上節回顧12火電廠的系統構成（1）汽水系統，由鍋爐、汽輪機、凝汽器、水泵、加熱器及其管路組成；（2）燃料、燃燒系統，包括：輸煤系統、制粉系統、煙風系統和除灰除塵系統；（3）其它輔助熱力系統（4）電氣系統35.1.2單元機組的自動控制系統組成4一、協調控制的基本概念從大系統理論出發，協調控制是一種解決大系統控制問題的基本策略。所謂大系統可理解為由若干相互關聯子系統組成的復雜系統。應用大系統理論處理這類龐大而復雜系統控制問題的基本方法就是分解——協調的方法。所謂分解就是把大系統化為若干子系統，以便進行分塊的處理與控制，求得各子系統的局部最優解；而協調則是從系統的全局出發，合理地調整各子系統之間的關系，求得各子系統之間的和諧與統一，進而得到整個大系統的最優解。5大系統中包含的各子系統之間，相互關聯的結構有多種多樣的形式。其中最為普遍的形式是一種遞階的結構。在這種遞階的結構中，各子系統處于不同級別的層次中，并具有不同的職能。6

協調控制級上的協調控制器要對下一級中的若干個控制器進行協調。協調的過程是一個多目標決策的過程，也是一個全局優化的過程。7二、單元機組協調控制系統（CCS）

Coordinatedcontrolsystem單元機組協調控制系統把鍋爐和汽輪發電機組作為一個整體進行控制，采用了遞階控制系統結構，把自動調節、邏輯控制、聯鎖保護等功能有機地結合在一起，構成一種具有多種控制功能，滿足不同運行方式和不同工況下控制要求的綜合控制系統。單元機組協調控制系統的設計充分利用了機爐對象特性方面的特點，采用了前饋、補償、多變量解耦等控制策略，使控制系統具有合理、可靠、易于維護調整等優點。8單元機組協調控制系統框圖

95.1.3單元機組自動控制系統中的協調控制級10單元機組協調控制系統可認為是一種二級遞階控制系統。處于上位級的機爐協調級，也叫作單元機組主控系統，是整個系統的核心部分。處于局部控制級的子系統包括鍋爐燃料控制系統，風量控制系統，汽輪機功率/頻率調節系統，以及鍋爐的給水控制系統。單元機組主控系統產生指揮機爐控制器動作的鍋爐指令和汽機指令。局部控制級的控制器執行主控系統發出的指令，完成指定的控制任務。11控制任務：使系統能快速的跟蹤外界負荷的要求，同時又能保持主氣壓的穩定。協調控制主控系統結構框圖

MB、MT-分別為主控制系統對鍋爐和汽輪機的主控制（負荷）指令；P0是主蒸汽壓力的給定值；PE和PT-分別為機組實發電功率和主蒸汽壓力。12單元機組主要有鍋爐和汽輪機汽輪機從蒸汽進入到發電機產生電能是一個快速過程。當負荷變化時：鍋爐：從給水到形成過熱蒸汽，需要一段時間來吸熱，具有較大的容積滯后。負荷控制方式：鍋爐跟隨汽輪機的控制方式和汽輪機跟隨鍋爐的控制方式和協調控制方式（以鍋爐跟隨為基礎或以汽機跟隨為基礎）：相互切換135.1.4單元機組自動控制系統中的基礎控制級14一、燃燒控制系統的基本任務

電站鍋爐燃燒過程實質是將燃料化學能轉變為蒸汽熱能的能量形式轉換過程。燃燒過程控制的根本任務是使燃燒所提供的熱量適應鍋爐蒸汽負荷的需要，并保證鍋爐安全經濟運行。1．維持蒸汽壓力穩定

鍋爐蒸汽壓力作為表征鍋爐運行狀態的重要參數，不僅直接關系到鍋爐設備的安全運行，而且其是否穩定反映了燃燒過程中能量供求關系。在單元機組中，鍋爐蒸汽壓力控制與汽機負荷控制是相互關聯的，鍋爐燃燒控制系統的任務是及時調整鍋爐燃料量，使鍋爐的能量輸出與汽機為適應對外界負荷需求而需要的能量輸入相適應，其標志是蒸汽壓力的穩定。

1.鍋爐燃燒控制系統152．保證燃燒過程的經濟性保證燃燒過程的經濟性是提高鍋爐效率的重要方面，它是通過維持進入爐膛的燃料量與送風量之間的最佳比值來實現，即在有足夠的風量使燃料得以充分燃燒的同時，盡可能減少排煙造成的熱損失。3．維持爐膛壓力穩定

鍋爐爐膛壓力是否穩定反映了燃燒過程中進入爐膛的風量與流出爐膛的煙氣量之間的工質平衡關系。若送風量大于引風量，爐膛壓力升高，太高的壓力會造成爐膛向外噴火；送風量小于引風量爐膛壓力下降，過低的壓力會造成漏風而降低爐膛溫度，影響爐內燃燒工況，經濟性下降。所以說，爐膛壓力是否在允許范圍內變化，關系到鍋爐的安全經濟運行。16燃燒控制系統包括：（1）燃料量控制系統（2）磨煤機控制系統（3）風量控制系統（4）爐膛壓力控制系統1.鍋爐燃燒控制系統17（1）燃料量控制系統A:燃油控制（燃油壓力控制）1.鍋爐燃燒控制系統油槍安全運行的最低油壓<燃油壓力<霧化蒸汽壓力B：燃煤控制：根據鍋爐指令并與送風量相配合，產生給煤機的轉速指令。18（2）磨煤機控制系統磨煤機控制主要包括：磨煤機風量控制，磨煤機出口煤粉/空氣混合物溫度控制，一次風壓控制。1.鍋爐燃燒控制系統（3）風量控制系統

