熱工自動(dòng)調(diào)節(jié)dcsccs汽溫第1頁(yè)/共190頁(yè)參考書目邊立秀《熱工控制系統(tǒng)》中國(guó)電力出版社王付生《電廠熱工自動(dòng)控制與保護(hù)》中國(guó)電力出版社其它與熱工、控制（調(diào)節(jié)）相關(guān)的書籍（主要內(nèi)容應(yīng)有協(xié)調(diào)控制、給水控制、汽溫控制、燃燒控制、汽輪機(jī)數(shù)字電液調(diào)節(jié)等內(nèi)容）第2頁(yè)/共190頁(yè)考核方式課堂作業(yè)讀書報(bào)告閉卷考試第3頁(yè)/共190頁(yè)什么是熱工自動(dòng)化熱工自動(dòng)化技術(shù)是一種運(yùn)用控制理論、熱能工程技術(shù)、智能儀器儀表、計(jì)算機(jī)技術(shù)和其他信息技術(shù)，對(duì)熱力學(xué)相關(guān)參數(shù)進(jìn)行檢測(cè)、控制，從而對(duì)生產(chǎn)過(guò)程實(shí)現(xiàn)檢測(cè)、控制、優(yōu)化、調(diào)度、管理、決策，達(dá)到確保安全、增加產(chǎn)量、提高質(zhì)量、降低消耗、減員增效等目的的綜合性高新技術(shù)。之所以稱之為熱工，是因?yàn)樯鲜兰o(jì)50年代中國(guó)剛解放，工業(yè)從無(wú)到有，加之西方世界對(duì)我國(guó)進(jìn)行封鎖，我國(guó)的工業(yè)設(shè)備都從前蘇聯(lián)引進(jìn)，發(fā)電廠也不例外，當(dāng)時(shí)前蘇聯(lián)稱發(fā)電廠中的鍋爐、汽輪機(jī)及其輔助設(shè)備都叫熱工設(shè)備，而用于監(jiān)控?zé)崃υO(shè)備運(yùn)行狀況的儀表稱之為熱工儀表，從事熱工儀表及其控制的專業(yè)叫熱工（熱控）專業(yè)，一直沿用到今天。

第4頁(yè)/共190頁(yè)熱工自動(dòng)化的主要內(nèi)容

熱工自動(dòng)化包括：

監(jiān)測(cè)（Monitor）、控制（Control）、報(bào)警（Alarm）、保護(hù)（Protection）第5頁(yè)/共190頁(yè)

熱工自動(dòng)化技術(shù)的發(fā)展過(guò)程

上世紀(jì)50年代，就地指示儀表上世紀(jì)80年代，集中的模擬顯示儀表（DDZII,DDZIII）微機(jī)化的組件式儀表。（SPEC-200）分散控制系統(tǒng)（DCS）。（ABB的INFI-90，西屋的WDPF，新華的XDPS-2000）第6頁(yè)/共190頁(yè)

1.被控對(duì)象和測(cè)點(diǎn)數(shù)量多

目前，我國(guó)火電廠所指的大型機(jī)組是300～1000MW機(jī)組，蒸汽參數(shù)為超高壓（13.73MPa以上）、亞臨界（17.15MPa以上）、超臨界（22MPa以上），溫度一般均為540℃。由于機(jī)組主輔設(shè)備多，系統(tǒng)復(fù)雜，被控對(duì)象數(shù)量多。以300MW機(jī)組為例，一般有電動(dòng)機(jī)100～130臺(tái)，電動(dòng)閥門180～230臺(tái)，電動(dòng)執(zhí)行器65～75臺(tái)，氣動(dòng)執(zhí)行器30臺(tái)左右。一臺(tái)機(jī)組的測(cè)點(diǎn)（I/0通道）數(shù)量也是可觀的，據(jù)統(tǒng)計(jì)：200MW機(jī)組測(cè)點(diǎn)數(shù)約1000～2000點(diǎn)；300MW機(jī)組測(cè)點(diǎn)數(shù)約3000～4000點(diǎn)；600MW機(jī)組測(cè)點(diǎn)數(shù)約6000～7000點(diǎn)。測(cè)點(diǎn)數(shù)包括模擬量輸入（AI）、模擬量輸出（AO），數(shù)字量（開關(guān)量）輸入（DI）、數(shù)字量輸出（DO）等。大型機(jī)組熱工自動(dòng)化的現(xiàn)狀

第7頁(yè)/共190頁(yè)2.采用分散控制系統(tǒng)，常規(guī)儀表在減少由于傳統(tǒng)觀念的影響，我們看到一些電廠在采用新型的分散控制系統(tǒng)（DCS）以后，仍然大量使用常規(guī)儀表的現(xiàn)象。隨著人們觀念的變化和對(duì)新設(shè)備可靠性的認(rèn)同，目前大型機(jī)組常規(guī)儀表不斷減少，逐步實(shí)現(xiàn)了單元機(jī)組的一體化控制，即不設(shè)司爐、司機(jī)和電氣值班員，而是一臺(tái)機(jī)組配備1名主值班員，2～3名副值班員，對(duì)整臺(tái)機(jī)組全面監(jiān)控。第8頁(yè)/共190頁(yè)

第一章分散控制系統(tǒng)（DCS）簡(jiǎn)介概述自動(dòng)化分類PA：ProcessAutomationFA：FactoryAutomationBA：BuildingAutomationLA：LaboratoryAutomationOA：OfficeAutomation第9頁(yè)/共190頁(yè)在連續(xù)型流程生產(chǎn)自動(dòng)控制（PA）或習(xí)慣稱之為工業(yè)過(guò)程控制中，有三大控制系統(tǒng)：DCS－DistributedControlSystemPLC－ProgrammableLogicControllerFCS－FieldbusControlSystem第10頁(yè)/共190頁(yè)1什么是DCSDCS是分布式控制系統(tǒng)的英文縮寫(DistributedControlSystem)，在國(guó)內(nèi)自控領(lǐng)域又稱為集散控制系統(tǒng)上世紀(jì)70年代中期出現(xiàn)，基于“4C”技術(shù)（Computer、Control、Communication、CRT）的新型工業(yè)控制系統(tǒng)采用分布式的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)。其基本思路是：將整個(gè)控制系統(tǒng)按照區(qū)域、功能和回路作適當(dāng)分解，再通過(guò)總線或通訊網(wǎng)絡(luò)將它們連接為有機(jī)整體。這樣，局部性故障不會(huì)影響整體的安全運(yùn)行，同時(shí)可以保證各部分工作的高效率。DCS的主要特點(diǎn)就是“分散控制，集中管理”。第11頁(yè)/共190頁(yè)2DCS的產(chǎn)生和發(fā)展第12頁(yè)/共190頁(yè)儀表控制優(yōu)點(diǎn)局部故障不影響全局缺點(diǎn)監(jiān)控和操作的要求越來(lái)越高功耗高、體積大、故障率高難實(shí)現(xiàn)先進(jìn)控制，無(wú)法實(shí)現(xiàn)過(guò)程優(yōu)化第13頁(yè)/共190頁(yè)計(jì)算機(jī)控制優(yōu)點(diǎn)監(jiān)控和操作簡(jiǎn)單功耗低、體積小、故障率低能夠?qū)崿F(xiàn)先進(jìn)控制和過(guò)程優(yōu)化缺點(diǎn)局部故障會(huì)影響全局第14頁(yè)/共190頁(yè)P(yáng)LC控制優(yōu)點(diǎn)邏輯運(yùn)算功能強(qiáng)運(yùn)算速度快功耗低、體積小、故障率低缺點(diǎn)局部故障會(huì)影響全局監(jiān)控和操作簡(jiǎn)單無(wú)法實(shí)現(xiàn)先進(jìn)控制和過(guò)程優(yōu)化模擬運(yùn)算功能弱第15頁(yè)/共190頁(yè)

從1975年第一套DCS誕生，發(fā)展至今已經(jīng)近40年，經(jīng)歷了四代歷程。1.第一代DCS（初創(chuàng)期）指從其誕生的1975～1980年間所出現(xiàn)的第一批系統(tǒng)。這個(gè)時(shí)期的代表是率先推出DCS的Honeywell公司的TDC-2000系統(tǒng)，同期的還有Yokogawa（即橫河）公司的Yawpark系統(tǒng)、Foxboro公司的Spectrum系統(tǒng)、Bailey公司的Network90系統(tǒng)、Kent公司的P4000系統(tǒng)、Siemens公司的TelepermM系統(tǒng)及東芝公司的TOSDIC系統(tǒng)等。第16頁(yè)/共190頁(yè)系統(tǒng)構(gòu)成數(shù)據(jù)采集單元過(guò)程控制單元CRT操作站上位管理計(jì)算機(jī)高速數(shù)據(jù)通道監(jiān)控計(jì)算機(jī)CRT操作中心高速數(shù)據(jù)通道過(guò)程控制單元數(shù)據(jù)采集裝置注重功能的實(shí)現(xiàn)使用專用軟、硬件，價(jià)格昂貴沒有統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)，開放性差第17頁(yè)/共190頁(yè)2.第二代DCS（成長(zhǎng)期）

在1980～1985年推出的各種系統(tǒng)，其中包括Honeywell公司的TDC-3000、Fisher公司的PROVOX、Taylor公司的MOD300及Westinghouse公司的WDPF等系統(tǒng)。第18頁(yè)/共190頁(yè)

以局域網(wǎng)（LAN）為主干來(lái)領(lǐng)導(dǎo)全系統(tǒng)進(jìn)行工作。系統(tǒng)中各單元都可以看作網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)。不同的局域網(wǎng)可通過(guò)網(wǎng)橋進(jìn)行通訊。操作員站工程師站DPUDPU網(wǎng)橋其它工業(yè)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)構(gòu)成局域網(wǎng)絡(luò)多功能現(xiàn)場(chǎng)控制站增強(qiáng)型操作站系統(tǒng)管理站主計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)連接器引入LAN作為系統(tǒng)骨干

擺脫儀表，靠近計(jì)算機(jī)增加順序控制、邏輯控制

可以實(shí)現(xiàn)優(yōu)化控制和管理功能

顯示技術(shù)得到提高，出現(xiàn)光標(biāo)操作第19頁(yè)/共190頁(yè)3.第三代DCS（擴(kuò)展期）以1987年Foxboro公司推出的I/ASeries為代表，該系統(tǒng)采用了ISO標(biāo)準(zhǔn)MAP（制造自動(dòng)化規(guī)約）網(wǎng)絡(luò)。這一時(shí)期的系統(tǒng)除I/ASeries外，還有Honeywell公司的TDC-3000/UCN、Yokogawa公司的Centum-XL和/1XL、Bailey公司的INFI-90、Westinghouse公司的WDPFⅡ、Leeds＆Northrup公司的MAXl000及日立公司的HIACS系列等。第20頁(yè)/共190頁(yè)它的主要變化是局部網(wǎng)絡(luò)采用了MAP等工廠系統(tǒng)通用的總線型通訊協(xié)議，可直接與智能儀表進(jìn)行通訊，軟硬件的變化很大，但總體結(jié)構(gòu)變化不大。節(jié)點(diǎn)站節(jié)點(diǎn)站網(wǎng)橋主計(jì)算機(jī)智能變送器智能儀表操作站系統(tǒng)構(gòu)成通訊網(wǎng)絡(luò)現(xiàn)場(chǎng)控制站操作站/工程師站網(wǎng)絡(luò)連接器增加上層網(wǎng)絡(luò)，納入生產(chǎn)管理開始采用標(biāo)準(zhǔn)網(wǎng)絡(luò)：開放組態(tài)開始標(biāo)準(zhǔn)化應(yīng)用更加廣泛，成為大眾產(chǎn)品開始引入現(xiàn)場(chǎng)總線第21頁(yè)/共190頁(yè)4.新一代DCS的出現(xiàn)

