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电厂机组负荷控制有哪几种,各有哪些特点? 负荷控制方式 机炉主 控制器 的主要作用是,根据机组运行的条件及要求,选择合适的负荷控制方式,接受负荷指令处理部分发出的实际负荷指令N0,以及机组的实发电功率NE、和主蒸汽压力PT及其给定值P0信号,通过一定的运算回路,计算出锅炉和汽机的主控制指令MB和MT,以实现相应的负荷控制方式,从而完成负荷控制任务。请参阅图10-1。 机炉主控制器由两部分组成。 (1)锅炉主控制器:计算锅炉主控制指令MB的运算回路。 (2) 汽轮机 主控制器:计算汽轮机主控制指令MT的运算回路。 一、负荷控制方式 负荷控制方式可分为两类:机炉分别控制方式和机炉协调控制方式。 1.机炉分别控制方式 所谓分别控制,指的是一个被调量只有一个调节量来控制,机炉分别控制方式分两种,即锅炉跟随的负荷控制方式(简称锅炉跟随方式或炉跟机方式)和汽轮机跟随的负荷控制方式(简称汽轮机跟随方式或机跟炉方式),这是两种基本的控制方式。 下面分别介绍其工作原理和主要特点: (1)锅炉跟随(BOILER FOLLOW,简写为BF)方式 锅炉跟随方式的基本工作原理是:由汽轮机调节机组的输出电功率、锅炉调节汽压。 图10-6为锅炉跟随方式示意图, 根据图10-6可画出其方框图10-7。 图10-6 锅炉跟随方式示意图 图10-7 锅炉跟随方式方框图 N0—机组负荷要求指令,由负荷指令处理部分产生。 调节对象—指的是包括机、炉调节系统在内的广义调节对象。 当负荷指令(功率给定值)N0改变时,汽轮机主控制器先发出改变调门开度的指令MT,从而改变汽轮机的进汽量,使机组输出电功率NE迅速与N0趋于一致。调门开度改变后汽压PT随即变化,这时,锅炉主控制器根据汽压偏差发出控制指令MB,改变锅炉的燃烧率(及相应的给水流量),使PT恢复到给定值P0,最后稳态时,NE=N0,PT=P0。 当燃烧率扰动(内扰)时,汽压变化而产生偏差,蒸汽流量也变化。汽轮机侧为了保持输出电功率而要动作调门,其结果将进一步加剧汽压的变化,使偏差增大,造成较大的汽压波动。 锅炉跟随方式的特点是,当N0改变时,由于利用了锅炉的蓄热能力,具有较好的负荷适应性,对机组调峰调频有利,但汽压波动较大;当有内扰(燃烧率扰动)时,汽压波动较大。 对于大型单元机组,锅炉的蓄热能力相对减小,当负荷要求指令N0变化幅度较小时,在汽压允许的变化范围内,充分利用锅炉的蓄热以迅速适应负荷的变化是有可能的,这对电网频率调节也是有利的。在负荷要求指令N0变化幅度较大时,汽压波动就太大,会影响锅炉的正常运行。尤其对于直流锅炉,蓄热能力比汽包锅炉小得多,采用锅炉跟随的方式,要想适应较大的负荷变化,实际上是不可能的。 当单元机组中锅炉设备运行正常,机组的输出电功率因汽轮机部分设备工作异常而受到限制时,可采用锅炉跟随方式。 (2)汽轮机跟随(TURBINE FOLLOW,简写为TF)方式 汽轮机跟随方式的基本工作原理是:由锅炉调节机组的输出电功率、汽轮机调节汽压。 图10-8为汽轮机跟随方式示意图,根据图10-8可画出其方框图10-9。 图10-8 汽轮机跟随方式示意图 图10-9 汽轮机跟随方式方框图 当负荷指令N0改变时,锅炉主控制器先发出改变锅炉的燃烧率(及相应的给水流量)的指令MB。待机前压PT改变后,汽轮机主控制器发出改变调门开度的指令MT,从而改变进入汽轮机的蒸汽流入量,使机组输出电功率NE改变,并与负荷指令N0趋于一致。最后稳态时,NE=N0,PT=P0。 当燃烧率扰动时,汽压变化而产生偏差,蒸汽流量也变化,机组输出电功率随之变化。汽轮机主控制器为了保持汽压而要动作调门,其结果将进一步加剧蒸汽流量的变化,使机组输出电功率的变化加剧,偏差增大。造成较大的输出电功率波动。 汽机跟随方式的特点是:汽压波动小。但由于没有利用锅炉的蓄热能力,而只有当锅炉的燃烧率改变之后,主蒸汽压力变化时,才改变机组的输出电功率,有较大的迟延,因此适应负荷变化能力差,不利于带变动负荷和参加电网调频。 这种控制方式适用于带基本负荷的单元机组或当机组刚投入运行时,采用这种控制方式保持机组有较稳定的汽压,为机组稳定运行创造条件。 当单元机组中汽轮机设备运行正常,机组的输出电功率因锅炉部分设备工作异常而受到限制时,可采用汽轮机跟随方式。 2.机炉协调控制方式 锅炉跟随和汽轮机跟随的负荷控制方式,是两种比较极端的控制方式,两者对于变动负荷运行工况,在输出电功率和汽压的控制性能方面存在顾此失彼的问题。