風量控制和燃料量控制一起，共同保證鍋爐的出力能適應外界負荷的要求，同時使燃燒過程在經濟、安全的狀況下進行（4）爐膛壓力控制系統

任務是調節鍋爐的引風量，使之與送風量相適應，以維持爐膛具有一定負壓力，保證鍋爐運行的安全性和經濟性。19控制鍋爐汽包水位水位過高，會使蒸汽帶水，造成過熱器管內結垢，影響傳熱效率，嚴重時會引起過熱管爆破，或者汽輪機進水。水位過低，破壞鍋爐的水循環，造成水冷壁管燒壞而引起爆管。2.給水控制系統汽包水位是鍋爐給水量和蒸發量是否平衡的標志。203.汽溫控制系統汽溫控制分為：過熱汽溫和再熱汽溫控制大型鍋爐的過熱器是接近過熱器金屬（耐高溫高壓的合金鋼）的極限溫度的條件下運行整個汽水系統的最高溫度過熱蒸汽溫度的上限<（規定值+5℃）控制在煙道中分布的再熱器的再熱溫度不是省煤器、空氣預熱器…213.汽溫控制系統ⅡⅠkg(1-α1)kgα2kgα1kg1kgh02’h02h2’h2h01h01’1kgTurbineCondenserqinqoutGeneratorElectricityBoilerPumpPumpPumpOpenFWHOpenFWHh11、汽輪發電機組采用中間再熱（1）中間再熱在中間再熱式機組的運行過程中，由鍋爐過熱器來的新蒸汽經汽輪機高壓缸做功后，送到再熱器進行再加熱，使其溫度達到或接近新蒸汽溫度而成為再熱蒸汽，再熱蒸汽送到汽輪機中壓缸繼續做功，這就是一次中間再熱。22（2）采用中間再熱意義:對在高壓缸做功后的蒸汽進行再熱，不僅提高汽輪機終端的排汽干度，而且改善了汽輪機末級的工作條件；如果再熱蒸汽壓力選得合適，采取一次中間再熱后可提高機組熱效率達4%~5%。3.汽溫控制系統234.輔助控制系統主要有：除氧器壓力、水位控制系統；空氣預熱器冷端溫度控制系統；凝汽器水位控制系統；輔助蒸汽控制系統；汽輪機潤滑油溫度控制系統；高壓旁路、低壓旁路控制系統；高壓加熱器；低壓加熱器水位控制系統…24重要的參數控制系統的設計單元機組負荷控制系統鍋爐燃燒控制系統鍋爐給水控制系統過熱蒸汽溫度控制系統255.4汽包鍋爐給水自動調節系統任務：維持汽包水位在允許范圍內被控量：汽包水位調節量：給水流量三沖量系統：主蒸汽流量（汽包出口流量），汽包水位，給水流量。有單級（前饋-反饋控制系統）和串級26一、汽包水位被控對象的動態特性二、前饋-反饋給水調節系統三串級給水調節系統四、給水調節系統實例五、全程給水調節系統5.4汽包鍋爐給水自動調節系統27?給水自動調節系統被調對象的示意圖:一、被調對象的動態特性28（１）給水量Ｗ；（２）蒸汽量Ｄ；（３）鍋爐燃燒率。汽包水位(steamdrumlevel)變化原因示意圖

被調量Ｈ變化的主要原因：291)．給水量Ｗ擾動時的動態特性

?給水量Ｗ擾動時，汽包水位Ｈ的變化過程可以分別從兩個角度加以分析：1、僅僅從物質平衡的角度來分析；2、僅僅從熱平衡的角度來分析。30綜合上述兩種角度分析的結果，對曲線１和曲線２進行線性疊加，得到在給水量Ｗ階躍擾動下，汽包水位Ｈ的實際變化曲線：物質平衡：當蒸汽流量不變，給水流量增加，汽包水位是上升的。熱平衡：鍋爐給水溫度相對較低，會吸收原有的飽和水中的熱量，使蒸汽產量下降，液面下的氣泡體積減小，使水位下降。特點：有慣性無自平衡能力31式中：τ──遲延時間

；

ε──飛升速度；?在給水量Ｗ擾動下，被調對象具有遲延、慣性和無自平衡能力特性。322)．蒸汽量Ｄ擾動時的動態特性

?蒸汽量Ｄ擾動時，汽包水位Ｈ的變化過程同樣可以從兩個角度加以分析。1．僅僅從物質平衡的角度來分析2．僅僅從熱平衡的角度來分析。綜合上述兩種角度分析的結果，得到33在蒸汽量Ｄ階躍擾動下，汽包水位的實際變化曲線。熱平衡：流出量D的增加會使汽包壓力下降，液面下氣泡膨脹，汽包體積的增大將會使水位升高。物質平衡：流出量D的階躍增加，會使水位直線下降特點：無自平衡能力34虛假水位：當蒸汽量突然增加時，雖然汽包的進水量小于蒸發量，但在開始的一段時間內，水位不僅不下降，反而迅速上升。汽包蒸汽空間的壓力下降占主要作用。給水量和用汽量的不平衡關系占主要作用35動態特性的數學描述為：式中：k──比例系數，

T──時間常數

ε──飛升速度361．蒸汽量擾動主要取決于汽輪機的運行工況，屬于外部擾動，鍋爐燃燒率擾動其實也是一種間接的外部擾動。很顯然這兩種物理量是不可能作為調節汽包水位的調節手段的，調節作用量只能選擇給水量。2．“虛假水位”(levelswell)現象主要是來自于蒸汽量的變化，顯然蒸汽量是一個不可調節的量（對調節系統而言