DCS發(fā)展到第三代，盡管采用了一系列新技術(shù)，但是生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)層仍然沒有擺脫沿用了幾十年的常規(guī)模擬儀表。DCS從輸入輸出單元以上各層均采用了計(jì)算機(jī)和數(shù)字通信技術(shù)，唯有生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)層的常規(guī)模擬儀表仍然是一對(duì)一模擬信號(hào)（4～20mADC）傳輸，多臺(tái)模擬儀表集中接于輸入輸出單元。生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)層的模擬儀表與DCS各層形成極大的反差和不協(xié)調(diào)，并制約了DCS的發(fā)展。電子信息產(chǎn)業(yè)的開放潮流和現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)的成熟與應(yīng)用，造就了新一代的DCS，其技術(shù)特點(diǎn)包括全數(shù)字化、信息化和集成化。

第22頁(yè)/共190頁(yè)主要標(biāo)志：Information（信息化）和Integration（集成化）。主要特征：信息化與集成化；混合控制系統(tǒng)；包容FCS進(jìn)一步分散化；I/O處理單元小型化、智能化、低成本；平臺(tái)的開放性與應(yīng)用的專業(yè)化。第23頁(yè)/共190頁(yè)企業(yè)資源規(guī)劃供應(yīng)鏈管理第24頁(yè)/共190頁(yè)新一代DCS盡管仍然在加強(qiáng)和豐富其各種控制功能，但是已經(jīng)超越了控制工程范圍，而是變成了一套綜合控制與信息管理系統(tǒng)。新一代DCS已經(jīng)超越了過(guò)去各家獨(dú)自開發(fā)的技術(shù)路線，而是在強(qiáng)調(diào)系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)和功能設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)上，盡可能采用世界先進(jìn)技術(shù)和成熟產(chǎn)品，從而以最快的速度和最經(jīng)濟(jì)的集成方式向世界推出綜合平臺(tái)系統(tǒng)。新一代DCS不再限于過(guò)程控制，而是全面提供連續(xù)調(diào)節(jié)、順序控制和批處理控制，實(shí)現(xiàn)混合控制功能。新一代DCS支持各種現(xiàn)場(chǎng)總線規(guī)約，包容FCS的多種產(chǎn)品，并且現(xiàn)場(chǎng)信號(hào)處理組件也采用集成方式，實(shí)現(xiàn)小型化、智能化、分散化和低成本。新一代DCS已經(jīng)從幾個(gè)不同的系統(tǒng)層面實(shí)現(xiàn)的了開放，過(guò)去的自動(dòng)化孤島現(xiàn)象已經(jīng)消除，但各廠家已經(jīng)開始提升專業(yè)化的解決方案能力。第25頁(yè)/共190頁(yè)國(guó)內(nèi)外知名廠商國(guó)外Honeywell：TPS，ExperionPKSInvensys：FOXBOROA2，I/AFisher-Rosemount：Delta-VYokogawa：CentumCS1000/3000，R3ABB：IndustrialIT，F(xiàn)reelance800FSiemens：PCS7Emerson：PlantWeb第26頁(yè)/共190頁(yè)國(guó)內(nèi)外知名廠商國(guó)內(nèi)浙大中控：Jx-300，ECS-100北京和利時(shí)：MACS浙大中自：SunyTDCS9200，SunyPCC800上海新華：WDPS-400杭州威盛：FB-200NS國(guó)電南自：PAS-300M第27頁(yè)/共190頁(yè)3DCS的特點(diǎn)與其它計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)，特別是集中型計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)相比，集散控制系統(tǒng)有以下特點(diǎn)：自主性系統(tǒng)中各工作站獨(dú)立自主地完成分配給自己的規(guī)定任務(wù)，并通過(guò)網(wǎng)絡(luò)接口漣接起來(lái)。系統(tǒng)地控制功能分散，負(fù)荷分散，從而危險(xiǎn)分散。協(xié)調(diào)性各工作站通過(guò)通信網(wǎng)絡(luò)傳遞各種信息，協(xié)調(diào)工作，以完成控制系統(tǒng)的總體功能。友好性DCS采用實(shí)用而簡(jiǎn)潔的人機(jī)會(huì)話系統(tǒng)，豐富的畫面顯示，具有實(shí)時(shí)的菜單功能，方便的操作器，如鍵盤、鼠標(biāo)等。適應(yīng)性DCS的硬件和軟件均采用開放式、標(biāo)準(zhǔn)化和模塊化設(shè)計(jì)，系統(tǒng)為積木式結(jié)構(gòu)，配置靈活，可以適應(yīng)不同用戶的需要。可以根據(jù)生產(chǎn)的要求，改變系統(tǒng)的大小。在工廠改變生產(chǎn)工藝和生產(chǎn)流程時(shí)，只需改變某些配置和控制方案。第28頁(yè)/共190頁(yè)在線性通過(guò)通訊接口和I/O接口，可對(duì)過(guò)程對(duì)象進(jìn)行實(shí)時(shí)采集、分析、記錄、監(jiān)視和操作，以及對(duì)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和組態(tài)回路的在線修改、局部故障的在線維護(hù)等等，提高了系統(tǒng)的可用性。可靠性DCS廣泛采用了冗余技術(shù)、容錯(cuò)技術(shù)。各單元都具備自診斷、自檢查、自修理功能，故障出現(xiàn)時(shí)還可自動(dòng)報(bào)警。由于采用了種種有效措施，使得DCS的可靠性和安全性大大提高。可擴(kuò)展性DCS中的控制單元，既可獨(dú)立工作、自成系統(tǒng)，獨(dú)立地控制某些對(duì)象，又可在需要的時(shí)候方便地連入通信子網(wǎng)，這是第一重可擴(kuò)展性；當(dāng)許多設(shè)備通過(guò)通信子網(wǎng)連成集散系統(tǒng)后，若需要可方便地刪除其中的設(shè)備，也可增加設(shè)備，這是第二重可擴(kuò)展性；通信子網(wǎng)本身也可以擴(kuò)展延伸，這是第三重可擴(kuò)展性。第29頁(yè)/共190頁(yè)4DCS的結(jié)構(gòu)和組成硬件操作站一般采用桌面式通用計(jì)算機(jī)組成：主機(jī)、顯示器、鍵盤、鼠標(biāo)、打印機(jī)等用于過(guò)程監(jiān)視、操作、管理工程師站一般比操作站“高檔”組成：主機(jī)、顯示器、鍵盤、鼠標(biāo)、打印機(jī)等用于系統(tǒng)組態(tài)、配置、維護(hù)可兼作操作站第30頁(yè)/共190頁(yè)現(xiàn)場(chǎng)控制站DCS的核心組成控制器I/O輔助設(shè)備完成系統(tǒng)的主要功能控制器雙冗余有的可實(shí)現(xiàn)重點(diǎn)I/O冗余通訊系統(tǒng)連接各節(jié)點(diǎn)的橋梁包括現(xiàn)場(chǎng)總線控制網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)管理網(wǎng)絡(luò)一般在控制網(wǎng)絡(luò)和系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行冗余設(shè)計(jì)第31頁(yè)/共190頁(yè)電源系統(tǒng)整個(gè)系統(tǒng)的工作能源保證連續(xù)性的手段UPS雙電源切換現(xiàn)場(chǎng)控制站電源進(jìn)行冗余設(shè)計(jì)現(xiàn)場(chǎng)控制站和操作站/工程師站可分開供電第32頁(yè)/共190頁(yè)軟件現(xiàn)場(chǎng)控制站現(xiàn)場(chǎng)I/O驅(qū)動(dòng)軟件I/O信號(hào)預(yù)處理軟件實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)軟件控制算法軟件實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)第33頁(yè)/共190頁(yè)操作站圖形處理軟件操作命令處理軟件歷史數(shù)據(jù)及實(shí)時(shí)趨勢(shì)顯示軟件報(bào)警、事件信息的顯示處理軟件歷史數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)、轉(zhuǎn)存軟件報(bào)表軟件運(yùn)行日志的記錄、顯示、打印和存儲(chǔ)軟件第34頁(yè)/共190頁(yè)工程師站硬件配置軟件實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)生成軟件算法編輯、編譯、仿真軟件畫面編輯、報(bào)表設(shè)計(jì)軟件報(bào)警、事件、趨勢(shì)等屬性設(shè)置軟件組態(tài)(configuration)它是指通過(guò)專用的軟件來(lái)定義系統(tǒng)的過(guò)程。定義過(guò)程站各模塊的排列位置和類型的過(guò)程叫過(guò)程站硬件組態(tài)；定義過(guò)程站控制策略和控制程序的過(guò)程叫控制策略組態(tài)；定義操作員站監(jiān)控程序的過(guò)程叫操作員站組態(tài)；定義系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)連接方式和各站地址的過(guò)程叫網(wǎng)絡(luò)組態(tài)。

第35頁(yè)/共190頁(yè)層次化已經(jīng)成為目前DCS的體系特點(diǎn)。DCS充分體現(xiàn)了分散控制，集中管理的思想。DCS的功能一般可以分為以下的4級(jí)：DCS的功能分層體系：市場(chǎng)和用戶分析

定貨和銷售統(tǒng)計(jì)

銷售計(jì)劃產(chǎn)品制造協(xié)調(diào)

合同事宜

期限監(jiān)測(cè)等

產(chǎn)品報(bào)告工廠生產(chǎn)監(jiān)視規(guī)劃產(chǎn)品結(jié)構(gòu)和規(guī)模產(chǎn)品監(jiān)視

過(guò)程操作測(cè)試裝置間協(xié)調(diào)

優(yōu)化過(guò)程控制

自適應(yīng)控制錯(cuò)誤檢測(cè)

數(shù)據(jù)存檔

過(guò)程數(shù)據(jù)采集及檢查

開環(huán)和閉環(huán)控制

設(shè)備監(jiān)測(cè)和系統(tǒng)測(cè)試及診斷

實(shí)施安全性、冗余化措施現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備

工廠經(jīng)營(yíng)管理級(jí)生產(chǎn)管理級(jí)

過(guò)程管理級(jí)直接控制級(jí)第36頁(yè)/共190頁(yè)直接控制級(jí)：這一級(jí)是DCS的基礎(chǔ)。在這一級(jí)里，過(guò)程控制計(jì)算機(jī)直接與現(xiàn)場(chǎng)各類裝置，如變送器、執(zhí)行器、電動(dòng)機(jī)等相連，對(duì)所連接的裝置實(shí)施檢測(cè)、控制，同時(shí)它還與上一級(jí)的計(jì)算機(jī)相連，接收上層的管理信息，轉(zhuǎn)化為命令發(fā)給現(xiàn)場(chǎng)裝置，并向上一級(jí)傳遞裝置的特性數(shù)據(jù)和采集到的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)。這一級(jí)的計(jì)算機(jī)是過(guò)程控制單元。過(guò)程控制單元的工作是獨(dú)立的，即當(dāng)上層計(jì)算機(jī)與之失去通訊時(shí)也能維持對(duì)現(xiàn)場(chǎng)裝置的控制。過(guò)程管理級(jí)：

