单元机组协调控制系统.docx

第十三章 单元机组协调控制系统
第一节 引言
一、协调控制系统的任务
单元机组的输出电功率与负荷要求是否一致反映了机组与外部电网之间能量供求的平衡关系；主汽压力反映了机组内部锅炉和汽轮发电机之间能量供求的平新的平衡时，汽压 PT 就
趋于一个较高的新稳态值，具有自平衡能力。由于蒸汽流量的增加使汽轮机输出功率增
加，输出电功率 NE 也增加。 当蒸汽流量不变时， 输出电功率也趋于一个较高的新稳态值，
（二）调门开度 μ T 扰动下主蒸汽压力 PT 和输出电功率 NE
当锅炉燃烧率 μ B保持不变， 而 μ T 发生阶跃扰动时， 主蒸汽压力 PT 和电功率 NE 的响
应曲线如图 13-2(b)
汽轮机调门开度阶跃增加后，一开始进入汽轮机的蒸汽流量立刻成比例增加，同时
汽压 PT 也随之立刻阶跃下降 PT ( PT 阶跃下降的大小与蒸汽流量的阶跃增量成正比，
且与锅炉的蓄热量大小有关 ) 。由于锅炉燃烧率保持不变， 所以蒸发量也不变。 蒸汽流量的增加是因为锅炉汽压下降而释放出一部分蓄热，所以只是暂时的。最终，蒸汽流量仍
恢复到与燃烧率相应的扰动前的数值，主汽压力 PT 也逐渐趋于一个较低的新稳态值。因
蒸汽流量在过渡过程中有暂时的增加，故输出功率 NE 相应也有暂时的增加。最终，输出
功率 NE 也随蒸汽流量恢复到扰动前的数值。可以看出机组增加负荷时，初始阶段所需的蒸汽量主要是由于锅炉释放蓄热量而产生的。然而，随着汽轮机容量的日益增大，锅炉
通过以上分析，可以看出负荷控制对象的动态特性的特点是，当汽轮机调门开度动
作时，被控量 NE 和 PT 的响应都很快即热惯性小；当锅炉燃烧率改变时， NE和 PT 的响应都
很慢即热惯性大，
如果我们把机、炉子控制系统包括在负荷控制对象之内，就构成了广义负荷控制对
象如图 13-3 所示，其控制输入量为锅炉主控制指令 NB 和汽机主控制指令 NT 。
机子系统
N T
炉子系统
N B

μ T
+
NE
W N μ(s)
+
W Pμ(s)
W NB (s)
W PB(s)
+ +
PT
μ B
图 13-3 广义负荷控制对象方框图
锅炉侧的各子控制系统的动态过程特性迟延惯性很小 ( 相对于锅炉特性 ) ，可以使 μB
及时地跟随炉主控制指令 N B，接近快速随动系统特性。这样就有 μ B≈ N B
汽机侧，如果汽轮机采用纯液压调速系统，则机主控制指令 NT 就是调门开度 ( 或同
步器位移 ) 指令 μ T，故有 μ T＝ NT 。这样广义被控对象的动态特性不会改变。如果汽轮机
采用功频电液控制系统，则机主控制指令 NT 就是汽轮机功率指令。这样被控对象的动态
特性就有很大变化。如图 13-4 所示。
由图 13-4 可以看出， 汽轮机采用功频电液控制系统时， 广义被控对象动态特性的改变
是由于汽轮机功率调节回路的存在，假设功率调节回路能保持汽轮机功率与功率指令一
致，那么，机主控制指令 NT 和炉主控制指令 NB 就分别代表锅炉的输出与输入能量。
NT
+
_
W T(s)
μ T
W Nμ
+
NE
+
+
(s)
1+ n 0
W Pμ
_
n
nt
(s)
W NB(
NB
s)
+
+
炉子系
μ B
W PB(s
PT
统
)
图 13-4
汽轮机采用功频电源控制系统时的广义负荷控制对
若保持其中任一指令不变而另一指令阶跃扰动，则会因锅炉输入与输出能量终始不
平衡，主蒸汽压力 PT 随时间一直变化，没有自平衡能力。如图
13-5 所示。图 13-5(a)
表示 NT 不变， NB 阶跃扰动