热工自动调节系统设计及参数整定方资料课件.ppt

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1、热工自动调节系统及参数 整定方法,2023/1/21,浙能技术研究院 郑渭建,目 录,调节系统的概念,调节系统是指通过前馈和反馈作用对机炉及辅助系统的过程参数进行连续自动调节的闭环系统，包含过程参数的自动补偿和计算、自动调节、控制方式无扰动切换、以及偏差报警等功能。发电厂的自动调节功能由模拟量控制系统（MCS）完成。模拟量控制系统按协调控制级、子回路控制级、执行级三级结构设计，分别实现机组的协调控制和自动发电功能、基础自动系统自动调节功能、及设备驱动和人机交互功能。,3,2023/1/21,调节系统软、硬件设计的基本要求,1.信号采样的基本要求 信号采样与扫描 模拟量输入每秒至少扫描和更新4次

2、；数字量输入每秒至少扫描和更新10次；事故顺序(SOE)输入信号的分辨率为1毫秒；I/O模件精度 模拟量输入信号(高电平)0.1%，(低电平)0.2%；模拟量输出信号0.25%；信号的检验 开路、短路、熔丝熔断、信号坏质量的自检功能。,4,2023/1/21,调节系统软、硬件设计的基本要求,2.I/O配置应符合故障风险分散的原则I/O通道的资源分散 模拟量输入模件A/D转换器连接点数不超过8点；每个模拟量输出应有一个单独的D/A转换器；每一路热电阻输入应有单独的桥路；通道间的物理隔离 所有输入、输出通道及其工作电源，均应相互隔离；同类I/O信号分散配置 冗余配置的I/O信号应分别配置在不同的I

3、/O模件上；同类设备的I/O信号应分散配置在不同的I/O模件上。,5,2023/1/21,调节系统软、硬件设计的基本要求,3.重要参数的冗余和容错设计,6,2023/1/21,重要的关键参数，应采用三重冗余变送器测量，如机组负荷、主蒸汽压力、主蒸汽温度、调节级压力、汽包水位、汽包压力、主给水流量、除氧器水位、热井水位、炉膛负压、二次风流量、一次风压力等；仅次于关键参数的重要参数，应采用双重冗余变送器测量，如过热汽温、再热汽温、给水温度、给煤量、磨煤机一次风量、磨煤机出口温度、加热器水位、减温水流量、凝结水流量、主机润滑油温、发电机氢温等；不冗余参数，应有报警与联锁手动等功能；,调节系统软、硬件

4、设计的基本要求,7,2023/1/21,三冗余切换的基本原则：自动选择中值作为被控变量；其余变送器测得的数值，若与中值信号的偏差超过预先整定的范围时，应进行报警；其余两个信号与中值信号的偏差均超限报警时，则调节系统受影响部分应切换至手动；运行人员可在键盘上将三选中的逻辑切换至手动，而任选三个变送器中的某一个信号供自动调节用；信号间进行切换时应设置合理的速率限制；,调节系统软、硬件设计的基本要求,8,2023/1/21,双冗余切换的基本原则：自动选择平均值或小选值（如氧量）作为被控变量；两个信号的偏差超出一定的范围，则应有报警，并将受影响的调节系统切换至手动；运行人员可在键盘上将二选逻辑切换至手

5、动，而任选两个变送器中的某一个信号供自动调节用；信号间进行切换时应设置合理的速率限制；,调节系统软、硬件设计的基本要求,对信号噪声进行滤波处理 采用一阶惯性模块滤波；采用速率限制模块滤波；正常运行非调节信号坏质量时，应自动切换至设计值，以维持系统运行，并报警。4.整体负荷均衡与功能完整调节系统应划分为若干子系统，子系统设计应遵守“独立完整”的原则；重要系统间配置应考虑物理分散，分解故障风险；将锅炉-汽轮机-发电机组作为一个单元整体进行控制。,9,2023/1/21,调节系统软、硬件设计的基本要求,5.自动调节回路的设计原则在自动控制范围内，调节系统应能处于自动方式而不需任何性质的人工干预；任何