這一級(jí)的計(jì)算機(jī)主要有操作員站、工程師站、服務(wù)器等。它綜合監(jiān)視各過(guò)程控制單元傳遞的所有信息，集中顯示操作，控制回路組態(tài)和參數(shù)修改，優(yōu)化過(guò)程處理等等。操作員一般使用操作員站來(lái)監(jiān)控現(xiàn)場(chǎng)參數(shù)和設(shè)備，工程師站由維護(hù)人員使用來(lái)對(duì)組態(tài)進(jìn)行修改。這一級(jí)計(jì)算機(jī)與過(guò)程控制單元進(jìn)行通訊，操作人員對(duì)現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備的操作命令是發(fā)給過(guò)程控制單元的，只有過(guò)程控制單元才能直接控制現(xiàn)場(chǎng)的設(shè)備。第37頁(yè)/共190頁(yè)生產(chǎn)管理級(jí)：該級(jí)計(jì)算機(jī)協(xié)調(diào)各單元的參數(shù)設(shè)定，是生產(chǎn)的總協(xié)調(diào)員。工廠經(jīng)營(yíng)管理級(jí)：這一級(jí)居于中央計(jì)算機(jī)，并與辦公自動(dòng)化連接起來(lái)，擔(dān)任全廠的總體協(xié)調(diào)管理，包括各類經(jīng)營(yíng)活動(dòng)、人事管理等等。第38頁(yè)/共190頁(yè)DCS組成結(jié)構(gòu)DCS的過(guò)程控制站是一個(gè)完整的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)，主要由電源、高性能的中央處理器（CPU）、網(wǎng)絡(luò)接口組成。高性能的中央處理器是現(xiàn)場(chǎng)過(guò)程控制的中心，存放并運(yùn)行所有的過(guò)程控制程序以及現(xiàn)場(chǎng)儀表數(shù)據(jù)和控制數(shù)據(jù)。DCS的控制決策都是由它來(lái)執(zhí)行的。過(guò)程控制站的網(wǎng)絡(luò)接口是同上一級(jí)的操作員站和工程師站的連接通道。操作員的操作控制信息和工程師站的組態(tài)程序都是通過(guò)這一通道發(fā)送到過(guò)程控制站，過(guò)程控制站收集整理的現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)也是通過(guò)這一通道傳遞到操作員站上。過(guò)程控制站同I/O模塊之間通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)總線連接。第39頁(yè)/共190頁(yè)DCS組成結(jié)構(gòu)

一臺(tái)用于操作、監(jiān)視、報(bào)警、趨勢(shì)顯示、記錄和打印報(bào)表的PC機(jī)。操作員站通常裝有操作軟件以完成上述功能，并且是通過(guò)以太網(wǎng)同過(guò)程控制站相連。第40頁(yè)/共190頁(yè)DCS組成結(jié)構(gòu)

一臺(tái)用于組態(tài)過(guò)程控制軟件，診斷、監(jiān)視過(guò)程控制站運(yùn)行情況，供DCS工程師開發(fā)、測(cè)試、維護(hù)DCS系統(tǒng)使用的計(jì)算機(jī)。第41頁(yè)/共190頁(yè)第42頁(yè)/共190頁(yè)第43頁(yè)/共190頁(yè)5DCS在電廠的應(yīng)用

發(fā)電廠的生產(chǎn)過(guò)程鍋爐(燃料)汽輪機(jī)發(fā)電機(jī)機(jī)械能電能蒸汽汽流的動(dòng)能

一臺(tái)燃煤發(fā)電機(jī)組的發(fā)電過(guò)程：燃燒過(guò)程、水蒸汽轉(zhuǎn)換過(guò)程、發(fā)電轉(zhuǎn)化過(guò)程第44頁(yè)/共190頁(yè)第45頁(yè)/共190頁(yè)大型火電機(jī)組的DCS系統(tǒng)，一般包括數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)（DAS）模擬量控制系統(tǒng)（MCS）順序控制系統(tǒng)（SCS）鍋爐爐膛安全監(jiān)控系統(tǒng)（FSSS）汽輪機(jī)電液控制系統(tǒng)（DEH）汽機(jī)旁路控制系統(tǒng)（BCS）電氣監(jiān)控系統(tǒng)（ECS）第46頁(yè)/共190頁(yè)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)（DAS）（DataAcquisitionSystem）主要是連續(xù)采集和處理機(jī)組工藝模擬量信號(hào)和設(shè)備狀態(tài)的開關(guān)量信號(hào)，并實(shí)時(shí)監(jiān)視,保證機(jī)組安全可靠地運(yùn)行，還具有在線的性能效率計(jì)算和經(jīng)濟(jì)分析功能等。數(shù)據(jù)采集：對(duì)現(xiàn)場(chǎng)的模擬量、開關(guān)量的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)采集、掃描、處理。信息顯示：包括工藝系統(tǒng)的模擬圖和設(shè)備狀態(tài)顯示、實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)顯示、棒圖顯示、歷史趨勢(shì)顯示、報(bào)警顯示等。事件記錄和報(bào)表制作/

打印：包括SOE

順序事件記錄、工藝數(shù)據(jù)信息記錄、設(shè)備運(yùn)行記錄、報(bào)警記錄與查詢等。歷史數(shù)據(jù)存儲(chǔ)和檢索

設(shè)備故障診斷第47頁(yè)/共190頁(yè)模擬量控制系統(tǒng)（MCS）（ModulatingControlSystem）亦稱機(jī)組協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)（CCS）（CoordinatedControlSystem）。其設(shè)計(jì)思想是將爐機(jī)電綜合控制，以自動(dòng)調(diào)節(jié)為主，將邏輯控制、聯(lián)鎖保護(hù)等功能結(jié)合在一起，構(gòu)成一種具有多種控制功能，滿足不同運(yùn)行工況要求的綜合性過(guò)程控制系統(tǒng)。它是在常規(guī)機(jī)爐局部控制系統(tǒng)上發(fā)展起來(lái)的，在局部控制子系統(tǒng)上加入?yún)f(xié)調(diào)控制器，對(duì)各子系統(tǒng)進(jìn)行協(xié)調(diào)。它是實(shí)現(xiàn)機(jī)組全方位全過(guò)程控制的基礎(chǔ)，也是DCS最基本的控制功能。第48頁(yè)/共190頁(yè)模擬調(diào)節(jié)系統(tǒng)鍋爐調(diào)節(jié)控制系統(tǒng)鍋爐給水控制系統(tǒng)鍋爐汽溫控制系統(tǒng)鍋爐燃燒控制系統(tǒng)磨煤機(jī)一次風(fēng)量控制系統(tǒng)燃油壓力控制系統(tǒng)一次風(fēng)壓控制系統(tǒng)給煤機(jī)轉(zhuǎn)速控制系統(tǒng)二次風(fēng)壓控制系統(tǒng)二次風(fēng)箱擋板控制系統(tǒng)氧量校正回路爐膛負(fù)壓控制系統(tǒng)給水泵轉(zhuǎn)速控制系統(tǒng)給水泵最小流量控制系統(tǒng)給水旁路閥控制系統(tǒng)煙氣擋板控制系統(tǒng)一級(jí)過(guò)熱蒸汽溫控制系統(tǒng)末級(jí)過(guò)熱蒸汽溫控制系統(tǒng)再熱蒸汽溫控制系統(tǒng)第49頁(yè)/共190頁(yè)主要的輔機(jī)控制系統(tǒng)磨煤機(jī)密封風(fēng)差壓控制系統(tǒng)空預(yù)器冷端溫度控制系統(tǒng)暖風(fēng)器除氧器壓力控制系統(tǒng)凝汽器水位控制系統(tǒng)除氧器水位控制系統(tǒng)凝補(bǔ)水箱水位控制系統(tǒng)凝泵最小流量控制系統(tǒng)高低壓加熱器疏水水位控制系統(tǒng)磨煤機(jī)出口溫度控制系統(tǒng)第50頁(yè)/共190頁(yè)爐膛安全保護(hù)監(jiān)控系統(tǒng)-FSSS系統(tǒng)鍋爐爐膛安全監(jiān)控系統(tǒng)（furnacesafeguardsupervisorysystem,FSSS)或稱燃燒器管理系統(tǒng)（burnermanagementsystem,BMS)

：保證鍋爐燃燒系統(tǒng)中各設(shè)備按規(guī)定的操作順序和條件安全起停、切投，

并能在危急情況下迅速切斷進(jìn)入鍋爐爐膛的全部燃料，保證鍋爐安全。包括BCS（燃燒器控制系統(tǒng)）和FSS（爐膛安全系統(tǒng)）。

第51頁(yè)/共190頁(yè)

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鍋爐點(diǎn)火前和MFT

后的爐膛吹掃

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油系統(tǒng)和油層的啟停控制

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制粉系統(tǒng)和煤層的啟停控制

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爐膛火焰監(jiān)測(cè)

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輔機(jī)（一次風(fēng)機(jī)、密封風(fēng)機(jī)、冷卻風(fēng)機(jī)、循環(huán)泵等）啟、停和聯(lián)鎖保護(hù)

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主燃料跳閘（MFT）

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油燃料跳閘（OFT）

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機(jī)組快速甩負(fù)荷（FCB）

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輔機(jī)故障減負(fù)荷（RB）

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機(jī)組運(yùn)行監(jiān)視和自動(dòng)報(bào)警第52頁(yè)/共190頁(yè)順序控制系統(tǒng)—SCS

順序控制系統(tǒng)（SCS）（SequenceControlSystem）。將生產(chǎn)過(guò)程的部分工藝按照事先規(guī)定好的條件及順序進(jìn)行自動(dòng)操作。可以是閉環(huán)的，也可以是開環(huán)的。與MCS系統(tǒng)不同，SCS主要用于斷續(xù)生產(chǎn)過(guò)程，在火電廠中主輔機(jī)啟停，輸煤自動(dòng)化，化學(xué)水處理等生產(chǎn)過(guò)程大量需要順序控制。SCS是DCS的重要組成部分，其核心部件微處理器或可編程邏輯控制器（PLC）代替了常規(guī)繼電器，使順序控制的功能有了很大進(jìn)步。大型機(jī)組中SCS以子功能組級(jí)及執(zhí)行級(jí)控制為主，一個(gè)功能組可能包含若干順序控制系統(tǒng)。

第53頁(yè)/共190頁(yè)順序控制系統(tǒng)—SCS

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制粉系統(tǒng)順控

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鍋爐二次風(fēng)門順控

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鍋爐定排順控

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射水泵順控

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給水程控

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勵(lì)磁開關(guān)

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整流裝置開關(guān)

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發(fā)電機(jī)滅磁開關(guān)

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發(fā)電機(jī)感應(yīng)調(diào)壓器

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備用勵(lì)磁機(jī)手動(dòng)調(diào)節(jié)勵(lì)磁

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發(fā)電機(jī)組斷路器同期回路

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其他設(shè)備起停順控第54頁(yè)/共190頁(yè)汽輪機(jī)數(shù)字電液控制系統(tǒng)—DEH數(shù)字電液調(diào)節(jié)系統(tǒng)—DigitalElectro－h(huán)ydraulicControlSystem

該系統(tǒng)完成對(duì)汽機(jī)的轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)、功率調(diào)節(jié)和機(jī)爐協(xié)調(diào)控制。包括：轉(zhuǎn)速和功率控制；閥門試驗(yàn)和閥門管理；運(yùn)行參數(shù)監(jiān)視；超速保護(hù)；手動(dòng)控制等功能。轉(zhuǎn)速和負(fù)荷的自動(dòng)控制

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汽輪機(jī)自啟動(dòng)（ATC）

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主汽壓力控制（TPC）

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自動(dòng)減負(fù)荷（RB）

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超速保護(hù)（OPC）

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閥門測(cè)試

第55頁(yè)/共190頁(yè)第二章單元機(jī)組協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)

1概述一、協(xié)調(diào)控制從大系統(tǒng)理論出發(fā)，分解-協(xié)調(diào)是一種解決大系統(tǒng)控制問(wèn)題的基本策略。

