第一章 单元机组协调控制系统,CCS: co-ordinate control system,炉,汽机,发电机,电网,协调控制系统,值班员负荷指令,电网负荷要求,机组监视参数、保护,什么是协调控制系统？,什么是协调控制系统？,在机组、电网之间维持能量供求平衡的控制系统； 在机组内部锅炉、汽轮机之间维持能量供求平衡的控制系统。,本章基本内容,第一节 协调控制系统概述 第二节 负荷管理控制中心 第三节 机、炉主控制器,第一节 协调控制系统的基本概念,一）单元机组的负荷控制问题 二）单元机组负荷控制方式 三） CCS概述 四）负荷控制系统概述,炉,汽机,发电机,电网,值班员或控制系统,用户,负荷调节问题示意图,一）单元机组负荷控制问题,单元机组负荷控制的任务 单元机组负荷控制的特点,单元机组负荷控制的 基本任务和要求,保持主蒸汽参数（主要是压力）稳定。 快速响应外部负荷要求，具有一定的调频能力。,单元机组负荷控制的特点,机、炉对象特性的差异：汽轮机负荷响应快，惯性小；锅炉负荷响应慢，惯性大。 负荷响应速度和主汽压稳定这两个要求存在矛盾。 解决矛盾的方式：负荷控制方式。,二）单元机组负荷控制方式,1）什么是负荷调节方式？ 2) 负荷调节方式优劣的评价标准 3) 负荷调节方式分类,1) 什么是负荷调节方式？,电网负荷变化时，机、炉在调整出力过程中的分工协作方式。 其实质是单元机组的运行方式，可以通过控制系统完成，也可以通过值班员实现。 不是 CCS（主控制器）的工作方式。只是主控制器 在功率（协调）控制方式下的，备选的控制方案 。,负荷调节方式的基本内容：,机组负荷由谁控制。机和炉谁先（谁后）调整出力。 维持汽压稳定的任务由谁来完成。,2) 负荷调节方式优劣的评价标准：,负荷响应速度 过渡时间长短； 汽温、汽压波动幅度。,3）极端的负荷调节方式分类：,炉跟机 机跟炉 机炉协调,1) 炉跟机方式,什么是炉跟机方式？ 机组的负荷变化由汽机控制; 汽压由锅炉控制; 外界负荷变化时，机的负荷首先变化，炉按照机维持压力的要求跟随变化。,炉,发电机,FSSS等,DEH,汽机,人或机主控制器,人或炉主控制器,压力给定,功率给定,炉跟机方式工作原理示意图,炉跟机方式调节过程：,电网要求功率（增大）与电机实发功率之差（调节量）送到机主控制器，经DEH后作用在调节汽门上，改变调节汽门开度（开大）； 炉汽压变化（下降，流量增大），汽压、流量信号送到炉主控制器，经FSSS后作用在燃料调节阀（给粉机），改变燃料调节阀（开大）开度，恢复汽压，维持汽压稳定。,炉跟机方式的优、缺点,负荷响应快；能利用蓄热 汽压波动幅度大；汽压下降后，调门过开 过渡时间长。,2) 机跟炉方式,什么是机跟炉方式？ 机组的负荷变化由锅炉控制; 汽压由汽机控制; 外界负荷变化时，炉的负荷首先变化，机按照炉维持压力的要求跟随变化。,炉,发电机,FSSS等,DEH,汽机,人或机主控制器,人或炉主控制器,压力给定,功率给定,机跟炉方式工作原理示意图,机跟炉方式调节过程,电网要求功率与电机实发功率之差（调节量）送到炉主控制器，经FSSS后作用在燃料调节阀，开大燃料调节阀，炉汽压变化； 汽压变化信号送到机主控制器，经DEH后作用在调节汽门上，开大调节汽门，恢复汽压，维持汽压稳定。,机跟炉方式的优、缺点,负荷响应慢。不能利用蓄热。 过渡时间长。 汽压波动幅度小。,3) 机炉协调方式,什么是机炉协调方式？ 机组的负荷由机、炉同时控制； 汽压也由机、炉同时控制； 为了尽快适应外界负荷要求，维持汽压稳定，机、炉在过渡过程中同时动作，互相协调。,机炉协调方式工作原理示意图,机炉协调方式调节过程：,电网要求功率（增大）与电机实发功率之差（调节量）送到炉主调节器、机主调节器，经放大后同时作用在燃料调节阀和调节汽门上，开大燃料调节阀和调节汽门； 调节中汽压变化信号经机主调节器、炉主调节器放大后同时作用在燃料调节阀和调节汽门上，调节汽压，使之稳定。