6、部分运行方式的切换，均应平滑运行，不应引起过程变量的扰动，并且不需运行人员的修正；自动投入时不需进行手动平衡或对其偏置进行调整，不应引进任何驱动装置控制的比例阶跃；当两个或两个以上的驱动装置控制同一个变量时，可分别单独自动控制，在驱动装置手动或自动方式的数量与组合变化时，切换应无扰，控制作用应恒定，过渡过程应平稳；,10,2023/1/21,调节系统软、硬件设计的基本要求,调节系统应有联锁保护功能，以防止调节系统的错误导致危险的动作；以下情况系统应切手动 设定值与被控变量之间的偏差大；输出信号与控制设备位置之间的偏差大；调节系统的被调量信号故障；设定值生成回路的相关信号故障；驱动装置指令输出信

7、号故障；用于控制的位置反馈信号故障；收到执行机构故障信号。,11,2023/1/21,调节系统软、硬件设计的基本要求,在系统被闭锁或超弛动作时，系统受其影响的部分应随之跟踪，在联锁作用消失后，系统所有部分应平衡在当前的过程状态，并立即恢复其正常的控制作用；应对多驱动装置的控制提供偏置调整(30%、70%调整门）。,12,2023/1/21,操作界面与显示信息,1.功能组显示功能组显示应可观察某一指定功能组的所有相关信息；采用棒状图形式，或采用模拟M/A操作器面板的画面，面板上应有带工程单位的所有相关参数，并用数字量显示出来；功能组显示应包含过程输入变量、报警条件、输出值、设定值、回路标号、缩写

8、的文字标题、控制方式、报警值等。,13,2023/1/21,操作界面与显示信息,2.调节回路的细节显示细节显示应可观察以某一回路为基础的所有信息；细节显示画面所包含的每一个回路的有关信息，应足够详细，以便运行人员能据以进行正确的操作；对于调节回路的操作面板，至少应显示出设定值、过程变量、输出值、运行方式、高/低限值、报警状态、工程单位、联锁状态、跟踪信息、回路组态参数等调节参数。,14,2023/1/21,操作界面与显示信息,3.趋势功能趋势画面是调节系统调试与运行的重要监视手段；趋势显示是以标准趋势元素，如描绘显示趋势的时间、幅值的网络座标，以及需做趋势的标签名称，当前标签值等为基础构成的特

9、殊曲线；趋势显示的主要作用是通过趋势元素把标签在一定时间范围内、一定间隔内数据变化用曲线绘制出来，为操作员提供可分析当前过程运行状态等一系列有关的历史数据，为热工调试与维护人员提供分析调节系统状态与调节品质的直观曲线。,15,2023/1/21,操作界面与显示信息,系统应提供完整的趋势功能，并且可以由操作员对趋势功能特性进行设置。趋势功能提供最小值、最大值、平均值、瞬时值等数据；一个趋势单元内至少应可在同一时间轴上，采用不同的显示颜色同时显示8个以上过程趋势；趋势功能提供最小值、最大值、平均值、瞬时值等数据；典型的趋势操作功能一般包括：时间光标移动功能、修改变量范围、全景显示功能、缩放功能、X

10、-Y图形功能等。,16,2023/1/21,操作界面与显示信息,4.报警功能调节系统应包含以下偏差报警：测量信号偏差报警（信号越限、信号故障、与设定值偏差大）；执行器偏差报警（反馈越限、指令故障、反馈故障、指令与反馈偏差大）；调节器偏差报警（调节器闭锁、跟踪、强制手动）；其他要求调节系统实现的偏差报警；偏差报警值应正确设定，报警输出的开关量信号送至相应的报警显示和控制保护回路。,17,2023/1/21,重要参数的测量与修正,1.汽包水位测量与修正汽包水位测量采用位于汽包两端的三个独立的差压检测回路取中值的方案，水位变送器输出用汽包压力进行参数修正；水位测量装置必须正确保温；根据汽包内部结构、