大系統(tǒng)：由若干相互關(guān)聯(lián)子系統(tǒng)組成的復(fù)雜系統(tǒng)。

分解就是把大系統(tǒng)化為若干子系統(tǒng)，以便進(jìn)行分塊的處理與控制，求得各子系統(tǒng)的局部最優(yōu)解；而協(xié)調(diào)則是從系統(tǒng)的全局出發(fā)，合理地調(diào)整各子系統(tǒng)之間的關(guān)系，求得各子系統(tǒng)之間的和諧與統(tǒng)一，進(jìn)而得到整個(gè)大系統(tǒng)的最優(yōu)解。第56頁(yè)/共190頁(yè)遞階的結(jié)構(gòu)：各子系統(tǒng)處于不同級(jí)別的層次中，并具有不同的職能。協(xié)調(diào)控制級(jí)上的協(xié)調(diào)控制器要對(duì)下一級(jí)中的若干個(gè)控制器進(jìn)行協(xié)調(diào)。協(xié)調(diào)的過(guò)程是一個(gè)多目標(biāo)決策的過(guò)程，也是一個(gè)全局優(yōu)化的過(guò)程。

第57頁(yè)/共190頁(yè)二、單元機(jī)組協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)的主要任務(wù)

協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)是我國(guó)在80年代引進(jìn)的火電站控制理念，主要設(shè)計(jì)思想是將鍋爐和汽機(jī)作為一個(gè)整體，完成對(duì)機(jī)組負(fù)荷、鍋爐主汽壓力的控制，達(dá)到鍋爐風(fēng)、水、煤的協(xié)調(diào)動(dòng)作。對(duì)于協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)而言包含三層含義：機(jī)組與電網(wǎng)需求的協(xié)調(diào)、鍋爐汽輪機(jī)協(xié)調(diào)以及鍋爐風(fēng)、水、煤子系統(tǒng)的協(xié)調(diào)。第58頁(yè)/共190頁(yè)機(jī)組與電網(wǎng)需求的協(xié)調(diào)機(jī)組與電網(wǎng)需求的協(xié)調(diào)主要是機(jī)組最快的響應(yīng)電網(wǎng)負(fù)荷的要求，包括了電網(wǎng)AGC控制和電網(wǎng)一次調(diào)頻控制兩個(gè)方面。鍋爐與汽輪機(jī)的協(xié)調(diào)鍋爐汽輪機(jī)的協(xié)調(diào)被認(rèn)為是機(jī)組的協(xié)調(diào)，主要是協(xié)調(diào)控制鍋爐與汽輪機(jī)，提高機(jī)組對(duì)電網(wǎng)負(fù)荷調(diào)度的響應(yīng)性和機(jī)組運(yùn)行的穩(wěn)定性。從協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)而言，對(duì)汽包鍋爐和直流鍋爐都具有相同的控制概念，但由于兩種爐型在汽水循環(huán)上有很大的差別，導(dǎo)致控制系統(tǒng)具有很大的差別。第59頁(yè)/共190頁(yè)

鍋爐各子系統(tǒng)之間的協(xié)調(diào)

鍋爐各子系統(tǒng)之間的協(xié)調(diào)主要考慮鍋爐風(fēng)、水、煤之間的協(xié)調(diào)。從廣義上講，協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)是單元機(jī)組的負(fù)荷控制系統(tǒng)。它把鍋爐和汽輪發(fā)電機(jī)作為一個(gè)整體進(jìn)行綜合控制，使其同時(shí)按照電網(wǎng)負(fù)荷需求指令和內(nèi)部主要運(yùn)行參數(shù)的偏差要求協(xié)調(diào)運(yùn)行，既保證單元機(jī)組對(duì)外具有較快的功率響應(yīng)和一定的調(diào)頻能力，又保證對(duì)內(nèi)維持主蒸汽壓力偏差在允許范圍內(nèi)。第60頁(yè)/共190頁(yè)三、單元機(jī)組協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)組成

單元機(jī)組的遞階分層控制協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)把鍋爐和汽輪發(fā)電機(jī)組作為一個(gè)整體進(jìn)行控制，采用了遞階控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，把自動(dòng)調(diào)節(jié)、邏輯控制、聯(lián)鎖保護(hù)等功能有機(jī)地結(jié)合在一起，構(gòu)成一種具有多種控制功能，滿足不同運(yùn)行方式和不同工況下控制要求的綜合控制系統(tǒng)。第61頁(yè)/共190頁(yè)協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)μTμBN0負(fù)荷管理控制中心機(jī)爐主控制器鍋爐控制系統(tǒng)汽輪機(jī)控制系統(tǒng)被控對(duì)象NBNTNEPT外部負(fù)荷指令

單元機(jī)組協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)簡(jiǎn)圖第62頁(yè)/共190頁(yè)機(jī)組負(fù)荷管理控制中心又稱機(jī)組負(fù)荷指令處理裝置，其主要作用是用來(lái)協(xié)調(diào)機(jī)組內(nèi)、外矛盾。機(jī)爐主控器協(xié)調(diào)的是汽機(jī)與鍋爐的內(nèi)部矛盾。負(fù)荷管理控制中心和機(jī)爐主控制器是機(jī)組的協(xié)調(diào)級(jí)，是機(jī)組負(fù)荷控制系統(tǒng)的核心，決定著機(jī)組變負(fù)荷的數(shù)量和變化速度，故直接將其稱為協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)。第63頁(yè)/共190頁(yè)

四、負(fù)荷控制對(duì)象的動(dòng)態(tài)特性單元機(jī)組是一個(gè)具有的2個(gè)輸入和2個(gè)輸出的互相關(guān)聯(lián)的被控對(duì)象++++WNμ(s)

單元機(jī)組負(fù)荷控制對(duì)象原理方框圖μTWPμ(s)WNB(s)WPB(s)μBNEPT第64頁(yè)/共190頁(yè)

燃燒率μB擾動(dòng)（調(diào)汽閥門μT不變）對(duì)象特點(diǎn)：有自平衡能力，有慣性，有遲延

NE000ΔBμBtttPT(a)第65頁(yè)/共190頁(yè)

對(duì)象特點(diǎn)：有自平衡能力，響應(yīng)快NE000ΔμTμTtttPT(b)

調(diào)汽閥門μT擾動(dòng)（燃燒率μB不變）第66頁(yè)/共190頁(yè)2負(fù)荷管理控制中心主要功能：

根據(jù)電網(wǎng)調(diào)度中心的要求負(fù)荷指令或機(jī)組運(yùn)行人員要求改變負(fù)荷的指令以及機(jī)組主輔機(jī)運(yùn)行情況，處理成適合于機(jī)爐運(yùn)行狀態(tài)的實(shí)際負(fù)荷要求指令ULD（N0或

NSP

）。第67頁(yè)/共190頁(yè)負(fù)荷管理中心結(jié)構(gòu)圖

在正常工況時(shí)，按“需要”控制，實(shí)際指令跟蹤（就等于）目標(biāo)指令。在異常工況（能力受限制）時(shí)，按“可能”控制，目標(biāo)指令跟蹤實(shí)發(fā)功率，或者跟蹤實(shí)際指令。第68頁(yè)/共190頁(yè)

LMCC主要完成以下功能：實(shí)際負(fù)荷要求指令ULD的產(chǎn)生負(fù)荷的增加和減少最大/最小負(fù)荷限制負(fù)荷變化速率限制遠(yuǎn)方/就地控制負(fù)荷快速返回（Runback-RB）負(fù)荷快速切回（FastCutBack-FCB）負(fù)荷增/減閉鎖負(fù)荷迫升/迫降（RU/RD）負(fù)荷保持/恢復(fù)第69頁(yè)/共190頁(yè)1．正常工況下負(fù)荷指令處理第70頁(yè)/共190頁(yè)2．異常工況下負(fù)荷指令處理單元機(jī)組的主機(jī)、主要輔機(jī)或設(shè)備的故障原因有兩類：

（1）跳閘或切除。這類故障的來(lái)源是明確的，可根據(jù)切投狀況加以確定。（2）工作異常。這類故障來(lái)源是不明確的，無(wú)法直接確定，只能通過(guò)測(cè)量有關(guān)運(yùn)行參數(shù)的偏差間接確定。針對(duì)以上兩類故障，對(duì)機(jī)組實(shí)際負(fù)荷指令的處理方法有四種：（1）負(fù)荷返回（RunBack，RB）。（2）快速負(fù)荷切斷（FastCutBack，F(xiàn)CB，快速甩負(fù)荷）；（3）負(fù)荷閉鎖增/減（BlockIncrease/BlockDecrease，BI/BD）（4）負(fù)荷迫升/迫降（RunUp/RunDown，RU/RD）。其中，負(fù)荷返回RB和快速負(fù)荷切斷FCB是處理第一類故障的，負(fù)荷閉鎖增/減BI/BD和負(fù)荷迫升/迫降RU/RD是處理第二類故障的。第71頁(yè)/共190頁(yè)單元機(jī)組負(fù)荷的給定信號(hào)來(lái)自兩個(gè)方面，機(jī)組運(yùn)行人員的“手動(dòng)負(fù)荷給定”和“中調(diào)指令”。中調(diào)指令的介入與退出可由運(yùn)行人員通過(guò)切換器T1進(jìn)行選擇。T1的輸出與手動(dòng)負(fù)荷給定信號(hào)經(jīng)加法器疊加后，形成機(jī)組的目標(biāo)負(fù)荷指令。

目標(biāo)負(fù)荷指令與機(jī)組可能出力計(jì)算回路計(jì)算出的機(jī)組最大可能出力信號(hào)作為小值選擇器的輸入第72頁(yè)/共190頁(yè)

甩負(fù)荷（RUNBACK）機(jī)組運(yùn)行過(guò)程中，如發(fā)現(xiàn)機(jī)組主要輔機(jī)發(fā)生了局部故障，譬如一臺(tái)風(fēng)機(jī)跳閘等原因時(shí)，應(yīng)把負(fù)荷指令降低至50%。甩負(fù)荷的原因是明確的，降低負(fù)荷的數(shù)量也是明確的。減少這一部分負(fù)荷之后，機(jī)組仍能維持正常運(yùn)行。

第73頁(yè)/共190頁(yè)送風(fēng)機(jī)跳閘甩負(fù)荷邏輯圖

第74頁(yè)/共190頁(yè)迫升/迫降當(dāng)機(jī)組由于某種原因造成運(yùn)行參數(shù)與負(fù)荷指令要求出現(xiàn)過(guò)大偏差時(shí)，應(yīng)通過(guò)調(diào)整負(fù)荷指令使參數(shù)偏差回復(fù)至允許范圍之內(nèi)，這稱之為負(fù)荷指令的迫升/迫降。迫升/迫降的原因是參數(shù)偏差。造成參數(shù)偏差的原因并不是很明確，負(fù)荷升、降的多少也不是事先明確的，直至參數(shù)偏差回復(fù)至允許范圍為止。第75頁(yè)/共190頁(yè)負(fù)荷限制回路（迫升/迫降）原理圖迫升/迫降回路偏差檢測(cè)回路

當(dāng)迫升/迫降完成后，機(jī)組的負(fù)荷指令將重新回復(fù)至負(fù)荷指令中心給出的負(fù)荷指令。第76頁(yè)/共190頁(yè)負(fù)荷閉鎖增/減在機(jī)組運(yùn)行過(guò)程中，當(dāng)發(fā)現(xiàn)主系統(tǒng)或子系統(tǒng)指令已達(dá)到高、低限值，或出現(xiàn)參數(shù)偏差（燃料量、風(fēng)量、給水量），但還未達(dá)到迫升/迫降的程度，此時(shí)應(yīng)閉鎖機(jī)組負(fù)荷指令的增或閉鎖負(fù)荷指令的減。閉鎖負(fù)荷指令可避免因負(fù)荷指令的進(jìn)一步變化，使事故擴(kuò)大，有利于運(yùn)行人員檢查機(jī)組故障所在，并采取進(jìn)一步的措施。第77頁(yè)/共190頁(yè)快速甩負(fù)荷

