基于ia’s的大机组协调控制系统的设计与实现based on ia 's design and implementation of a coordinated control system of large unit.docx

一——————————————————————————————————————————一华北电力大学工程硕十学位论文
对不同类型的机组,协调控制子系统内容有所差异。对于有中间储粉仓的汽包锅炉,协调控制系统包括: (1)协调主控系统; (2)锅炉燃烧予系统(燃料、送风、引风); (3)汽机DEH系统。
对于使用直吹式制粉系统的锅炉,协调控制系统还应包括磨煤机控制系统。对于直流锅炉,协调控制系统还应包括锅炉给水控制系统。要实现机组协调控制,首先必须使锅炉汽机子系统运行正常,也就是说要提高基础自动化水平。

机炉协调控制系统的投入,大大提高了单元机组的安全经济运行水平。主要体
现在以下几个方面: (1)提高了机组运行的安全性
. 在运行控制方面,协调控制是科学地把机、炉、电作为~个整体来控制的,
调整、操作准确及时,运行参数变化小,机组运行稳定;
. 当锅炉或汽机发生局部异常而自动退出时,可自动转入“炉跟机”或“机跟炉”方式自动运行,防止事态扩大,有利于运行人员分析、排除故障;
. 机组升降负荷采用负荷变化率控制,避免了负荷变化过快而产生不容许的热应力,保证了机组的使用寿命;
. 有较完善的监控保护功能。(2)提高了机组对负荷的响应能力
采用协调控制,在机组状态允许的条件下,极大地改善了机组的负荷响应特性, 使负荷跟踪迟延小、跟踪速度快:同时,协调控制系统的ADS接口直接将中调指令引入系统,减小了中间环节,有利于满足电网自动调频对机组的要求,提高电网质量和整个电力生产的经济性。
(3)提高了机组效率
协调控制系统的投入,使燃料、风、水等随负荷协调动作,维持机组在较高效率下运行。另外,由于协调控制提高了调节质量,使得机组的主要运行参数偏差较小,进一步起到了节能作用。

单元机组协调控制示意图如图1-2所示。它是以实发功率虬和主汽压力Pr为被调量,以燃料量B和调节汽门开度∥为调节量的受控系统,其负荷控制的基本方案不外乎有锅炉跟随(Boiler follow)控制方式、汽机跟随(Turbine Follow)
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控制方式及机、炉联合控制方式三种。其中以后者应用更为广泛,如图所示。
图1—2机炉协调控制示惹翻
图中,功差信号(N。一N。),压差信号(Po一只)同时作用到汽机控制器和锅炉控制器,以便在实际负荷和主汽压力偏离给定值时,机、炉可同时协调动作12II!I。
采取机、炉联台控制方案后,机组在快速响应外界负荷要求时,允许汽压有一定的波动,以便充分利用锅炉的蓄热。合理地使用锅炉蓄热量,是协调控制系统设计与调试时应考虑的关键问题之一。
在上述基本思想基础上,可以变化出多种实用的协调控制方案。目前工程上获得广泛使用的方法主要有以锅炉跟随为基础的协调控制系统、以汽机跟随为基础的协调控制系统及以多变量解耦理论为基础的协调控制系统。随着现代控制理论的发展,高级控制算法在协调控制系统中的应用已经有了一些成果,例如模糊控制、极点配置、鲁棒控制、模型预估控制、内模控制、智能控制等。
按能量平衡方式,协调控制系统划分为直接能量平衡(DEB)和间接能量平衡系统(IEB)两大类。这种分类方法从一定意义上讲,揭示了协调控制系统具有的内在本质特性。因为机炉控制的根本任务就在于维持整个机组运行过程中的能量平衡,包括机组输入能量与输出能量的平衡;机炉之间供需能量的平衡;锅炉内部各子系统之间物质能量传递的平衡等。由于能量信号不便于直接测量,常常采用一些间接的参数表征这种平衡关系。最典型的例子就是把机前压力P,作为锅炉能量输出与汽轮机能量需求之间平衡的特征参数。通过控制这些间接参数维持整个机组能量平衡系统,称为间接能量平衡系统。通过构造出能量平衡信号,并依此控制能量输入的系统,称为直接能量平衡系统。
实际上,无论是直接能量平衡式的协调控制系统,还是问接能量平衡式的协调控制系统,均归属于近似解耦设计方法一类。这类系统在工程领域里应用广泛, 例如美国L&N公司的方案,Bailey公司的方案,Foxboro公司的方案,日本日立公司的方案,瑞士BBC公司的方案等。
这类系统具有以下一些特点:
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(1)大部分的间接能量平衡系统是在设计两个独立回路的基础E,附加交叉前馈的方法实现的。由于这类系统通常是基于近似解耦的设计方法,系统的分析与综合更多地依赖于控制运行专家的经验。由于这个原因,系统设计无法考虑}办调控制系统在不确定性扰动,未建模动态,系统