11、测量容器结构尺寸、锅炉运行参数、变送器安装位置等具体情况来确定变送器量程、补偿函数，以达到精确测量水位的目的；,18,2014-6-23,重要参数的测量与修正,汽包水位测量原理 单室平衡容器,2023/1/21,19,目前最为常用的测量手段；,重要参数的测量与修正,双室平衡容器 原理是通过蒸汽对正压侧水柱加热来从物理上补偿冷凝水柱的密度偏差；在较早时期的中、小机组、未采用DCS的控制系统中使用较多。,2014-6-23,20,重要参数的测量与修正,汽包水位补偿的软件实现,2023/1/21,21,重要参数的测量与修正,2.主蒸汽流量的测量与修正 汽轮机调节级压力与主蒸汽流量成较好的比例关系；汽

12、轮机第一级压力通常采用三个独立检测回路（三个压力变送器）取中值，再经主蒸汽温度补偿；,2023/1/21,DCS应用技术研讨会,22,重要参数的测量与修正,3.总给水流量的测量与修正给水流量差压法测量通常采用三个独立检测回路（三个差压变送器）三取中；差压变送器经开方与系数修正产生主给水流量，主给水流量还需经过给水温度的修正，修正到工作温度下的流量；主给水流量与各级过热器喷水流量求和，最终产生总给水流量信号，用于汽包水位调节；各级过热器减温喷水流量应考虑适当的延时，已匹配喷水转化为蒸汽的响应过程。,23,2023/1/21,重要参数的测量与修正,4.燃料量的测量与修正总燃料量的测量是将总煤量加上

13、燃油流量的换算值计算获得的；燃油流量可根据设计热值换算成相当煤量，或通过与负荷等共同的中间量进行比例换算，折算成燃料量；燃料量的修正 直吹式制粉系统磨煤机启停过程的煤量动态修正：采用惯性环节进行简单模拟，随给煤机启、停而产生或消失的逻辑信号控制回路的工作；,24,2023/1/21,重要参数的测量与修正,全工况函数修正：通过逻辑回路，判断给煤机正常启动、磨煤机带粉启动、正常停运或紧急跳闸等不同工况，用计时功能模拟不同的管道流量与煤粉燃烧特性，实现较为准确的修正功能，通过 合理选择整定参数可以取得满意的修正效果；,25,2023/1/21,重要参数的测量与修正,26,2023/1/21,重要参数

14、的测量与修正,总燃料量信号的热值修正：燃料量的热值修正又称BTU校正，将实际测得的燃料量信号校正到对应热值下的设计燃料量；用积分调节器的无差调节特性来保持燃料量信号与锅炉蒸发量之间的对应关系；锅炉蒸发量用经过给水温度修正的蒸汽流量信号代表，经热值修正后的燃料量信号作为锅炉主控的煤量反馈信号；锅炉蒸发量和总燃料量信号之差经积分运算后，以 0-100%对应0.8-1.2的对应关系，送到乘法器去作为燃料信号的修正系数。,27,2023/1/21,调节系统基本功能设计 重要参数的测量与修正,5.热量信号的测量对于采用直接能量平衡策略的系统，还有一个特殊的信号需要测量，就是锅炉的热量信号；热量信号是一个

15、计算量，通常采用主蒸汽流量和汽包压力微分之和作为热量信号：HR热量；D主蒸汽流量；Pb汽包压力；CK锅炉蓄热系数,2023/1/21,28,调节系统基本功能设计 重要参数的测量与修正,6.总风量的测量与标定总风量由二次风量与各台磨煤机的一次风量求和产生；风量变送器要考虑冗余，变送器的输出经开方和温度补偿后将一、二次风量总加形成总风量送送风机控制；对于风量的测量，必须采用试验的方法进行标定，测点前后的直管段长度与紊流情况对风量测量的准确性影响非常大，尤其是一次风测风装置安装位置的确定非常重要。,29,2023/1/21,无扰切换原理与典型方式,1.单设备开环回路的手、自动切换M/A站在手动时，M