有些單元機(jī)組考慮了機(jī)組自動(dòng)快速降低負(fù)荷（FCB），使機(jī)組維持空轉(zhuǎn)，鍋爐處于最低穩(wěn)燃負(fù)荷，或只帶廠用電運(yùn)行的功能。當(dāng)電網(wǎng)出現(xiàn)故障或其它原因要求機(jī)組快速地將負(fù)荷降至最低限時(shí)，需要快速甩負(fù)荷。快速甩負(fù)荷的實(shí)現(xiàn)對(duì)機(jī)組的可控性要求很高，所有控制子系統(tǒng)必須處于正常工作狀態(tài)，并應(yīng)配備完備的旁路系統(tǒng)。

第78頁(yè)/共190頁(yè)3機(jī)爐主控制器

汽輪機(jī)、鍋爐協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)概念的引出，主要在于汽輪機(jī)和鍋爐對(duì)于機(jī)組的負(fù)荷和壓力具有完全不同的控制特性，汽輪機(jī)以控制調(diào)門開度實(shí)現(xiàn)對(duì)壓力、負(fù)荷的調(diào)節(jié)，具有很快的調(diào)節(jié)特性，而鍋爐利用燃料的燃燒產(chǎn)生的熱量使給水流量變?yōu)檎羝淇刂迫剂系倪^(guò)程取決于磨煤機(jī)、給煤機(jī)、風(fēng)機(jī)的運(yùn)行，對(duì)壓力、負(fù)荷的調(diào)節(jié)具有很慢的調(diào)節(jié)特性。因此協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)就是要以優(yōu)良的控制策略實(shí)現(xiàn)對(duì)鍋爐-汽輪機(jī)的統(tǒng)一控制。以達(dá)到鍋爐-汽輪機(jī)組對(duì)負(fù)荷響應(yīng)的快速性和對(duì)壓力控制的穩(wěn)定性。第79頁(yè)/共190頁(yè)以反饋回路分類鍋爐跟隨方式（或爐跟機(jī)方式）汽機(jī)跟隨方式（或機(jī)跟爐方式）協(xié)調(diào)方式

以鍋爐跟隨為基礎(chǔ)的協(xié)調(diào)控制方式（CCBF）以汽機(jī)跟隨為基礎(chǔ)的協(xié)調(diào)控制方式（CCTF）

綜合型協(xié)調(diào)控制方式（COORD）以能量平衡分類直接能量平衡協(xié)調(diào)方式負(fù)荷指令間接平衡協(xié)調(diào)方式第80頁(yè)/共190頁(yè)爐跟機(jī)控制方式（鍋爐跟隨，BF）汽機(jī)調(diào)負(fù)荷，鍋爐調(diào)汽壓。優(yōu)點(diǎn)：充分利用蓄熱來(lái)迅速適應(yīng)負(fù)荷的變化。缺點(diǎn)：主汽壓力變化較大。

適用情況：當(dāng)單元機(jī)組中鍋爐設(shè)備及其輔機(jī)運(yùn)行正常，而機(jī)組的輸出功率受到汽輪機(jī)設(shè)備及其輔機(jī)的原因限制時(shí)。一、以反饋回路分類第81頁(yè)/共190頁(yè)

機(jī)跟爐控制方式（汽機(jī)跟隨，TF）

鍋爐調(diào)負(fù)荷，汽機(jī)調(diào)汽壓。

優(yōu)點(diǎn)：主蒸汽壓力變化很小。

缺點(diǎn)：沒有利用鍋爐的蓄熱，適應(yīng)負(fù)荷變化能力較差

適用情況：(1)承擔(dān)基本負(fù)荷的單元機(jī)組。

（2）當(dāng)機(jī)組剛剛投入運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)還不夠時(shí)。

（3）當(dāng)單元機(jī)組中汽輪機(jī)設(shè)備及其輔機(jī)運(yùn)行正常，而機(jī)組的輸出功率受到鍋爐設(shè)備及其輔機(jī)的原因限制時(shí)。

第82頁(yè)/共190頁(yè)

機(jī)爐協(xié)調(diào)控制方式當(dāng)外界負(fù)荷需求變化時(shí)，同時(shí)改變機(jī)爐的負(fù)荷。既考慮到機(jī)組響應(yīng)外界負(fù)荷的快速性，又不致造成機(jī)前壓力的過(guò)分波動(dòng)，使機(jī)爐之間出現(xiàn)的能量不平衡程度盡可能小，時(shí)間盡可能短，這樣的運(yùn)行方式則稱之為機(jī)爐協(xié)調(diào)運(yùn)行方式。

協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)的一個(gè)重要設(shè)計(jì)思想，就在于蓄能的合理利用和補(bǔ)償：（1）充分利用鍋爐的蓄能，又要相應(yīng)限制這種利用；（2）補(bǔ)償蓄能，動(dòng)態(tài)超調(diào)鍋爐的能量輸入。

第83頁(yè)/共190頁(yè)當(dāng)“負(fù)荷要求”改變時(shí)，通過(guò)機(jī)爐主控制器對(duì)鍋爐和汽輪機(jī)分別發(fā)出調(diào)節(jié)負(fù)荷的指令，并行地改變鍋爐的燃燒率和汽機(jī)的進(jìn)汽量。優(yōu)點(diǎn)：能較快地適應(yīng)“負(fù)荷要求”的變化，同時(shí)汽壓的變動(dòng)范圍也不大。第84頁(yè)/共190頁(yè)

協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)的一個(gè)關(guān)鍵控制策略，在于盡可能減少和消除鍋爐、汽輪機(jī)動(dòng)作間的相互影響，采用擾動(dòng)補(bǔ)償、自治或解耦的控制原則。擾動(dòng)應(yīng)由擾動(dòng)側(cè)的控制回路自行快速消除，而非擾動(dòng)側(cè)的控制回路應(yīng)少動(dòng)或不動(dòng)，以利于動(dòng)態(tài)過(guò)程的穩(wěn)定。

第85頁(yè)/共190頁(yè)以爐跟機(jī)為主的協(xié)調(diào)控制(1)系統(tǒng)構(gòu)成第86頁(yè)/共190頁(yè)（２）系統(tǒng)分析當(dāng)“負(fù)荷要求”

變化時(shí)（如增加），系統(tǒng)的工作過(guò)程為：第87頁(yè)/共190頁(yè)（３）系統(tǒng)特點(diǎn)鍋爐、汽機(jī)共同調(diào)節(jié)負(fù)荷與主汽壓。保證主汽壓在允許范圍內(nèi)，盡快適應(yīng)外界負(fù)荷的變化。調(diào)節(jié)結(jié)束時(shí)：如果負(fù)荷要求增長(zhǎng)的速率和幅度較大，可能引起主汽壓的變化幅值過(guò)大時(shí)：第88頁(yè)/共190頁(yè)以機(jī)跟爐為主的協(xié)調(diào)控制(1)系統(tǒng)構(gòu)成第89頁(yè)/共190頁(yè)（２）系統(tǒng)分析當(dāng)“負(fù)荷要求”

變化時(shí)（如增加），系統(tǒng)的工作過(guò)程為：第90頁(yè)/共190頁(yè)（３）系統(tǒng)特點(diǎn)

鍋爐、汽機(jī)共同調(diào)節(jié)負(fù)荷與主汽壓。保證主汽壓在允許范圍內(nèi)，盡快適應(yīng)外界負(fù)荷的變化。調(diào)節(jié)結(jié)束時(shí)：通過(guò)非線性元件在保證主汽壓在允許范圍內(nèi)變化時(shí)，去盡快適應(yīng)外界負(fù)荷變化第91頁(yè)/共190頁(yè)

一種以汽輪機(jī)能量需求信號(hào)直接對(duì)鍋爐輸入能量進(jìn)行控制的協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)。這種協(xié)調(diào)方式的基本出發(fā)點(diǎn)是在任何工況下均保證鍋爐能量的輸入與汽輪機(jī)能量的需求相平衡。二、以能量平衡分類按直接能量平衡的協(xié)調(diào)控制(DEB）第92頁(yè)/共190頁(yè)這類控制系統(tǒng)的主要特點(diǎn)為:

（1）機(jī)組的功率由汽機(jī)調(diào)節(jié)汽門進(jìn)行控制，具有爐跟機(jī)控制方式的特點(diǎn)，即機(jī)組對(duì)外界負(fù)荷的響應(yīng)性好。（2）采用了一個(gè)代表汽機(jī)能量需求的信號(hào)。這個(gè)信號(hào)作為機(jī)爐之間的協(xié)調(diào)信號(hào)，或稱為能量平衡信號(hào)，控制鍋爐的輸入能量，保證任何工況下機(jī)組內(nèi)部能量供需的平衡。第93頁(yè)/共190頁(yè)

美國(guó)Max控制系統(tǒng)公司（原利諾公司）采用MAX-1000分散控制系統(tǒng)的第四代直接能量平衡（directenergybalance，DEB）協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)，稱為DEB-400，該系統(tǒng)的特點(diǎn)為：（1）機(jī)組功率由汽輪機(jī)側(cè)調(diào)節(jié)，負(fù)荷響應(yīng)快。機(jī)側(cè)采用串級(jí)控制，副環(huán)PI以第一級(jí)壓力作反饋。（2）以能量平衡信號(hào)作為鍋爐側(cè)的負(fù)荷前饋指令，以熱量信號(hào)作反饋，直接按汽輪機(jī)的能量需求來(lái)控制鍋爐的能量輸入。系統(tǒng)無(wú)需機(jī)前壓力的反饋控制，取消了世界上其他公司CCS系統(tǒng)都必須具有的機(jī)前壓力閉環(huán)校正。上兩式中，為汽輪機(jī)第一級(jí)壓力，為汽包壓力。第94頁(yè)/共190頁(yè)第95頁(yè)/共190頁(yè)（1）能量平衡信號(hào)

其中壓力比線性地代表了汽輪機(jī)的有效閥位，可精確測(cè)量實(shí)際調(diào)節(jié)閥門開度。DEH系統(tǒng)取為適用于任何定壓或滑壓運(yùn)行的能量平衡信號(hào)，以該信號(hào)響應(yīng)汽輪機(jī)能量需求來(lái)調(diào)節(jié)鍋爐的輸入指令如燃料、送風(fēng)等。第96頁(yè)/共190頁(yè)能量平衡信號(hào)的特點(diǎn)：

1)正確反映汽輪機(jī)對(duì)鍋爐的能量需求，且只反映外擾（汽輪機(jī)調(diào)節(jié)汽門開度變化），而不受鍋爐側(cè)內(nèi)擾（燃料擾動(dòng)）的影響。

2)適用于所有運(yùn)行工況：定壓運(yùn)行或滑壓運(yùn)行、汽輪機(jī)控制是液壓調(diào)節(jié)或是DEH控制，都能使鍋爐輸入匹配汽輪機(jī)的需求。

3）壓力比代表的是汽輪機(jī)調(diào)節(jié)汽門實(shí)際開度，而不是要求的開度。第97頁(yè)/共190頁(yè)

（2）熱量信號(hào)

汽包鍋爐的DEB控制系統(tǒng)，不論是中間貯倉(cāng)式制粉系統(tǒng)，或是直吹式制粉系統(tǒng)，其鍋爐的輸入能量信號(hào)都采用熱量信號(hào)（heatrelease）進(jìn)行測(cè)量。

第98頁(yè)/共190頁(yè)熱量信號(hào)的特點(diǎn)：1）熱量信號(hào)度量了鍋爐總的能量輸入，計(jì)及全部燃用燃料（煤、油…）總的爐內(nèi)放熱。

