待系統調節趨勢平穩后，記住驅動裝置的對應位置，投入后注意等待，不急于干預或干預過量。系統自動投運后，應對偏置進行正確調整，如對于多臺給煤機這樣的多輸出控制系統，各臺給煤機接受的是同一個控制指令，而給煤機特性的差異使實際出力有所不同，操作員應利用偏置平衡各臺給煤機的負荷或根據需要調整各臺給煤機的負荷分配。2023/2/364電廠典型調節系統設計和投運

全程給水系統

汽包鍋爐的給水調節系統是指：由啟動給水泵出口旁路調節門、電動調速給水泵和汽動調速給水泵（或者由給水泵出口調節門、定速給水泵）組成的單/三沖量給水調節系統、給水泵最小流量再循環調節系統；汽包水位控制系統一般設計為全程控制系統，鍋爐負荷從0～100%均能實現汽包水位的自動控制；為適合機組的各種運行方式，汽包水位控制系統設計為高可靠性的多回路變結構控制系統，三臺泵的轉速加上電泵出口旁路閥組成多種不同的控制組合，實現全程、全工況的給水控制。2023/2/3DCS應用技術研討會65

全程給水系統

旁路閥單沖量控制：機組在啟動和低負荷時，由一臺電動給水泵向鍋爐供水，這時給水控制系統按單沖量調節方式工作，電動給水泵控制電泵出口與汽包的壓差，用給水旁路閥調節給水流量，以保持一定的汽包水位；電動給水泵轉速單沖量控制：當旁路閥開度達到某一定值（80％～90％）時，控制系統自動切換到電動給水泵轉速控制汽包水位，當鍋爐負荷達到一定值時，主閥自動打開，但這時仍為單沖量調節方式；給水泵轉速三沖量控制：當鍋爐負荷升高到某一定值（例如25％）時，系統自動切換到三沖量調節方式，并需進一步啟動一臺汽動給水泵；2023/2/366電廠典型調節系統設計和投運

全程給水系統

在正常運行時，兩臺汽動給水泵運行，汽包水位由汽動給水泵轉速控制，為三沖量調節方式；在中間過程會出現短時間的汽泵與電泵并列自動運行的工況（這種工況在一臺汽泵檢修時會長期出現），通過不同指令的配比回路與流量自動平衡回路，可以保證系統高品質穩定運行。指令的配比回路根據各臺給水泵的指令、轉速對應關系及轉速、流量特性，針對不同的并列組合，以不同的系數或函數分配總給水指令，保證各給水泵在指令變化過程中的協調一致，防止發生搶水現象；流量自動平衡回路以純積分環節構成，按各給水泵的容量配置平衡各泵的給水流量2023/2/367電廠典型調節系統設計和投運

全程給水系統

超臨界機組的給水控制焓控制：相應于鍋爐負荷的分離器出口目標焓值經過溫度控制器的修正就產生了分離器出口的整定焓值。而爐膛出口焓控制正是分離器出口整定焓值與實際焓值之差的一個比例加積分控制；溫度控制：溫度控制器通過修改分離器出口的整定焓值來維持一級減溫器的目標溫降；最終，蒸汽溫度控制要求建立正確的燃料給水比，溫度控制器通過對分離器出口整定焓值進行修正使一級減溫器的溫降達到目標值。2023/2/368電廠典型調節系統設計和投運

汽溫控制系統

汽溫調節系統包括過熱汽溫控制、再熱汽溫控制、再熱危急噴水控制三部分；主蒸汽溫度調節系統一般采用串級調節系統控制各級噴水減溫閥，系統引入焓值計算回路作為主調節器的前饋信號，焓值信號經過總風量、尾部煙道檔板指令、火焰位置以及增減負荷過程中鍋爐過/欠燃因素影響的校正，產生入口溫度的期望值，該值還受當前壓力下的飽和溫度限制；外回路的輸出信號有防大幅波動限制功能，是一種限值隨動防積分飽和功能，使調節系統可在所有負荷工況下自動控制：2023/2/369電廠典型調節系統設計和投運

汽溫控制系統

2023/2/370汽溫控制系統

再熱汽溫通過尾部煙道檔板或燃燒器擺角控制，再熱噴水控制是在煙道檔板或燃燒器擺角故障或能力不足時參與再熱汽溫的控制；再熱噴水控制設定值由尾部煙道檔板（燃燒器擺角）調節系統的設定值給出，當煙道檔板自動時，設定值疊加一個檔板指令函數的正偏差，系統處于備用；而當煙道檔板處于手動或自動而指令到最小時，則由噴水系統調節再熱器出口溫度在正常設定值附近。除了常用的串級調節方式外，汽溫控制系統還有導前微分和相位補償兩種控制策略，相位補償控制是通過辨識過熱器進出口溫度的相位差與幅值比例，控制入口汽溫以實現對出口溫度的調節。2023/2/371電廠典型調節系統設計和投運