16、/A站的偏置自动跟踪输入指令与输出指令的差，输入指令经偏置修正后与输出指令保持相等；在M/A站投入自动后，偏置信号以一定的速率限制由操作员手动或逻辑自动切换为零；在切换瞬间，系统完全无扰。,2023/1/21,30,无扰切换原理与典型方式,2.单回路系统的手、自动切换在手动状态下，PID输出自动跟踪M/A站的输出，M/A站前后的信号完全相等；M/A站投自动时释放PID控制，实现M/A站的无扰切换；,2023/1/21,31,无扰切换原理与典型方式,3.两台设备的站间平衡方式的无扰切换两台同类设备（A、B）接受同一控制器指令时，可以采用站间平衡方式实现信号的跟踪与手、自动的无扰切换；当两设备均处

17、于手动时，PID输出跟踪两设备M/A站输出的平均值；任意M/A站投自动，PID释放控制；当A站投入自动时，A站的偏置信号切换为跟踪PID输出与B站输出的差；当两台设备均投入自动后，偏置信号将释放由操作员平衡；,2023/1/21,32,无扰切换原理与典型方式,33,2023/1/21,无扰切换原理与典型方式,站间平衡方式的切换过程 P=（A+B）/2，。A、B均手动：=A-P，A=P+=A，B=P-=2P-A=B；A手动、B自动：=A-P，A=P+=A；B手动、A自动：=P-B，B=P-=B；A、B均自动：=A-P，释放手动；对于两台设备特性相同，且对象特性全程线性良好的设备，采用该方式有利于

18、保持被调量稳定与系统快速平衡。,2023/1/21,34,无扰切换原理与典型方式,4.两台及多台设备的指令平衡方式的无扰切换所有设备均在手动时，PID输出跟踪所有设备输出的平均值或最大值；任何设备手动时M/A站的偏置跟踪本站输出与PID输出的差；任意一台设备投入自动，则PID释放控制；投自动的M/A站将偏置释放，由操作员根据需要手动平衡，或自动以一定的速率限制切换至零；,2023/1/21,35,无扰切换原理与典型方式,该方式可以保证所有设备独立实现无扰切换，利用闭环系统的快速调节补偿偏置调整对被调量产生的扰动。,2023/1/21,36,无扰切换原理与典型方式,5.设定值的无扰切换对于操作员

19、可变设定值的调节系统，应考虑在M/A站切手动时，令设定值自动跟踪被调量，在系统投自动后，将设定值释放给操作员调节。,2023/1/21,37,无扰切换原理与典型方式,对于定设定值或函数生成设定值的系统，应在M/A站手动时令设定值以偏置跟踪方式跟踪被调量，而当系统投自动后，将设定值经速率限制缓慢切至目标设定值。,2023/1/21,38,无扰切换原理与典型方式,对于上下级串联系统，在下级M/A站手动时，应使上级系统的M/A站输出跟踪下级PID的被调量，保证系统的无扰切换；对于经过比例换算的系统，还需考虑反算逻辑，如通过氧量M/A站实现送风设定值跟踪时，需将送风设定值的偏差比例反算为氧量M/A站的

20、输出值；无论何种设定值的切换方式，当系统处于自动状态后，设定值变化本身必须设置速率限制，保证系统的平稳调节。,2023/1/21,39,无扰切换原理与典型方式,6.偏差过渡切换方式对于控制回路以外的模拟量信号的无扰切换，可以采用偏差过渡的无扰切换方式；通过将两模拟量信号的差值在切换后以一定的速率缓慢切换至零来实现信号间的无扰切换。,2023/1/21,40,变参数控制,对于不同的设备配比情况、不同的对象特性及不同的负荷范围，均需考虑系统的变参数控制；对于燃料主控、给水控制、风机控制等系统，不同数量的设备自动运行，调节特性有很大不同；而对于负压控制、汽温控制、给水控制等系统，在不同的负荷与汽压范