2）熱量信號(hào)能識(shí)別燃料熱值、水分、灰分等煤質(zhì)以及燃燒工況變化的影響，任何燃料輸入擾動(dòng)，無(wú)須待燃燒率指令受影響發(fā)生變化，系統(tǒng)即可予以迅速消除。

3）熱量信號(hào)測(cè)量鍋爐的能量輸入，考慮到了鍋爐的蓄能，因而既適用于靜態(tài)，也適用于動(dòng)態(tài)，具有實(shí)時(shí)性。

4）用作燃料控制系統(tǒng)的反饋，熱量信號(hào)只反映鍋爐的內(nèi)擾（燃料變化），而不反映外擾。

第99頁(yè)/共190頁(yè)（3）機(jī)爐間能量平衡

機(jī)爐間能量平衡，以機(jī)前壓力穩(wěn)定為標(biāo)志。DEB-400CCS系統(tǒng)的鍋爐側(cè)燃料調(diào)節(jié)系統(tǒng)，其PI調(diào)節(jié)器輸入信號(hào)為：

前饋（指令）=能量平衡信號(hào)=

反饋=熱量信號(hào)（HR）=

燃料偏差

=-（）+==第100頁(yè)/共190頁(yè)式中為機(jī)前壓力偏差。對(duì)靜態(tài)工況，有=0=0則

==0由于

為汽輪機(jī)調(diào)節(jié)汽門開度，不可能為零，則必然是=0即

因此，DEB系統(tǒng)的鍋爐燃料調(diào)節(jié)器，具有保持機(jī)前壓力等于其給定值的能力，無(wú)需另外再加壓力的積分校正，從而也就消除了帶壓力校正的串級(jí)控制所引起的問(wèn)題，系統(tǒng)也最簡(jiǎn)單。第101頁(yè)/共190頁(yè)結(jié)論

DEB協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)實(shí)際上也是一種利用物理規(guī)律巧妙構(gòu)思的單向解耦系統(tǒng)，即按輸出要求（能量增量與蓄能補(bǔ)償）控制輸入的機(jī)爐直接能量平衡原理。靜態(tài)工況，機(jī)前壓力總是等于壓力定值，無(wú)需機(jī)前壓力的閉環(huán)校正。這樣，機(jī)前壓力可以看成是DEB系統(tǒng)內(nèi)部取決于定值的一個(gè)平衡參數(shù)，汽輪機(jī)側(cè)功率指令ULD改變或調(diào)節(jié)汽門開度擾動(dòng)，對(duì)機(jī)前壓力靜態(tài)沒有影響，與靜態(tài)無(wú)關(guān)。所以對(duì)DEB系統(tǒng)可以視作一個(gè)單向解耦系統(tǒng)，汽輪機(jī)側(cè)擾動(dòng)不影響機(jī)前壓力。由于單向解耦DEB協(xié)調(diào)控制實(shí)際上已經(jīng)由機(jī)爐相互影響的、MW多變量控制系統(tǒng)轉(zhuǎn)化為一個(gè)單變量MW控制系統(tǒng)，因而在快速響應(yīng)負(fù)荷的基礎(chǔ)上，又大大提高了系統(tǒng)的穩(wěn)定性和調(diào)節(jié)品質(zhì)。第102頁(yè)/共190頁(yè)負(fù)荷指令間接平衡的協(xié)調(diào)控制(|EB）由于該系統(tǒng)采用間接反映機(jī)爐之間能量平衡關(guān)系的負(fù)荷指令P0作為協(xié)調(diào)控制的前饋信號(hào)，故稱之為負(fù)荷指令間接平衡的協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)。第103頁(yè)/共190頁(yè)（1）補(bǔ)償鍋爐側(cè)擾動(dòng)的機(jī)跟爐協(xié)調(diào)系統(tǒng)（I1）

引入功率定值信號(hào)做為鍋爐前饋信號(hào)。I1系統(tǒng)具備對(duì)鍋爐側(cè)擾動(dòng)單向補(bǔ)償?shù)哪芰Γ⒉痪邆鋵?duì)汽機(jī)側(cè)擾動(dòng)補(bǔ)償?shù)哪芰Α５?04頁(yè)/共190頁(yè)（2）補(bǔ)償汽機(jī)側(cè)擾動(dòng)的機(jī)跟爐協(xié)調(diào)系統(tǒng)（I2）

第105頁(yè)/共190頁(yè)（3）補(bǔ)償鍋爐側(cè)擾動(dòng)的爐跟機(jī)協(xié)調(diào)系統(tǒng)（I3）

第106頁(yè)/共190頁(yè)第107頁(yè)/共190頁(yè)

采用了功率指令Nsp與ΔPT相乘，再進(jìn)行積分運(yùn)算，做為鍋爐調(diào)節(jié)器的輸出部分。在額定負(fù)荷下，Nsp為常數(shù)時(shí)，鍋爐主控制器為典型的比例積分調(diào)節(jié)規(guī)律。功率指令Nsp和Nsp的微分做為鍋爐前饋指令。第一是采用了實(shí)發(fā)功率N與汽壓偏差的乘積做為對(duì)鍋爐側(cè)擾動(dòng)的補(bǔ)償信號(hào)。這對(duì)于克服機(jī)爐動(dòng)態(tài)特性隨負(fù)荷變化引起的非線性特性有一定作用。第二是對(duì)調(diào)節(jié)器的輸入偏差進(jìn)行限幅。第108頁(yè)/共190頁(yè)4、補(bǔ)償汽機(jī)側(cè)擾動(dòng)的爐跟機(jī)協(xié)調(diào)系統(tǒng)（I4）

在汽機(jī)側(cè)出現(xiàn)擾動(dòng)的動(dòng)態(tài)過(guò)程中，利用輸出功率與機(jī)前壓力響應(yīng)在初始階段形狀相似但方向相反的特點(diǎn)，簡(jiǎn)單地把功率偏差信號(hào)引入至鍋爐調(diào)節(jié)器G2，就構(gòu)成了對(duì)汽機(jī)側(cè)擾動(dòng)補(bǔ)償?shù)墓δ堋?/p>

第109頁(yè)/共190頁(yè)（5）實(shí)現(xiàn)雙向補(bǔ)償?shù)臓t跟機(jī)協(xié)調(diào)系統(tǒng)（I5）

第110頁(yè)/共190頁(yè)（6）實(shí)現(xiàn)雙向補(bǔ)償?shù)臋C(jī)跟爐協(xié)調(diào)系統(tǒng)（I6）

第111頁(yè)/共190頁(yè)雙向補(bǔ)償機(jī)跟爐協(xié)調(diào)系統(tǒng)的變形結(jié)構(gòu)

第112頁(yè)/共190頁(yè)（7）實(shí)現(xiàn)雙向串聯(lián)補(bǔ)償?shù)膮f(xié)調(diào)系統(tǒng)（I7）

第113頁(yè)/共190頁(yè)（8）實(shí)現(xiàn)單向串聯(lián)補(bǔ)償?shù)臓t跟機(jī)協(xié)調(diào)系統(tǒng)（I8）

第114頁(yè)/共190頁(yè)（9）采用非線性補(bǔ)償?shù)膮f(xié)調(diào)控制系統(tǒng)（I9）

第115頁(yè)/共190頁(yè)(10)聯(lián)合變壓運(yùn)行的協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)（I10）

第116頁(yè)/共190頁(yè)

當(dāng)機(jī)組負(fù)荷低于N1，譬如30%，或大于N2，譬如91%時(shí)，機(jī)組按照定壓方式運(yùn)行。在負(fù)荷為N1至N2之間，機(jī)組汽輪機(jī)調(diào)節(jié)汽門固定在91％開度附近，按照滑壓運(yùn)行方式運(yùn)行。系統(tǒng)中設(shè)置了三個(gè)調(diào)節(jié)器。Gl是汽機(jī)主調(diào)節(jié)器。G2是鍋爐主調(diào)節(jié)器。G3是汽機(jī)閥位校正調(diào)節(jié)器，其輸出用來(lái)校正壓力定值信號(hào)，維持滑壓運(yùn)行時(shí)調(diào)節(jié)汽門開度為91％定值。第117頁(yè)/共190頁(yè)表穩(wěn)定工況下功率、壓力和調(diào)節(jié)汽門開度N<30%30%≤N≤91%>91%PTPmin.spPmin.sp≤PT≤Pmax.spPmax.spμ<91%91%>91%積分負(fù)反饋相當(dāng)于一個(gè)慣性環(huán)節(jié)，使壓力定值的變化滯后于功率定值的變化。否則將造成壓力定值與功率定值同步變化，在G1的入口相消，無(wú)法使調(diào)節(jié)汽門有一定的動(dòng)態(tài)過(guò)開，使機(jī)組的負(fù)荷適應(yīng)能力太差。

第118頁(yè)/共190頁(yè)幾種單元機(jī)組的協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)的共同點(diǎn)：1.系統(tǒng)都為前饋-反饋的協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)，一般還帶有非線性控制環(huán)節(jié)。2．前饋控制的作用是補(bǔ)償機(jī)組的動(dòng)態(tài)遲延和慣性，加快負(fù)荷響應(yīng)，在控制過(guò)程中起“粗調(diào)”作用。3．采用非線性控制環(huán)節(jié)可使汽壓在規(guī)定的允許偏差范圍內(nèi)變化，以利用機(jī)組的蓄熱能力，提高負(fù)荷響應(yīng)速度。4．協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)的控制精度和克服內(nèi)擾的能力主要靠反饋控制保證，反饋控制是協(xié)調(diào)控制的基礎(chǔ)，在控制過(guò)程中起“細(xì)調(diào)”作用。第119頁(yè)/共190頁(yè)4單元機(jī)組的運(yùn)行方式

單元機(jī)組的運(yùn)行方式有定壓運(yùn)行和滑壓運(yùn)行兩種。

定壓運(yùn)行:無(wú)論機(jī)組負(fù)荷怎樣變動(dòng)，始終維持主蒸汽壓力以及主蒸汽溫度為額定值，通過(guò)改變汽輪機(jī)調(diào)節(jié)汽門的開度，改變機(jī)組的輸出功率。滑壓運(yùn)行:始終保持汽輪機(jī)調(diào)節(jié)汽門全開，在維持主蒸汽溫度恒定的同時(shí)，通過(guò)改變主蒸汽壓力改變機(jī)組的輸出功率。第120頁(yè)/共190頁(yè)滑壓運(yùn)行的主要優(yōu)點(diǎn):

（1）汽輪機(jī)調(diào)節(jié)汽門保持近似全開將會(huì)使進(jìn)汽節(jié)流損失降低。負(fù)荷越低，節(jié)流損失的降低越明顯。另外，汽輪機(jī)的級(jí)效率也要比定壓運(yùn)行時(shí)高。（2）在部分負(fù)荷下，主蒸汽和再熱蒸汽的壓力降低，容易保持蒸汽溫度不變。可獲得較高的循環(huán)效率。第121頁(yè)/共190頁(yè)

（3）部分負(fù)荷下給水泵的功耗比定壓運(yùn)行時(shí)減小。因?yàn)榛瑝哼\(yùn)行時(shí)給水壓力與機(jī)組負(fù)荷成正比，在相同的機(jī)組部分負(fù)荷條件下，給水泵出口壓力比定壓運(yùn)行時(shí)要低得多。例如，某機(jī)組在50%負(fù)荷下，滑壓運(yùn)行時(shí)給水泵的功耗僅相當(dāng)于定壓運(yùn)行時(shí)的55%。第122頁(yè)/共190頁(yè)