燃燒控制系統

燃燒自動調節系統包括燃料主控及BTU校正回路、爐膛壓力控制、風量氧量控制（送風機動葉風量控制/二次風門風量控制、風箱與爐膛差壓控制/二次風壓控制、氧量校正、燃料風控制、燃盡風控制）、一次風壓控制、磨煤機控制（直吹式制粉系統一次風量控制/中儲式制粉系統鋼球磨煤機入口風壓控制、出口溫度控制、給煤量控制）等自動調節系統；2023/2/372電廠典型調節系統設計和投運

燃燒控制系統

燃料主控與BTU校正回路：

燃料主控實現對投入自動的給煤機的指令分配，是快速平衡回路，該回路的設定值由鍋爐負荷指令經給水溫度校正后，經風煤交叉限制得出，調節器比例帶根據給煤機自動投入臺數自動進行調整；BTU校正系統由主汽流量、汽包壓力微分量組成的熱量信號經給水溫度偏差修正動態地對實際給煤量進行校正，但當負荷變化率過大時，BTU校正系數將保持原值，直至負荷穩定后繼續調節。2023/2/373電廠典型調節系統設計和投運

燃燒控制系統

總風量與氧量修正系統：總風量調節系統通過控制送風機動葉調節鍋爐總風量，設定值由鍋爐負荷指令導出，經風煤交叉限制和氧量校正，控制送風機動葉開度；控制器的調節參數對應送風機自動運行的臺數自動進行調整，兩臺風機同時自動運行時，操作員可通過加偏置手動分配兩臺風機的出力，也可通過電流平衡回路自動平衡。

2023/2/374電廠典型調節系統設計和投運

燃燒控制系統

氧量修正及風煤比例調節系統通過修正送風機風量控制設定值調節鍋爐氧量狀況及風煤比例；氧量設定值由鍋爐負荷指令導出，并由操作員在手操站上加偏置，輸出改變送風量指令的系數；在負荷變化率過大的情況下，系統自動將PID控制偏差切換為0，鎖定氧量校正系數，待負荷相對穩定后釋放控制。2023/2/375電廠典型調節系統設計和投運

燃燒控制系統

爐膛負壓控制系統：爐膛壓力調節回路以送風機平均指令或總風量作為前饋，使調節系統預先作出響應，減少爐壓波動；系統有自動增益修正，以對運行風機數量的變化進行補償；當爐膛壓力低于一定限值時閉鎖引風機動葉開大，高于某一限值時閉鎖引風機動葉關小，方向閉鎖位于站的下游，以提高保護動作的優先級；在MFT工況下，將觸發防內爆超弛功能，維持爐壓正常。2023/2/376電廠典型調節系統設計和投運

燃燒控制系統

一次風壓力控制系統：一次風壓力控制系統為一單回路調節系統，控制系統的測量值為一次風母管與爐膛的差壓，設定值為鍋爐負荷或總煤量的函數；一次風機入口檔板指令也作為改變風量的前饋信號，磨煤機總的一次風流量則被引入一次風壓力控制系統作為前饋信號；系統有自動增益修正，以對運行風機數量的變化進行補償；空預器出口一次風壓低將聯鎖一次風機入口檔板閉鎖減。2023/2/377燃燒控制系統

磨煤機控制系統：磨煤機控制系統包括磨煤機風量控制系統和磨煤機出口溫度控制系統；由于磨煤機冷、熱風門的配置不同，因而有不同的磨煤機風量和出口溫度的控制策略：每臺磨煤機配有冷風、熱風調節風門和總風調節門，用總風調節門控制磨煤機的風量，用冷風調節風門和熱風調節門共同(差動方式)控制磨煤機出口溫度；每臺磨煤機只配置冷風調節門和熱風調節門，根據管道布置方式的不同，分別控制磨煤機一次風流量和出口風粉溫度。2023/2/378

輔助設備控制系統

輔助設備自動調節系統包括除氧器水位、壓力、加熱器水位、凝汽器水位、軸封壓力、凝結水再循環流量控制及其他單回路自動調節系統等；其他單回路自動調節系統一般包括空預器冷端溫度控制、凝結水再循環流量控制、燃油壓力控制、輔助蒸汽溫度控制、暖風器疏水箱水位控制、密封風濾網差壓控制、閉式水壓力控制、閉式水溫度控制、閉式水膨脹水箱水位控制、汽機潤滑油溫控制、發電機定冷水溫度控制、發電機氫溫控制、發電機密封油溫控制、電泵工作油溫控制、汽泵潤滑油溫控制等自動調節系統。2023/2/379電廠典型調節系統設計和投運