21、围内，其对象特性的差异也非常大；不同负荷下，烟气比容随炉膛热负荷变化而变化，因此需对应不同负荷段引风机的调节参数做变比例设置；,2023/1/21,41,变参数控制,随着负荷与汽压变化，过热器出口对进口汽温的对象特性发生改变，因为在不同压力下，比热随温度变化是非线性的，过热器入口蒸汽改变相同温度，出口温度改变的幅度是不同的：假设压力为 18MPa、入口温度 470、出口温度540 这种工况，进、出口蒸汽比热分别是3.456与2.907；入口温度升高1，焓增加了3.456KJ/Kg，反应到出口时，温度增加为3.456/2.907即1.19；同样温度条件下，在压力为12MPa时，比热分别是2.81

22、3与2.591，则入口温度升高1，焓增加2.813KJ/Kg，而出口温度只增加2.813/2.591即1.08 不同汽压下，汽温对象特性改变了10%。,2023/1/21,42,调节系统基本功能设计 变参数控制,随着负荷与汽压变化，减温水调节阀前后差压发生变化，引起喷水阀流量特性的改变，汽温系统的调节特性也将发生相应的改变；随着负荷与汽压变化，给水泵的流量特性发生非线性改变，需对给水调节系统采用变参数予以修正；对于喷水减温阀还因阀位不同导致流量特性不同，可采用抛物线函数进行变参数修正。,2023/1/21,43,调节系统基本功能设计 自动调节回路的基本方式,1.单回路控制方式通过PID调节器实

23、现闭环调节的简单回路控制，实现的功能单一，一般适用于对象简单，响应较快，重要性较低的过程控制；包含PID调节器、M/A操作站、设定值、测量值、指令输出、位置反馈、手动联锁、指令跟踪等基本元素；是自动调节的基本方式，在电厂过程控制中数量最多，应用最广。,2023/1/21,44,自动调节回路的基本方式,2.串级控制方式针对大迟延或强内扰控制系统采用的对象分解、分级控制的控制方式；将系统中的相对快速的中间变量形成快速平衡的内回路，提高响应速度，快速消除内扰，然后在此基础上利用外回路实现被调量的最终控制；当内回路的输出受到调节限值限制或其他原因而阻塞时，外回路应同步受限，防止积分饱和现象的发生；在水

24、位和汽温控制中应用较为普遍。,2023/1/21,45,自动调节回路的基本方式,3.导前微分控制将导前信号微分后引入调节器以使调节器作出提前响应，一般应用于汽温与给水控制；通过对控制系统传递函数的等效变换，可以将导前微分控制等效为串级控制：等效主调节器为PI作用，比例带为微分增益Kd，积分时间为微分时间Td；等效副调节器当TdTi时，具有比例积分性质；当TdTi时，具有比例微分性质；Td=Ti时，具有纯比例性质。,2023/1/21,46,自动调节回路的基本方式,4.三冲量控制针对容器水位控制中工质直接平衡的特性采取的特殊控制方式；引入一定比例的前馈信号使系统的调节量在动态关系上形成一种直接的

25、平衡，在一定程度上对调节过程实现解耦，加强系统在动态变化中克服扰动的能力；在汽包水位、除氧器水位控制中普遍采用。,2023/1/21,47,方向闭锁与超弛保护,1.调节系统方向性闭锁保护功能协调系统在重要参数控制偏差大或设备受限时将分别对单元主控、锅炉主控、汽机主控及滑压设定值进行增减闭锁，如负荷、汽压、燃料量、风量、负压、水位及给水流量、一次风压等系统；炉膛压力高/低时将对送、引风机动/静叶调节实行开/关闭锁；燃料量和风量交叉限制，保证升负荷时先加风、后加煤，减负荷时先减煤，后减风的控制原则的实现；,2023/1/21,48,方向闭锁与超弛保护,2023/1/21,49,方向闭锁与超弛保护,

26、防积分饱和闭锁 串级控制中内回路受限，应闭锁外回路指令在该方向上的进一步变化；单级控制中M/A站指令受限时，应闭锁PID指令在该方向上的进一步变化；其他因被调量越限要求调节系统实现的方向性闭锁，如水箱水位高闭锁进水调节阀开等。,2023/1/21,50,方向闭锁与超弛保护,2.调节系统超驰控制保护功能CCS负荷指令迫增/迫降，重要参数偏差达一定幅度、一定时间后启动该保护调节功能；炉膛压力防内爆超驰保护控制，在锅炉MFT时启动该功能；,2023/1/21,51,方向闭锁与超弛保护,轴流风机喘振超弛保护控制，通过风机出口压力与喉部流量的比能计算与风机特性曲线比较产生喘振信号，触发系统迫降，或将喘振