（4）調(diào)峰停機(jī)后再啟動(dòng)快，降低了啟動(dòng)損耗。因?yàn)樵诘拓?fù)荷下汽輪機(jī)的金屬溫度基本不變，若在機(jī)組最低負(fù)荷下打閘停機(jī)，可以在較高的金屬溫度下停機(jī)熱備用，如重新熱態(tài)啟動(dòng)，將大大縮短再啟動(dòng)時(shí)間，使啟動(dòng)損耗相應(yīng)地降低。第123頁(yè)/共190頁(yè)純滑壓運(yùn)行的缺點(diǎn)：（1）機(jī)組難以快速地響應(yīng)外界負(fù)荷的需求由于鍋爐設(shè)備內(nèi)部具有的蓄熱能力和熱慣性，當(dāng)外界負(fù)荷需求變化時(shí)，雖然改變了鍋爐的能量輸入，但直到鍋爐輸出蒸汽能量的變化，還要經(jīng)過(guò)一段滯后時(shí)間和慣性過(guò)程。（2）不利于機(jī)組參與一次調(diào)頻

如果使汽輪機(jī)調(diào)節(jié)汽門處于全開位置，當(dāng)電網(wǎng)頻率波動(dòng)時(shí)，機(jī)組不可能通過(guò)調(diào)節(jié)進(jìn)汽量，參與電網(wǎng)的一次調(diào)頻。第124頁(yè)/共190頁(yè)策略：不使汽輪機(jī)調(diào)節(jié)汽門處于全開的位置，而是留出一定的調(diào)節(jié)余地。當(dāng)外界負(fù)荷需求變更時(shí)，首先通過(guò)調(diào)整汽輪機(jī)調(diào)節(jié)汽門的開度，改變進(jìn)汽量，利用鍋爐內(nèi)部的蓄熱能量，較快地適應(yīng)外界負(fù)荷的需求。與此同時(shí)，調(diào)整進(jìn)入鍋爐的輸入量，使燃燒率改變，與外界負(fù)荷需求達(dá)到新的平衡。調(diào)節(jié)汽門的調(diào)節(jié)余地也為機(jī)組參與電網(wǎng)一次調(diào)頻創(chuàng)造了條件。第125頁(yè)/共190頁(yè)綜合滑壓和定壓兩種運(yùn)行方式的特點(diǎn)，不難發(fā)現(xiàn)在低負(fù)荷時(shí)滑壓運(yùn)行有利，在高負(fù)荷時(shí)定壓運(yùn)行方式具有其優(yōu)越性。比如，可有效地利用鍋爐蓄熱，提高對(duì)外界負(fù)荷需求的響應(yīng)速度。

根據(jù)機(jī)組的不同負(fù)荷水平，在低負(fù)荷下采用滑壓運(yùn)行方式，在高負(fù)荷下采用定壓運(yùn)行方式，就構(gòu)成聯(lián)合運(yùn)行方式。第126頁(yè)/共190頁(yè)聯(lián)合運(yùn)行方式特性曲線在低負(fù)荷段，為了保證運(yùn)行的穩(wěn)定，采用定壓運(yùn)行方式。在低負(fù)荷到高負(fù)荷段，采用滑壓運(yùn)行方式。在接近額定負(fù)荷的高負(fù)荷段，又轉(zhuǎn)入定壓運(yùn)行方式。

以后提到滑壓運(yùn)行方式，一般是指聯(lián)合運(yùn)行方式。滑壓運(yùn)行是建立在機(jī)組負(fù)荷協(xié)調(diào)控制之上的一種運(yùn)行方式。注意：超臨界鍋爐與汽包鍋爐相比，由于其蓄熱能力小，且允許壓力波動(dòng)的幅度較大，更宜于采用滑壓運(yùn)行。第127頁(yè)/共190頁(yè)5自動(dòng)發(fā)電控制（AGC）

現(xiàn)代電力系統(tǒng)的頻率和功率的調(diào)整一般是按負(fù)荷變動(dòng)周期的長(zhǎng)短和幅度的大小分別進(jìn)行調(diào)整。

一次調(diào)頻：對(duì)于幅度較小、變動(dòng)周期短的微小分量，主要是靠汽輪發(fā)電機(jī)組調(diào)速系統(tǒng)來(lái)自動(dòng)調(diào)整完成的，即所謂一次調(diào)頻。一次調(diào)頻的特點(diǎn)是由汽輪發(fā)電機(jī)組本身的調(diào)節(jié)系統(tǒng)直接調(diào)節(jié)，因此響應(yīng)速度最快。

二次調(diào)整：由于調(diào)速器為有差調(diào)節(jié)，因此對(duì)于變化幅度較大、周期較長(zhǎng)的變動(dòng)負(fù)荷分量，需要通過(guò)改變汽輪發(fā)電機(jī)組的同步器來(lái)實(shí)現(xiàn)，即通過(guò)平移調(diào)速系統(tǒng)的調(diào)節(jié)靜態(tài)特性，從而改變汽輪發(fā)電機(jī)組的出力來(lái)達(dá)到調(diào)頻的目的，稱為二次調(diào)整。

第128頁(yè)/共190頁(yè)手動(dòng)控制：當(dāng)二次調(diào)整由電廠運(yùn)行人員就地設(shè)定時(shí)稱就地手動(dòng)控制；

自動(dòng)發(fā)電控制：當(dāng)二次調(diào)整由由電網(wǎng)調(diào)度中心的能量管理系統(tǒng)來(lái)實(shí)現(xiàn)遙控自動(dòng)控制時(shí)，則稱為自動(dòng)發(fā)電控制（AGC）。自動(dòng)發(fā)電控制系統(tǒng)示意圖第129頁(yè)/共190頁(yè)

自動(dòng)發(fā)電控制系統(tǒng)主要由三部分組成：電網(wǎng)調(diào)度中心的能量管理系統(tǒng)（EMS）電廠端的遠(yuǎn)方終端（RTU）分散控制系統(tǒng)的協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)、微波通道

第130頁(yè)/共190頁(yè)實(shí)現(xiàn)AGC閉環(huán)自動(dòng)必須滿足下列基本要求：

（1）電廠機(jī)組的熱工自動(dòng)控制系統(tǒng)必須在自動(dòng)方式運(yùn)行，且CCS必須在“協(xié)調(diào)控制”方式。（2）電網(wǎng)調(diào)度中心的EMS、微波通道、電廠端的遠(yuǎn)方終端RTU必須都在正常工作狀態(tài)，并能從EMS終端CRT上直接改變CCS中的調(diào)度負(fù)荷指令。CCS能直接接收到從EMS下發(fā)的要求執(zhí)行AGC的“請(qǐng)求”和“解除”信號(hào)、“調(diào)度負(fù)荷指令”的模擬量信號(hào)（標(biāo)準(zhǔn)接口為4～20mA）。EMS能接收到CCS的反饋信號(hào)：協(xié)調(diào)控制方式信號(hào)和AGC已投入信號(hào)。第131頁(yè)/共190頁(yè)

（3）EMS下達(dá)的“調(diào)度負(fù)荷指令”信號(hào)與電廠機(jī)組實(shí)際出力的絕對(duì)偏差必須控制在允許范圍以內(nèi)。（4）機(jī)組在協(xié)調(diào)控制方式下運(yùn)行，負(fù)荷由運(yùn)行人員設(shè)定稱就地控制；接受調(diào)度負(fù)荷指令；直接由電網(wǎng)調(diào)度中心控制稱遠(yuǎn)方控制。就地控制和遠(yuǎn)方控制之間相互切換是雙向無(wú)擾的。在就地控制時(shí)，調(diào)度負(fù)荷指令自動(dòng)跟蹤機(jī)組實(shí)發(fā)功率；在遠(yuǎn)方控制時(shí)，協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)的手動(dòng)負(fù)荷設(shè)定器的輸出負(fù)荷指令自動(dòng)跟蹤調(diào)度負(fù)荷指令。第132頁(yè)/共190頁(yè)6協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)實(shí)例600MW超臨界機(jī)組協(xié)調(diào)控制監(jiān)控畫面第133頁(yè)/共190頁(yè)一、負(fù)荷管理控制中心600MW超臨界機(jī)組協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)的負(fù)荷管理控制中心原理圖

說(shuō)明：整個(gè)回路是以切換器T1～T8為中心構(gòu)成的。其中T1～

T4是目標(biāo)負(fù)荷指令的選擇；T5～T6及加法器∑1、∑2等在迫升、迫降時(shí)計(jì)算實(shí)際負(fù)荷指令；給定器A2、A3及切換器T7實(shí)施最大、最小負(fù)荷限制；切換器T8及速率限制器決定負(fù)荷變化率限制的使用。第134頁(yè)/共190頁(yè)二、機(jī)爐主控器1．鍋爐主控當(dāng)鍋爐主控M/A站處于自動(dòng)時(shí)，用切換器T1可以選擇機(jī)組協(xié)調(diào)方式下的控制輸出PBl或者鍋爐跟隨方式下的控制輸出PB2作為鍋爐主控指令PB，去控制鍋爐的燃料量、送風(fēng)量和給水量，實(shí)現(xiàn)鍋爐側(cè)的負(fù)荷控制。鍋爐主控在手動(dòng)方式時(shí)，運(yùn)行人員可設(shè)定鍋爐主控輸出，當(dāng)機(jī)組發(fā)生RB時(shí)，鍋爐主控跟蹤RB目標(biāo)值。第135頁(yè)/共190頁(yè)2．汽輪機(jī)主控由汽輪機(jī)跟隨下的汽輪機(jī)主控制指令PT2的形成回路，協(xié)調(diào)方式下的汽輪機(jī)主控制指令PT1的形成回路，以及手／自動(dòng)切換與跟蹤回路等組成的。第136頁(yè)/共190頁(yè)3．主汽壓力給定值的形成主汽壓力定值形成回路原理圖第137頁(yè)/共190頁(yè)4．控制系統(tǒng)運(yùn)行方式的選擇(1)機(jī)組的控制方式第138頁(yè)/共190頁(yè)(2)滑壓運(yùn)行與定壓運(yùn)行第139頁(yè)/共190頁(yè)(3)ADS控制方式第140頁(yè)/共190頁(yè)(4)一次調(diào)頻投入第141頁(yè)/共190頁(yè)142

單元機(jī)組協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)的主要特點(diǎn)：

（1）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。控制器設(shè)計(jì)主要采用了前饋、反饋、補(bǔ)償以及變結(jié)構(gòu)控制等技術(shù)，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，獲得優(yōu)良的控制品質(zhì)。同時(shí)，又保留了控制器結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，易于工程實(shí)現(xiàn)和參數(shù)整定，便于操作、維護(hù)等優(yōu)點(diǎn)。并能直接接收電網(wǎng)自動(dòng)調(diào)度系統(tǒng)指令，為實(shí)現(xiàn)電網(wǎng)級(jí)自動(dòng)調(diào)度和協(xié)調(diào)控制奠定了基礎(chǔ)。第142頁(yè)/共190頁(yè)143

（2）系統(tǒng)功能完善

除了在正常工況下的連續(xù)調(diào)節(jié)功能之外，系統(tǒng)還設(shè)計(jì)有一整套邏輯控制系統(tǒng)。包括實(shí)際功率給定邏輯，局部故障處理邏輯，運(yùn)行方式切換邏輯，以及顯示報(bào)警、監(jiān)督管理等功能。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；調(diào)頻或非調(diào)頻方式等。適應(yīng)不同運(yùn)行工況對(duì)控制功能的要求。

