第七章 单元机组协调控制系统
在直流锅炉中，压力控制是最重要的被控对象，因为压力的变化不仅影响机组负荷的变化，还会影响给水流量的变化，从而导致对温度的影响。
从上面的分析可以看出，直流锅炉的一次循环特性，使机组的主要控制参数功率、压力、温度均受到了汽机调门开度、燃料量、给水量的影响。从而也说明直流锅炉是一个三输入/三输出相互耦合关联及强的被控特性。
Ｄ 强烈的非线性是超临界机组又一主要特征
超临界机组采用超临界参数的蒸汽，其机组的运行方式采用滑参数运行，机组在大范围的变负荷运行中，压力运行在10MPa~25MPa.之间。超临界机组实际运行在超临界和亚临界两种工况下，在亚临界运行工况给水具有加热段、蒸发段与过热段三大部分，在超临界运行工况汽水的密度相同，水在瞬间转化为蒸汽，因此在超临界运行方式和亚临界运行方式机组具有完全不同的控制特性，是复杂多变的被控对象。具体体现为汽水的比热、比容、热焓与它的温度、压力的关系是非线性的，传热特性、流量特性是非线性的，各参数间存在非相关的多元函数关系，使得受控对象的增益和时间常数等动态特性参数在负荷变化时大幅度变化。
（2）超临界机组控制特点：
（1）超临界机组是一个多输入、多输出的被控对象，输入量为汽温、汽压和蒸汽流量，输出量为给水量、燃料量、送风量；
（2）负荷扰动时，主汽压力反应快，可作为被调量；
（3）超临界机组工作时，其加热区、蒸发区和过热区之间无固定的界限，汽温、燃烧、给水相互关联，尤其是燃水比不相适应时，汽温将会有显著的变化，为使汽温变化较小，要保持燃烧率和给水量的适当比例；
（4）从动态特性来看，微过热汽温能迅速反应过热汽温的变化，因此可以该信号来判断给水和燃烧率是否失调；
（5）超临界机组的蓄热系数小对压力控制不利，但有利于迅速改变锅炉负荷，适应电网尖峰负荷的能力强。
21
第七章 单元机组协调控制系统
（3）协调控制概述
协调控制系统关键在于处理机组的负荷适应性与运行的稳定性这一矛盾。既要控制汽机充分利用锅炉蓄能，满足机组负荷要求；又要动态超调锅炉的能量输入，补偿锅炉蓄能，要求既快又稳。
超临界机组中的锅炉都是直流锅炉，作功工质占汽－水循环总工质的比例增大，锅炉惯性相对于汽包炉大大降低；超临界机组工作介质刚性提高，动态过程加快。
超临界直流炉大型机组的协调控制需要更快速的控制作用，更短的控制周期，以及锅炉给水、汽温、燃烧、通风等之间更强的协同配合。
协调控制的主要策略
（1）锅炉、汽机之间功率平衡信号与汽机相比，锅炉系统动态响应慢、时滞大；对直流炉来说，合理地选择功率平衡信号，才能适应直流炉对快速控制的要求。因此功率平衡信号的选择，对整个机组动态特性的影响极大。
MWD信号在快速性及时间上具有优势，前苏联及日本一般采用MWD信号。下图为前苏联设计的协调系统示意框图。
22
第七章 单元机组协调控制系统
图1 所示的前苏联协调控制方案，则是简单地采用了主汽压力Pt的动态微分来抵消锅炉侧的内扰，虽可以发挥一定的作用，但未能考虑到主汽压力与额定（设定）值之间的偏差，例如主汽压力已低于设定值，主汽压力升高过程中，锅炉侧反会减负荷，是其设计不合理之处。
（2） 锅炉内部扰动的克服
无论何种原因，锅炉内部状态变量的扰动，最后总要通过主蒸汽压力表现出来。 机炉协调控制的一个目标，就是稳定主蒸汽压力Pt，使之与设定值Pts的偏差越小越好。将ΔP＝Pt－Pts偏差变量反馈到锅炉侧，使主汽压调节回路发挥消除内扰的作用。
采用MWD指令前馈，综合主汽压调节反馈以克服锅炉内扰的日立协调方案，综述如下： ——以MWD信号作为主功率平衡信号，并行控制汽机侧和锅炉侧。对锅炉侧而言，MWD信号即是基本的稳态功率前馈信号；
——在MWD之上叠加主蒸汽压力调节分量，形成锅炉负荷主指令(BID)，用BID指令并行控制锅炉各子系统；
23
第七章 单元机组协调控制系统
由MWD信号，通过FG宏指令生成主蒸汽压力设定值，适应了定压－滑压－定压工作的机组状态。MUL为校正环节，考虑了锅炉蓄能作用。实发功率MW信号，经主蒸汽压力偏差ΔP的校正后形成MW*，发挥了稳定主蒸汽压力的作用。
HS/LS及形成电路组成的环节，起到了调节保护作用。无论何种原因，主蒸汽压力偏差过大时，利用汽机的调节作用，达到安全保护的目的。
BID＝X1＋X2。其中X1为MWD信号，X2为主汽压调节器输出信号。系统应调整成这种状态，即使X1尽可能地逼近BID，在此种参数的配合下，主汽压调节器(PI)处于小偏差状态，这样机组运行最稳定，动态特性最好。
（3）加速机组的动态过程——并行前馈控制法
前馈可以加快动态响应，反馈可以稳定工作状态。为加快锅炉的动态响应，稳定机组运行，必须合理地、混合地采用上述二种策略。合理地调整并行前馈量，锅炉控制系统的实际工作点可以逼近理想工作点，使燃料、风、水、汽等物料、能量关系处于平衡点邻域，此时锅炉子系统的反馈调节器进入了小偏差调节状态，再调整各控制回路的参数，达到加快机组的动态响应过程。
24