輔助設備控制系統

除氧器壓力控制系統：除氧器壓力控制分定壓與滑壓兩個階段進行；在機組啟動期間，除氧器壓力為定值控制，控制輔助蒸汽調節閥，以維持除氧器壓力；當四段抽汽壓力隨負荷升至某值時，除氧器改由四段抽汽供汽，并隨負荷滑壓運行，這時調節器設定值跟蹤疊加一定裕量的除氧器壓力值，輔汽至除氧器調節閥自動關閉；汽機跳閘時，除氧器壓力調節系統恢復工作，維持汽機跳閘前的除氧器壓力，然后由操作員手動或按時間函數逐漸衰減設定值，防止由于除氧器壓力突然下降，而引起給水前置泵和啟動給水泵汽蝕損壞。2023/2/380電廠典型調節系統設計和投運

輔助設備控制系統

除氧器水位控制系統在啟動和低負荷運行期間，采用單沖量方式控制除氧器水位，正常負荷運行時，切換至除氧器水位、凝結水流量與總給水流量三沖量控制，通過維持進出除氧器的工質平衡使除氧器水位保持穩定；常規機組在主凝結水管路上設計兩只并聯的調節閥門，通流量分別為30%和70%最大凝結水量。在小流量時，用小閥控制；控制器輸出達30%時，小閥開足，大閥開始開啟，隨后小閥維持全開或緩慢關閉，這樣用大小兩只閥分段控制以提高調節系統的可控性；

2023/2/381電廠典型調節系統設計和投運

輔助設備控制系統

為了確保除氧器水位調節全過程的穩定，保持系統流量特性的線性度，對兩閥的平滑過渡方案要求較高。一般采用以下三種切換策略：調節偏差互鎖：兩個閥門分別采用獨立的調節回路控制，小閥接近全開、大閥接近全關時，通過邏輯運算產生很大的偏差信號疊加到另一閥門的調節偏差上，將另一閥門閉鎖在全開或全關的位置，實現流量調節的過渡；

指令函數分配：兩個閥門共用一個M/A站，以函數的方式將總指令分配給兩個閥門，根據兩閥的流量特性線性過渡；

2023/2/382電廠典型調節系統設計和投運

輔助設備控制系統

指令平衡方式：以指令函數為基礎，通過指令平衡的無擾切換方式，克服了運行維護的不便。2023/2/383電廠典型調節系統設計和投運

輔助設備控制系統

凝汽器水位控制系統：凝汽器水位控制系統，一般設計為單沖量調節系統，用補水控制閥來控制凝汽器水位為一定值；但由于凝結水變化的影響，使凝汽器水位的調節非常困難。水位低補水時，凝疏泵不夠用，水位高時，補水關死水位也下不來，難于調節；通常有兩種方法用于解決這一問題：

2023/2/384電廠典型調節系統設計和投運

輔助設備控制系統

引入機組失水量參數作為前饋信號，取主蒸汽流量加再熱噴水流量與凝結水流量的差替代失水流量，取其動態趨勢平衡補水控制，形成三沖量回路，同時減弱水位調節器的調節作用，將低調節靈敏度，以適應對象的要求；將除氧器水位與凝汽器水位作為一個整體來考慮，適當犧牲除氧器水位調節的調節偏差，以凝結水流量為平衡手段，保持除氧器與凝汽器水位均滿足品質要求。

2023/2/385

定值擾動試驗中，被調參數首次過調量（M1）與第二次過調量（M2）的差值與首次過調量（M1）之比稱為過渡過程衰減率。穩定性品質指標

過渡過程衰減率用Ψ表示：熱工自動品質及參數整定當衰減率為Ψ＜0時，調節過程為漸擴振蕩過程；當衰減率為Ψ=0時，調節過程為等幅振蕩過程；當衰減率為0＜Ψ＜1時，調節過程為衰減振蕩過程；當衰減率為Ψ=1時，調節過程為非振蕩過程。過渡過程衰減率熱工自動品質及參數整定快速性品質指標

穩定時間

調節過程中，要使被調量完全達到穩態值，理論上需要無限長的時間。實際上，對控制系統的調節允許有一個穩定值的誤差范圍，如圖所示的δ。從擾動試驗開始到被調參數進入新穩態值的允許偏差范圍內不再越出時的時間。

穩定時間----熱工自動品質及參數整定動態偏差和穩態偏差是反映模擬量控制系統準確性的品質指標動態偏差動態偏差---是指在整個調節過程中被調量偏離給定值的最大偏差值，穩態偏差是指調節過程結束后被調量偏離給定值的最大偏差值。實際負荷變化速率---是指實際負荷變化速率(%Pe/min)＝實際負荷變化量ΔPe／變化時間Δt（Δt為從負荷指令開始變化至實際負荷變化達到新的目標值所經歷的時間）。負荷響應純遲延時間---是指負荷擾動試驗開始后實際負荷變化的遲延時間，即從負荷指令開始變化的時刻到實際負荷發生與指令同向連續變化的時刻所經歷的時間。熱工自動品質及參數整定控制系統定值擾動Ψ穩定時間tS穩態偏差δABAB三沖量汽包水位40～60mm0.7～0.83min5min±20mm±25mm過熱汽噴水減溫±5℃0.75～115min20min±2℃±3℃