,过程具体分析（加负荷）,功率给定值增大，功率偏差信号加到机主控制器上，调节汽门开大，输出功率增加；同时，功率偏差信号和前馈信号加到炉主控制器上，燃料调节门开大，锅炉蒸发量增加（由于不等压力下降，锅炉已经提前动作，机组压力变化比炉跟随小）；,机侧特点：,正的功率偏差使调门开大，导致正的压力偏差，正的压力偏差又使调门关小。最终结果：调门开大受到抑制。前期，机组能利用锅炉蓄热增强负荷响应能力，后期蓄热利用完毕（汽压下降），主汽压信号抑制调门过调，确保汽压波动幅度不过大。,炉侧特点：,早期，正的功率偏差和压力偏差信号都使燃料量加大（过调），后期，压力逐渐回升，燃料量回落到平衡位置。,机炉协调方式的优、缺点,负荷响应快。 过渡时间短。 汽压波动幅度小。 对机、炉性能，及控制系统性能要求高。,本部分要点小结,负荷调节的基本要求： 使机组出力和电网要求相等； 维持锅炉出口蒸汽压力、温度稳定 特点：因炉慢变，机快变，两个任务有矛盾。 极端理想的负荷调节方式分类： 炉跟机：机调功，炉跟随调压 机跟炉：炉调功，机跟随调压 机炉协调：机炉同时调功、调压,实现负荷调节方式的控制系统就是协调控制系统。CCS,三） CCS概述,1）CCS的功能和任务 2）CCS的基本组成及相互关系,1）CCS的功能和任务,功率调节器+压力调节器,输入：电网负荷指令和值班员负荷指令（通常为阶跃信号信号）以及机组保护对机组负荷的要求|功率实测值；主汽压力设定值|实测值。,输出：汽轮机出力给定值（至DEH）和锅炉的燃烧率给定值（至燃料调节器，引、送风调节器，给水调节器）。,炉,汽机,发电机,电网,负荷控制系统,值班员负荷指令,电网负荷调度,协调控制系统由负荷控制系统与局部控制系统构成,机组监视参数、保护,煤、油、风、水主控等,DEH,CCS的基本组成,负荷控制系统（主控系统） 局部控制系统（DEH；FSSS，煤，风，水）,协调控制系统,负荷主控系统,局部控制系统,DEH,FSSS；给水调节系统,指令处理回路,主控制器,机主控制器,炉主控制器,指挥,2）CCS的基本组成及相互关系,功率,压力,负荷控制系统与局部控制的关系,负荷控制系统指挥局部控制系统。 指挥工作方式：为局部控制系统提供给定值。 局部控制系统投自动是上级系统投运的基本条件。,炉,汽机,FSSS等,DEH,负荷协调控制系统,流量（或阀位）给定值,燃烧率给定值,*CCS的结构实质,CCS实际上是一个两级串联调节系统。 处于上位的是负荷控制系统。充当功率、压力调节器。 处于下位的是FSSS 和DEH 。充当煤、风水流量调节器和蒸汽流量(阀位）调节器。,四）负荷控制系统概述,1）负荷控制系统的基本组成 负荷指令处理回路 （LMCC）和压力设定值形成回路 主控制器（机、炉主控制器） 2）负荷指令处理回路概述（功能和实质） 3）压力设定值形成回路概述 4）主控制器概述,负荷指令处理回路,主控制器,修正出力指令,炉主控指令,FSSS； 给水,DEH,负荷控制系统,压力实测,压力给定,1）负荷控制系统的构成示意图,机主控指令,压力给定值处理回路,2）负荷指令处理回路概述,功能：选择外部负荷指令（ADS，手动，调频），加工为修正出力指令（斜坡），作为功率给定值送到主控器。 实质：主控器（功率调节器+压力调节器）的功率给定值提供回路。 基本工作方式：AGC（接受ADS遥控）、ALR（运行人员手动）和跟踪（功率调节器未投入）,负荷指令处理回路和主控制器的关系,3）压力设定值形成回路概述,压力设定值形成回路是什么？ 压力给定值形成回路的工作方式 压力给定值形成回路的基本功能,压力设定值形成回路是什么？,主控器中包含功率调节器和压力调节器。 压力给定值形成回路的实质是主控器中压力调节器的给定值提供回路。,压力给定值形成回路的工作方式,定压工作方式（手动）。