第七章 单元机组协调控制系统

3．综合型协调控制方式

该方式是上述两种协调控制方式的综合，如图7-3所示。

图7-3 综合型协调控制方式

在锅炉跟随为基础或汽轮机跟随为基础的协调控制方式中，只有一个被控量是通过两个控制变量的协调操作来加以控制的，而另一个被控量是单独由一个控制变量来控制的，因而，它们只是实现了“单向”协调。“单向”协调控制在负荷的响应过程中，机组或机炉之间的能量供求仍存在较大的动态失衡现象。为避免这一问题，综合协调控制方式采用的是“双向”协调，即任一被控量都是通过两个控制变量的协调操作加以控制的。

当负荷指令NO改变时，机、炉主控制器同时对汽轮机侧和锅炉侧发出负荷控制指令，改变燃烧率（及相应的给水流量等）和汽轮机进汽调节阀开度，一方面利用蓄能暂时应付负荷请求，快速响应负荷，另一方面改变进入锅炉的能量，以保持机组输入能量与输出能量的平衡。

当主蒸汽压力产生偏差时，机、炉主控制器对锅炉侧和汽轮机侧同时进行操作，一方面加强锅炉燃烧率的控制作用，补偿蓄能的变化，另一方面适当限制汽轮机进汽调节阀的开度，控制蒸汽流量，维持主蒸汽压力稳定，以保证机、炉之间的能量平衡。

由此可见，综合型协调控制方式，能较好的保持机组内、外两个能量供求的平衡关系，既具有较好的负荷适应性能，又具有良好的汽压控制性能，是一种较为合理和完善的协调控制方式，但系统结构比较复杂。

应当明确，无论是何种协调控制方式，都是从处理“快速负荷响应和主要运行参数稳定”这一对源于机、炉动态特性差异的矛盾出发而设计的。把握这一要点，对认识、分析、设计协调控制系统大有助益。

五、协调控制系统的基本组成

单元机组协调控制系统是由负荷管理控制中心（LMCC），机炉主控制器和相关的锅炉、

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第七章 单元机组协调控制系统

汽轮机子控制系统所组成。如图7-4所示。

图7-4 单元机组协调控制系统的组成框架

负荷管理控制中心（LMCC）的主要作用是：对机组的各负荷请求指令（电网中心调度所负荷自动调度指令ADS，运行操作人员设定的负荷指令）进行选择和处理，并与电网频率偏差信号?f一起，形成机组主/辅设备负荷能力和安全运行所能接受的，具有一次调频能力的机组负荷指令NO。NO作为机组实发电功率的给定值信号，送入机炉主控制器。

机炉主控制器的主要作用是：接受负荷指令NO、实际电功率NE、主蒸汽压力给定PO和实际主蒸汽压力PT等信号；根据机组当前的运行条件及要求，选择合适的负荷控制方式；根据机组的功率（负荷）偏差?N=NO-NE和主蒸汽压力偏差?P=PO-PT进行控制运算，分别产生锅炉负荷指令（锅炉主控制指令）NB和汽轮机负荷指令（汽轮机主控制指令）NT。NT、NB作为机炉协调动作的指挥信号，分别送往锅炉和汽轮机有关子控制系统。

机、炉的各有关子控制系统，是对锅炉、汽轮机实现常规控制的有关系统，它们包括：燃料量控制系统、送风量控制系统、炉膛压力控制系统，一次风压控制系统、二次风量控制系统、过热汽温控制系统、再热汽温控制系统、给水（汽包水位）控制系统、燃油压力控制系统、除氧器的水位和压力控制系统、凝汽器的水位和再循环流量控制系统、直吹式磨煤机（一次风量、出口温度、给煤量）控制系统、发电机氢气冷却控制系统、锅炉连续排污控制系统、电动泵的密封水差压和再循环流量控制系统、汽动泵的密封水差压和再循环流量控制系统、以及协调控制系统的支持系统——炉膛安全监控系统（FSSS）和汽轮机数字电液控制系统（DEH）??等等。这些系统对机、炉主控制指令NT、NB来说，相当于伺服（随动）系统，它们根据NT、NB指令，控制锅炉的燃烧率和汽轮机进汽调节阀的开度，维持机炉的能量平衡和参数稳定，保证机组运行的安全性和经济性。

负荷管理控制中心和机炉主控制器是机组控制的协调级，起着上位控制作用，是协调控制系统的核心，有时将其直接称为协调控制系统；而锅炉、汽轮机各子控制系统是机组

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第七章 单元机组协调控制系统

控制的基础级（直接控制级），起着最基本最直接的控制作用，它们的控制质量将直接影响负荷控制质量。因此，只有在组织好各子控制系统，并保证其具备较高控制质量的前提下，才有可能组织好协调控制，并使之达到所要求的负荷控制质量。

第二节 超临界压力机组特点及其协调控制

超临界机组是指过热器出口主蒸汽压力超过临界压力22.129Mpa的锅炉和汽轮发电机组。目前运行的超临界机组运行压力均为24Mpa~25Mpa, 理论上认为,在水的状态参数达到临界点时(压力22.129、温度374.℃),水完全汽化会在一瞬间完成,即在临界点时饱和水和饱和蒸汽之间不再有汽、水共存的二相区存在,二者的参数不再有区别。由于在临界参数下汽水密度相等，因此在超临界压力下无法维持自然循环即不能采用汽包锅炉，直流锅炉成为唯一型式。提高蒸汽参数并与发展大容量机组相结合是提高常规火电厂效率及降低单位容量造价最有效的途径。

一、直流锅炉的特点：

（1）直流锅炉工作原理

如图所示，把水在沸腾之前的受热面称为加热段；水开始沸腾到全部变为饱和蒸汽的区段叫做蒸发段；蒸汽开始过热到额定的过热温度称为过热段。工质的流动全部依靠给水泵的压头。给水在给水泵的压力作用下，顺次流过加热，蒸发，过热区段，一次将给水全部加热成为过热蒸汽。

如图所示，沿管子长度方向，工质的状态和参数大致的变化情况是：在加热段，水的焓和温度逐渐增高，比体积略有增大，压力则由于流动阻力而有所降低；在蒸发段，由于水的蒸发而使汽水混合物的焓继续提高，比体积几句增加，压力降低较快，相应的饱和温度随压力的降低而降低；在过热段，蒸汽的焓、温度和比容均在增大压力则由于流动阻力较大二而降低。

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第七章 单元机组协调控制系统

p一压力；θ－温度；h一焓；ν一比容 （2）各受热面的大小没有固定的界限

当给水流量不变，而燃烧率增加时，由于蒸发所需的热量不变，因而加热和蒸发的受热面缩短，过热受热面增加，所增加的燃烧热量全部用于使蒸汽过热，汽温将急剧上升。

当给水量增加，而燃烧率不变时，由于加热及蒸发段的伸长，而增加了蒸发，同时过热段的减少，从而使蒸汽温度下降。燃料全与给水量对过热汽温（或焓hgr）的影响。

一次工质在稳定工况下的热平衡方程式：

hgr?hgs??1xWgs式中 hgr——过热蒸汽焓值； hgs——给水焓值； Wgs——给水流量；

Q1x——一次工质的有效吸热量。

假定一次工质的吸热量Q1x占锅炉内工质的有效吸热量的份额为ψ1，可得：

Q 1x?MQar??1式中M——燃料量；

Qar——燃料应用基的低位发热量； η——锅炉热效率。 综合以上两式，得：

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