因此,在采取控制策略时,应考虑对象内在的相互关联性和机炉动态特性上的差异,采用机炉协调控制方式。 协调控制方式的控制策略是: 允许汽压有一定波动,以便能充分利用锅炉的蓄热量,使机组能较快地适应电网的负荷要求。但是,这里利用锅炉蓄热量是有限度的,必须保证机前压力与给定值的偏差不超过允许值。所以协调控制方式既能使机组较快适应电网的负荷要求,又能确保汽压的波动在允许的范围之内。 常见的机炉协调控制方式有三种方案: 以锅炉跟随为基础的协调控制方式、以汽轮机跟随为基础的协调控制方式和综合型协调控制方式。 (1)以锅炉跟随为基础的协调控制方式 前已讲述,锅炉跟随方式的负荷控制方式的特点是:负荷要求变化时,负荷响应速度快,但机前压力波动大。因此给汽轮机调节汽门开度信号(汽轮机主调节器PIT的输出)设置一个限制环节,如图10-10所示。 (a) (b) 图10-10 (a)以锅炉跟随为基础的协调控制方式; (b)死区非线性环节特性 由图10-10可画出其方框图10-11。 图10-11 以锅炉跟随为基础的协调控制方式方框图 在动态过程中,当汽压偏差 在死区非线性环节的不灵敏区范围内时,即 时, 对MT无影响,当 时, 将经非线性环节限制MT,从而限制汽轮机调门开度进一步变化,达到限制汽压偏差的目的。 不灵敏区的大小值 粗略反映了机组运行时主汽压力偏差的允许变化范围。 这种控制方式是在锅炉跟随方式的基础上改进形成的。由于机、炉在共同保持汽压过程中采取了协调的控制动作,因此,称这种控制方式为以锅炉跟随为基础的协调控制方式。 从汽压偏差对汽轮机调门的限制作用可见,尽管这样可使汽压波动不超过允许范围,但同时也减慢了输出电功率的响应速度,实质上是以降低输出电功率响应性能作为代价来换取汽压控制质量的提高。在此意义上,协调控制的结果是兼顾电功率和汽压两方面的控制质量。 (2)以汽轮机跟随为基础的协调控制方式 前已述及汽轮机跟随的负荷控制方式的特点:当负荷要求变化时,负荷响应速度慢,但主汽压波动小。要想使这种控制系统的负荷响应速度加快,必须设法利用锅炉的蓄热量。为此,在汽轮机跟随方式的基础上,允许主蒸汽压力在一定范围内变化,构成以汽轮机跟随为基础的协调控制方式,如图10-12所示。 图10-12 (a)以汽轮机跟随为基础的协调控制方式 (b)限幅非线性环节特性 由图10-12可画出其方框图10-13。 图10-13 以汽轮机跟随为基础的协调控制方式方框图 当功率偏差信号 送入锅炉调节器PIB的同时,也通过非线性环节送入汽轮机调节器PIT。在动态过程中,信号 可看作是主汽压力给定值的一部分。当 >0(要求增加机组输出功率)时,主汽压力给定值降低 。汽机主调节器PIT 发出开大调节汽门的指令,增加机组输出功率;当 <0(要求减少机组输出功率)时,主汽压力给定值暂时升高 。汽机主调节器PIT则发出关小调节汽门的指令,减少机组输出功率。当动态过程结束时,机组的实发功率与功率给定值相等,即 为零,这时,机前压力仍恢复到给定值。 限幅非线性环节的限幅值 即为主汽压力 PT 允许变化的范围,这是因为: 由于汽轮机调门开度变化时,汽压响应很快,汽机侧的调节器 PIT 可保证其输入端的代数和经常为零,即有 式中 K—限幅非线性环节的斜率。 可见,如果对 加以限幅,即使 ,则能保证 ,因此 即为主汽压PT允许变化的范围。 因为在负荷指令 改变时,汽轮机调门配合锅炉侧同时动作,暂时利用了蓄热能力,所以功率响应加快;但是汽压偏差也因此加大,实质上是以加大汽压动态偏差作为代价来换取功率响应速度的提高。 (3)综合型协调控制方式 前述两种协调控制方式只实现了“单向”的协调,从图10-10(a)和10-12(a)可看出,机、炉主控制指令信号MT和MB中,只有一个指令信号同时受?N和?P信号的协调控制,而另一指令信号单独受?N或?P的控制。 综合协调控制方式实现“双向”协调,即机、炉主控制指令信号MB、MT都是同时受?N和?P信号的协调控制。 图10-14为综合型协调控制方式的原则性方框图。 图10-14 综合型协调控制方式原则性方框图 当负荷指令N0改变时,机、炉调节器PIT和PIB同时对汽轮机侧和锅炉侧发出负荷控制指令,并行地改变锅炉的燃烧率(及相应的给水流量)和汽轮机调门开度。同时为了使主汽压的变化幅度不致太大,还根据汽压PT偏离给定值P0的情况适当地限制汽轮机调门开度的变化,并适当地加强锅炉燃烧率的控制作用。当调节结束后,机炉主控制器共同保证输出电功率NE与负荷指令N0一致,汽压PT恢复为给定值P0。 