此方式下，压力设定值由操作员在CCS控制画面上给出。负荷变化时，要实现滑参数运行，运行人员需要手动改变压力设定值。 滑压工作方式（自动）。此方式下，压力设定值由压力给定值形成回路根据当前负荷自动给出。运行中，运行人员不需要手动改变压力设定值去实现负荷与压力的配合关系。,压力设定值形成回路,T,A,压力给定值形成回路的基本功能,根据运行人员选择的定压、滑压运行方式，选择、接收相应的外部信号； 定压运行方式，接受运行人员设定的压力设定值； 滑压运行方式下，接受负荷指令处理回路来的负荷给定值，由负荷给定值根据负荷-压力关系曲线（定-滑-定运行方式）确定压力设定值，动态过程中叠加上因调节汽门开度偏差引起的修正量后，形成压力设定值。 对手动、自动生成的压力设定值进行上、下限限制和变化率限制。,4） 主控制器概述,主控制器的功能 主控制器的结构 主控制器的基本工作方式,主控制器的功能,将机组外部要求（负荷指令）和内部要求（主汽压力给定值）加工为: DEH的调门开度（主蒸汽流量）给定值 炉的燃烧率给定值（煤、风、水调节器的流量给定值）,主控制器的结构,T,T,压力调节回路,CCS（压力、负荷）调节回路,T,A,T,压力调节回路,CCS（压力、负荷）调节回路,至DEH,至FSSS,基础方式,CCS方式,TF方式,A,BF方式,主控制器的基本工作方式：,基础模式：机、炉主控制器均未投入。 压力控制模式：机、炉主控制器只有一个投自动：调压。包含： TF。炉手动调功。机自动调压； BF。机手动调功。炉自动调压。 功率控制模式：机、炉主控制器全部投自动。,基础模式,针对工况：启动中，从点火、升温、升压直到旁路控制压力；事故：MFT，FCB； 工况特点：机组机、炉严重不平衡，且较不稳定。 控制器特点：机、炉主控制器都处于手动或跟踪的运行方式。,压力控制模式,主控制器能进行压力自动调节，但尚不能进行功率自动调节的运行方式。 针对工况：机组机、炉出力基本平衡或能调整至平衡；机、炉中有一个已具备进行自动调整的条件，另一个出力调整需要运行人员判断。 控制器特点：机、炉主控制器中只有一个处于自动，并且只投入了压力自动调节回路，另一个处于手动或跟踪的运行方式。,压力控制模式包括,TF（turbine fellow,汽轮机跟随）模式。 BF（boiler fellow，锅炉跟随）模式BF方式为炉主控制器自动调压，机主控制器手动或跟踪的方式。 针对工况：机、炉出力基本能够平衡，机组具备压力投自动调节的条件，机、或炉中有一个还不具备自动调整出力的条件。如启动中，旁路关闭后，蒸汽流量、主汽参数达到规定值；,TF,针对工况：机、炉出力基本能够平衡，机组具备压力投自动调节的条件，但由于机、或炉中有一个还不具备自动调整出力的条件。机已热透，具备进行自动调整的条件，炉故障或不稳定，不具备进行自动调整的条件。事故：RB。 特点：机主控制器自动调压，炉主控制器手动（一般采用）或跟踪的方式。,BF,针对工况：机未热透，不具备进行自动调整的条件，炉稳定，具备进行自动调整的条件。 特点：炉主控制器自动调压，机主控制器手动（一般不采用）或跟踪的方式。,CCS方式（功率控制模式）,主控制器既能进行压力自动调节，又能进行功率自动调节的运行方式。工程上所说的协调模式。 针对工况：机已热透，具备进行自动调整的条件，炉已稳定，具备进行自动调整的条件。如启动中，旁路关闭后，蒸汽流量、主汽参数达到规定值（一般负荷大于30%），主汽压力比较稳定，进入纯直流模式。 控制器特点：机、炉主控制器均处于自动， 主控制器中的压力、功率自动调节回路均投入。功率控制模式实质上是压力控制模式的升级。,主控制器基本特点：,两回路之间不同工作方式的组合形成主控制器的工作方式。 两大回路中每一分回路由调功、调压的反馈或前馈信号形成。,主控制器各种工作方式下机组的负荷、压力调整方式,