27、风机控制叶角关至20%以下，退出工作；汽机跳闸时除氧器压力超驰控制，提高压力设定值，防止由于除氧器压力突然下降，而引起给水前置泵和启动给水泵汽蚀损坏；其他联锁逻辑要求调节系统实现的超驰控制保护功能。,2023/1/21,52,调节系统无扰切换试验,控制方式无扰动切换试验主要包含以下内容：测量参数三选中、二选平均功能的切换；AGC远方/就地控制方式的无扰动切换；CCS的协调控制方式、锅炉跟随控制方式、汽机跟随控制方式之间的无扰动切换；MCS所有手动/自动方式之间的无扰动切换；给水、除氧器水位调节系统单/三冲量控制方式之间的无扰动切换；其他要求调节系统实现的无扰动切换。在满足切换条件的情况下，调节

28、系统在各种控制方式之间进行切换时，不应对调节系统产生任何扰动。,2023/1/21,DCS应用技术研讨会,53,调节系统的调试与运行 主要系统典型对象特性试验,1.过热蒸汽温度动态特性试验 试验内容主要包括二级减温水扰动下主蒸汽温度、二级导前汽温动态特性，一级减温水扰动下中间点温度、一级导前汽温动态特性等；试验宜分别在70%和100%两种负荷下进行，每一负荷下的试验宜不少于两次；置减温控制于手动控制方式，在机组运行工况稳定情况下，手动一次关小（阶跃）减温水调节阀开度，幅度以减小（开大）10%减温水流量为宜，记录主汽温度变化情况，待主汽温度上升（下降）并稳定在新值时结束试验。,2023/1/21

29、,54,主要系统典型对象特性试验,2.再热蒸汽温度动态特性试验试验内容主要包括摆动燃烧器倾角或尾部烟道控制挡板摆动下的再热蒸汽温度动态特性、再热器减温水扰动下的再热蒸汽温度动态特性；试验宜在70%和100%两种负荷下进行，每一负荷下的试验宜不少于两次。,2023/1/21,55,主要系统典型对象特性试验,3.减温水调节门特性试验在机组运行工况稳定时，手动单方向间断地开大减温水调节阀，每次以10%幅度为宜，直至调节阀全开；然后再以同样方式关小，直至全关；每次减小或开大操作都必须待流量稳定后进行；试验中，若出现减温水流量过大可能使汽温低于允许范围时，为了保证机组的安全，应改为在不同运行工况按上述方

30、法分段进行特性试验；为了防止过热汽温超越允许范围，试验过程中应加强监视，发现汽温越限严重或失控应立即中止试验，并将阀门开度迅速恢复至试验前位置直至参数稳定。,2023/1/21,56,主要系统典型对象特性试验,4.汽包水位动态特性试验保持机组负荷稳定、锅炉燃烧率不变,给水控制置手动，手操并保持在预定的下限水位稳定运行2min左右；一次性快速改变给水调节门开度，使给水流量阶跃增加15%额定流量左右,保持不变，记录试验曲线；待水位上升到预定的上限水位附近，手操并保持在上限水位稳定运行；一次性快速改变给水调门开度，使给水流量阶跃减小15%额定流量左右，保持其扰动不变，记录试验曲线；待水位降到下限水位

31、附近结束试验。,2023/1/21,57,主要系统典型对象特性试验,5.电动给水泵与汽动给水泵特性试验对给水泵在不同转速(调速泵勺管位置开度)下的给水出口压力和给水流量关系特性进行试验；液力耦合器的调速范围应达到25100，汽动给水泵的调节范围应按给水泵汽轮机确定的调速范围设定为0100。液压调速泵勺管位置开度和反馈信号、汽泵转速指令与转速反馈应为线性关系，其回程误差应不大于2。在调速范围内，泵出口给水压力和给水流量特性应符合制造厂的技术要求。,2023/1/21,58,主要系统典型对象特性试验,6.一次风门风量特性试验 一次风门风量特性试验宜在磨煤机系统冷态通风试验中进行；手动单方向间断地开