综合型协调控制方式通过“双向”的机炉协调操作,具有较好的负荷适应性能和汽压控制性能,是一种较为合理和完善的协调控制方式。 要说明的是,图10-14所示仅为综合性协调控制方式的原则性方框图,为了达到要求的控制质量,一般应在控制回路中加入非线性环节。非线性环节应用的实现方法很多,故在图10-14中省去。 三、主控制器的控制方式 通常,在设计主控制系统时,主控制器应具有多种控制策略,能够实现多种负荷控制方式,以适应不同的运行条件及要求。负荷控制方式的选择或切换可通过手动或自动来实现。尤其是当锅炉或汽机发生故障时,主控制器会自动无扰动地切换控制方式。 1.主控制器的五种控制方式 前部分介绍了负荷控制方式,通常,主控制器具有五种控制方式可供切换(不同的机组应根据各自运行要求取舍),归纳如下。 (1) 方式I—机炉协调控制方式 该方式适用于机组带变动负荷或固定负荷时的正常运行工况。此时,锅炉和汽机各自的调节系统均投入自动。机组参加电网调频,调度所可以直接改变机组负荷分配,机组运行人员也可改变机组的给定功率。 该方式也称为功率控制方式。 (2) 方式Ⅱ—带功率控制的汽轮机跟随方式 该方式适用于机组带固定负荷时的正常运行工况。此时,锅炉和汽机各自的调节系统均投入自动。机组不参加电网调频,调度所也不直接改变机组的负荷分配,只能由机组运行人员根据负荷要求改变机组的给定功率。机组的输出功率自动地保持等于给定功率。 刚投入运行的新机组,采用这种方式运行,为机组稳定运行创造条件。 以上是机组运行正常、输出功率可调的两种基本控制方式。 (3) 方式Ⅲ—不带功率控制的汽轮机跟随方式 当汽机运行正常而锅炉部分设备工作异常,因而机组输出功率受到限制时的控制方式。 锅炉主控制器切为手动状态,由操作员取代控制器,手动改变锅炉的主控制指令MB,调节机组的输出电功率,不接受任何外部的负荷要求指令。而汽机仍由汽轮机侧进行自动调节,以维持主汽压力在允许范围内变化。 (4) 方式Ⅳ—不带功率控制的锅炉跟随方式 当锅炉运行正常而汽轮机部分设备工作异常,因而机组输出功率受到限制时的控制方式。汽轮机主控制器切为手动状态,由操作员取代控制器手动改变汽轮机主控制指令MT,调节机组的输出电功率,不接受任何外部负荷要求的指令。汽压由锅炉侧进行自动调节。 (5) 方式Ⅴ—基础控制方式 在某些情况下,比如单元机组的启动和停止阶段,或汽机调节系统和锅炉调节系统均异常时,机、炉都转为手动控制。这时,机、炉的主控制指令都由操作员手动改变,主控制系统相当于被切除。 主控制系统的实际负荷指令跟踪机组实际输出功率,为机组投入自动作好准备。 这种控制方式,也称为手动控制方式。 2.主控制器控制方式的切换 主控制器控制方式的选择是通过主控制器中几个 切换器 (Transfer)配合动作来实现的。 图10-15所示为单元机组主控制系统工作方式选择切换的原则性方案。 图10-15 主控制系统工作方式选择切换的原则性方案 表10-1列出了各种控制方式主控制器状态和切换器状态。这些状态都可根据需要通过按钮或通过逻辑控制自动改变。 表10-1 主控制器工作方式的实现 3. 主控系统的跟踪功能 主控系统在进行控制方式的切换时,切换过程中必须做到无扰切换。不能因为切换而给控制系统附加扰动,使机组运行出现人为的波动。因此,主控系统采用了跟踪(Trace)技术。 跟踪技术主要用于两个方面: (1) 工作方式切换时,调节器之间的跟踪。 主控制器控制方式切换时,即机组由一种运行方式切到另一种方式之前,后者的调节器输出必须在动态过程中始终跟踪前者的调节器输出,这样,切换时不会产生附加扰动。 (2) 自动/手动(A/M)控制切换时的跟踪 当机组手动控制运行时,调节器的输出必须跟踪手动操作站的输出,这样,当由手动控制切到自动控制时,不致于产生附加扰动。 必须指出,协调控制系统中不仅主控制系统的有关调节器在自动/手动控制切换时,需要跟踪,机、炉调节系统也必须具有跟踪功能,以满足机组运行的需要。 查看更多 1个回答 . 5人已关注
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简介
职业:九禾股份有限公司 - 销售
学校:陕西青年职业学院 - 自动化与信息工程系
地区:吉林省
个人简介:人在智慧上应当是明豁的,道德上应该是清白的,身体上应该是清洁的。查看更多
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