第143頁(yè)/共190頁(yè)144（3）系統(tǒng)可靠性高通過(guò)設(shè)置安全保護(hù)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。比如，當(dāng)主機(jī)或輔機(jī)設(shè)備故障時(shí)，可自動(dòng)改變控制方式，對(duì)實(shí)際功率指令的幅值和變化速率進(jìn)行改變，并通過(guò)相應(yīng)的聯(lián)鎖保護(hù)，報(bào)警顯示等措施，保證機(jī)組在安全范圍內(nèi)運(yùn)行，并維持最佳的工況。第144頁(yè)/共190頁(yè)第三章汽溫控制系統(tǒng)過(guò)熱汽溫控制再熱汽溫控制第145頁(yè)/共190頁(yè)電站鍋爐及其輔助設(shè)備系統(tǒng)簡(jiǎn)圖

①─煤斗；②─給煤機(jī)；③─磨煤機(jī)；④─空氣預(yù)熱器；⑤─排粉風(fēng)機(jī)；⑥─燃燒器；⑦─爐膛；⑧─水冷壁；⑨─屏式過(guò)熱器；⑩─高溫過(guò)熱器；⑾─低溫過(guò)熱器；⑿─省煤器；⒀─除塵器；⒁─吸風(fēng)機(jī)；⒂─煙囪；⒃─送風(fēng)機(jī)；⒄─汽包；⒅─下降管；⒆─頂棚過(guò)熱器；⒇─排渣室

第146頁(yè)/共190頁(yè)鍋爐汽水流程

第147頁(yè)/共190頁(yè)1過(guò)熱汽溫控制第148頁(yè)/共190頁(yè)一、過(guò)熱蒸汽溫度控制的任務(wù)

過(guò)熱蒸汽溫度控制的主要任務(wù)是維持過(guò)熱器出口溫度在允許的范圍之內(nèi)，并保護(hù)過(guò)熱器，使其管壁溫度不超過(guò)允許的工作溫度。過(guò)熱蒸汽溫度是鍋爐汽水系統(tǒng)中的溫度最高點(diǎn)，蒸汽溫度過(guò)高會(huì)使過(guò)熱器管壁金屬?gòu)?qiáng)度下降，以至燒壞過(guò)熱器的高溫段，嚴(yán)重影響安全；過(guò)熱蒸汽溫度偏低，則會(huì)降低發(fā)電機(jī)組能量轉(zhuǎn)換效率，據(jù)分析，汽溫每降低5℃，熱經(jīng)濟(jì)性將下降1%；且汽溫偏低會(huì)使汽輪機(jī)尾部蒸汽濕度增大，甚至使之帶水，嚴(yán)重影響汽輪機(jī)的安全運(yùn)行。該機(jī)組要求控制過(guò)熱蒸汽溫在℃的范圍內(nèi)。第149頁(yè)/共190頁(yè)二、影響過(guò)熱汽溫的主要因素（直流爐）

1)燃料、給水比（煤水比）

只要燃料、給水比的值不變，過(guò)熱汽溫就不變。只要保持適當(dāng)?shù)拿核龋谌魏呜?fù)荷和工況下，直流鍋爐都能維持一定的過(guò)熱汽溫。

2)給水溫度

正常情況下，給水溫度一般不會(huì)有大的變動(dòng)；但當(dāng)高壓加熱器因故障出系時(shí)，給水溫度就會(huì)降低。對(duì)于直流鍋爐，若燃料不變，由于給水溫度降低，加熱段加長(zhǎng)、過(guò)熱段縮短，過(guò)熱汽溫會(huì)隨之降低，負(fù)荷也會(huì)降低。第150頁(yè)/共190頁(yè)

3)過(guò)剩空氣系數(shù)

過(guò)剩空氣系數(shù)的變化直接影響鍋爐的排煙損失，同時(shí)影響對(duì)流受熱面與輻射受熱面的吸熱比例。當(dāng)過(guò)剩空氣系數(shù)增大時(shí)，除排煙損失增加、鍋爐效率降低外，爐膛水冷壁吸熱減少，造成過(guò)熱器進(jìn)口溫度降低、屏式過(guò)熱器出口溫度降低；雖然對(duì)流過(guò)熱器吸熱量有所增加，但在煤水比不變的情況下，末級(jí)過(guò)熱器出口汽溫有所下降。過(guò)剩空氣系數(shù)減小時(shí)，結(jié)果與增加時(shí)相反。若要保持過(guò)熱汽溫不變，則需重新調(diào)整煤水比。第151頁(yè)/共190頁(yè)

4)火焰中心高度

在煤水比不變的情況下，火焰中心上移類似于過(guò)剩空氣系數(shù)增加，過(guò)熱汽溫略有下降；反之，過(guò)熱汽溫略有上升。若要保持過(guò)熱汽溫不變，亦需重新調(diào)整煤水比。

5)受熱面結(jié)渣

煤水比不變的調(diào)節(jié)下：爐膛水冷壁結(jié)渣時(shí)，過(guò)熱汽溫有所降低；過(guò)熱器結(jié)渣或積灰時(shí)，過(guò)熱汽溫下降明顯。前者發(fā)生時(shí)，調(diào)整煤水比就可；后者發(fā)生時(shí)，不可隨便調(diào)整煤水比，必須在保證水冷壁溫度不超限的前提下調(diào)整煤水比。第152頁(yè)/共190頁(yè)

結(jié)論：對(duì)于直流鍋爐，在水冷壁溫度不超限的條件下，后四種影響過(guò)熱汽溫因素都可以通過(guò)調(diào)整煤水比來(lái)消除；所以，只要控制、調(diào)節(jié)好煤水比，在相當(dāng)大的負(fù)荷范圍內(nèi)，直流鍋爐的過(guò)熱汽溫可保持在額定值；但煤水比的調(diào)整，只有自動(dòng)控制才能可靠完成。而對(duì)于汽包鍋爐，由于汽包的存在，汽水分界點(diǎn)不變；所以，負(fù)荷變化時(shí)，即使煤水比發(fā)生改變，也不會(huì)對(duì)汽溫產(chǎn)生過(guò)大的影響。第153頁(yè)/共190頁(yè)

結(jié)構(gòu)形式不同的過(guò)熱器，在相同蒸汽流量D的擾動(dòng)下，汽溫變化的靜態(tài)特性是不同的。對(duì)于對(duì)流式過(guò)熱器的出口溫度，隨著蒸汽流量D的增加，通過(guò)過(guò)熱器的煙氣量也增加，導(dǎo)致汽溫升高；對(duì)于輻射式過(guò)熱器，蒸汽流量D增加時(shí)，爐膛溫度升高較少，爐膛輻射給過(guò)熱器受熱面的熱量比蒸汽流量的增加所需的熱量要少，因此輻射式過(guò)熱器的出口汽溫反而下降。１）蒸汽擾動(dòng)下對(duì)象的動(dòng)態(tài)特性三、過(guò)熱汽溫控制對(duì)象特性第154頁(yè)/共190頁(yè)第155頁(yè)/共190頁(yè)

實(shí)際生產(chǎn)中，通常把兩種過(guò)熱器結(jié)合使用，還增設(shè)屏式過(guò)熱器，且對(duì)流方式下吸收的熱量比輻射方式下吸收的熱量要多，因此綜合而言，過(guò)熱器出口汽溫是隨流量D的增加而升高的。動(dòng)態(tài)特性如圖所示。有延遲，有慣性，有自平衡能力。第156頁(yè)/共190頁(yè)２）煙氣量擾動(dòng)下過(guò)熱汽溫對(duì)象的動(dòng)態(tài)特性

引起煙氣傳熱量變化的原因很多，如給粉機(jī)給粉不均勻，煤中水分的改變，蒸汽受熱面結(jié)垢，過(guò)剩空氣系數(shù)改變，汽包給水溫度變化，燃燒火焰中心位置的改變等。盡管引起煙氣傳熱量變化的原因很多，但對(duì)象特征總的特點(diǎn)是：有延遲，有慣性，有自平衡能力。從煙氣側(cè)來(lái)的擾動(dòng)量使沿整個(gè)長(zhǎng)度過(guò)熱器的傳熱量發(fā)生變化，汽溫變化反應(yīng)較快，延遲時(shí)間有10-20s。第157頁(yè)/共190頁(yè)３）減溫水量擾動(dòng)下過(guò)熱汽溫對(duì)象的動(dòng)態(tài)特性

常用的減溫方法有兩種：噴水式減溫和表面式減溫，前者的效果比后者好，噴水式減溫器一般裝在末級(jí)過(guò)熱器高溫段前面，一方面保護(hù)了過(guò)熱器高溫段，另一方面又改善了調(diào)節(jié)性能。這種過(guò)熱器的安裝方法與在飽和側(cè)裝設(shè)表面式減溫器相比，延遲時(shí)間能減小1/4。第158頁(yè)/共190頁(yè)有延遲，有慣性和有自平衡能力，延遲時(shí)間約為30~120s。第159頁(yè)/共190頁(yè)四、過(guò)熱蒸汽溫度控制方案

超臨界機(jī)組過(guò)熱蒸汽溫度調(diào)節(jié)是以調(diào)節(jié)煤水比為主，作為粗調(diào)，用一、二級(jí)減溫水作細(xì)調(diào)，微調(diào)。

過(guò)熱汽溫粗調(diào)（煤水比的調(diào)節(jié)）

煤水比的調(diào)節(jié)的主要參照點(diǎn)是內(nèi)置式分離器出口溫度或焓值，即所謂的中間點(diǎn)溫度或焓值。鍋爐負(fù)荷大于37％MCR（40%），分離器呈干態(tài)。第160頁(yè)/共190頁(yè)

過(guò)熱蒸汽溫度能正確反映燃水比例的改變，但存在較大的遲延，通常為400s左右；因此不能以過(guò)熱蒸汽溫度作為燃水比例的控制信號(hào)，通常采用微過(guò)熱汽溫（又稱為中間點(diǎn)溫度）作為燃水比例的校正信號(hào)。（1）中間點(diǎn)溫度校正煤水比

在運(yùn)行中，煤水比變化時(shí)，中間點(diǎn)溫度就會(huì)偏離設(shè)定點(diǎn)。中間點(diǎn)溫度的偏差信號(hào)指示運(yùn)行人員或計(jì)算機(jī)及時(shí)調(diào)節(jié)煤水比，消除中間點(diǎn)溫度的偏差，以便保持過(guò)熱汽溫的穩(wěn)定。但需強(qiáng)調(diào)的是，中間點(diǎn)溫度的設(shè)定值與鍋爐特性和負(fù)荷有關(guān)，如變壓運(yùn)行，飽和溫度隨壓力下降而降低，中間點(diǎn)溫度也隨之下降（保證一定的過(guò)熱度），而不是一個(gè)固定值；設(shè)計(jì)人員已將其特性繪制成曲線，輸入計(jì)算機(jī)進(jìn)行自動(dòng)控制。第161頁(yè)/共190頁(yè)（2）中間點(diǎn)焓值修正煤水比

用微過(guò)熱蒸汽焓替代該點(diǎn)溫度作為燃水比校正是可行的，其優(yōu)點(diǎn)在于：

1)分離器出口焓（中間點(diǎn)焓）值對(duì)燃水比失配的反應(yīng)快，系統(tǒng)校正迅速；

2)焓值代表了過(guò)熱蒸汽的作功能力，隨工況改變焓給定值不但有利于負(fù)荷控制，而且也能實(shí)現(xiàn)過(guò)熱汽溫（粗）調(diào)整。

3）焓值物理概念明確，用“焓增”來(lái)分析各受熱面的吸熱分布更為科學(xué)。它不僅受溫度變化影響，還受壓力變化影響，在低負(fù)荷壓力升高時(shí)（分離器出口溫度有可能進(jìn)入飽和區(qū)），焓值的明顯變化有助于判斷，進(jìn)而能及時(shí)采取相應(yīng)措施。

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過(guò)熱汽溫細(xì)調(diào)

由于鍋爐調(diào)節(jié)中，受到許多因素變化的影響，只靠煤水比的粗調(diào)還不夠；另外，還可能出