32、大磨煤机一次风流量调节档板，每次以10%幅度为宜，直至调节档板全开；然后再以同样方式关小，直至全关；每次减小或开大操作都必须待流量稳定后进行。在磨煤机运行工况下，宜选择在磨煤机启动时暖磨、停运时清磨阶段进行；其他情况，可以按上述方法分段进行开度-流量的检查，但不宜进行全程一次风流量特性试验。,2023/1/21,59,主要系统典型对象特性试验,7.负荷、汽压动态响应特性机组负荷、汽压对汽机调门的响应特性试验：保持锅炉燃烧率(燃料量和风量)不变，阶跃(快速)改变汽机调门开度，记录负荷和主汽压力的变化。机组负荷、汽压对燃烧率的响应特性试验应包括定压和滑压两种运行方式，分别进行锅炉燃烧率阶跃扰动，记

33、录试验曲线；定压运行方式应分别在60%、90%负荷段进行，为了保持主汽压力不变应投入主汽压力自动；滑压运行方式应在70%80%负荷段进行，置汽机调门为手动保持其开度不变。,2023/1/21,60,调节系统扰动试验与品质要求,调节系统一般通过定值扰动与负荷扰动两种方式来实现参数调试与品质考核。通过定值扰动的方法对调节器参数进行细调，再通过负荷扰动对特性进行验证和优化；在扰动试验中的广义上的负荷扰动，不仅仅指机组的负荷发生变化，还指调节系统相关变量的外部扰动对系统调节品质的影响，如一次风压调节系统中，系统克服总一次风流量扰动的能力；通过试验需要使调节系统达到以下品质要求：,2023/1/21,6

34、1,调节系统扰动试验与品质要求,2023/1/21,62,机 组 各 主 要 被 调 参 数 的 动 态稳 态 品质 指 标.pdf,调节系统的投运,调节系统投运时，必须注意判断调节变量与被调量的对应关系，投入后发现异常应立即恢复系统初始状态；对于函数生成定值的调节系统，须判断设定值与被调量的偏差情况，如系统未设计跟踪，则应将被调量手动调节至设定值附近，方可投入自动；调节系统的运行监视应充分利用趋势画面，并善于对系统的变化趋势作出正确判断；,2023/1/21,63,调节系统的调试与运行 调节系统的投运,对于长周期、大迟延的调节对象，应采取调一调，等一等的策略，摸清对象特性，投运前必须等待系统

35、调节趋势平稳后，记住驱动装置的对应位置，投入后注意等待，不急于干预或干预过量。系统自动投运后，应对偏置进行正确调整，如对于多台给煤机这样的多输出控制系统，各台给煤机接受的是同一个控制指令，而给煤机特性的差异使实际出力有所不同，操作员应利用偏置平衡各台给煤机的负荷或根据需要调整各台给煤机的负荷分配。,2023/1/21,64,电厂典型调节系统设计和投运 全程给水系统,汽包锅炉的给水调节系统是指：由启动给水泵出口旁路调节门、电动调速给水泵和汽动调速给水泵（或者由给水泵出口调节门、定速给水泵）组成的单/三冲量给水调节系统、给水泵最小流量再循环调节系统；汽包水位控制系统一般设计为全程控制系统，锅炉负荷

36、从0100%均能实现汽包水位的自动控制；为适合机组的各种运行方式，汽包水位控制系统设计为高可靠性的多回路变结构控制系统，三台泵的转速加上电泵出口旁路阀组成多种不同的控制组合，实现全程、全工况的给水控制。,2023/1/21,DCS应用技术研讨会,65,全程给水系统,旁路阀单冲量控制：机组在启动和低负荷时，由一台电动给水泵向锅炉供水，这时给水控制系统按单冲量调节方式工作，电动给水泵控制电泵出口与汽包的压差，用给水旁路阀调节给水流量，以保持一定的汽包水位；电动给水泵转速单冲量控制：当旁路阀开度达到某一定值（8090）时，控制系统自动切换到电动给水泵转速控制汽包水位，当锅炉负荷达到一定值时，主阀自动

37、打开，但这时仍为单冲量调节方式；给水泵转速三冲量控制：当锅炉负荷升高到某一定值（例如25）时，系统自动切换到三冲量调节方式，并需进一步启动一台汽动给水泵；,2023/1/21,66,电厂典型调节系统设计和投运,全程给水系统,在正常运行时，两台汽动给水泵运行，汽包水位由汽动给水泵转速控制，为三冲量调节方式；在中间过程会出现短时间的汽泵与电泵并列自动运行的工况（这种工况在一台汽泵检修时会长期出现），通过不同指令的配比回路与流量自动平衡回路，可以保证系统高品质稳定运行。指令的配比回路根据各台给水泵的指令、转速对应关系及转速、流量特性，针对不同的并列组合，以不同的系数或函数分配总给水指令，保证各给水泵

38、在指令变化过程中的协调一致，防止发生抢水现象；流量自动平衡回路以纯积分环节构成，按各给水泵的容量配置平衡各泵的给水流量,2023/1/21,67,电厂典型调节系统设计和投运 全程给水系统,超临界机组的给水控制 焓控制：相应于锅炉负荷的分离器出口目标焓值经过温度控制器的修正就产生了分离器出口的整定焓值。而炉膛出口焓控制正是分离器出口整定焓值与实际焓值之差的一个比例加积分控制；温度控制：温度控制器通过修改分离器出口的整定焓值来维持一级减温器的目标温降；最终，蒸汽温度控制要求建立正确的燃料给水比，温度控制器通过对分离器出口整定焓值进行修正使一级减温器的温降达到目标值。,2023/1/21,68,电厂

39、典型调节系统设计和投运 汽温控制系统,汽温调节系统包括过热汽温控制、再热汽温控制、再热危急喷水控制三部分；主蒸汽温度调节系统一般采用串级调节系统控制各级喷水减温阀，系统引入焓值计算回路作为主调节器的前馈信号，焓值信号经过总风量、尾部烟道档板指令、火焰位置以及增减负荷过程中锅炉过/欠燃因素影响的校正，产生入口温度的期望值，该值还受当前压力下的饱和温度限制；外回路的输出信号有防大幅波动限制功能，是一种限值随动防积分饱和功能，使调节系统可在所有负荷工况下自动控制：,2023/1/21,69,电厂典型调节系统设计和投运 汽温控制系统,2023/1/21,70,汽温控制系统,再热汽温通过尾部烟道档板或燃

40、烧器摆角控制，再热喷水控制是在烟道档板或燃烧器摆角故障或能力不足时参与再热汽温的控制；再热喷水控制设定值由尾部烟道档板（燃烧器摆角）调节系统的设定值给出，当烟道档板自动时，设定值叠加一个档板指令函数的正偏差，系统处于备用；而当烟道档板处于手动或自动而指令到最小时，则由喷水系统调节再热器出口温度在正常设定值附近。除了常用的串级调节方式外，汽温控制系统还有导前微分和相位补偿两种控制策略，相位补偿控制是通过辨识过热器进出口温度的相位差与幅值比例，控制入口汽温以实现对出口温度的调节。,2023/1/21,71,电厂典型调节系统设计和投运 燃烧控制系统,燃烧自动调节系统包括燃料主控及BTU校正回路、炉膛

41、压力控制、风量氧量控制（送风机动叶风量控制/二次风门风量控制、风箱与炉膛差压控制/二次风压控制、氧量校正、燃料风控制、燃尽风控制）、一次风压控制、磨煤机控制（直吹式制粉系统一次风量控制/中储式制粉系统钢球磨煤机入口风压控制、出口温度控制、给煤量控制）等自动调节系统；,2023/1/21,72,电厂典型调节系统设计和投运 燃烧控制系统,燃料主控与BTU校正回路：燃料主控实现对投入自动的给煤机的指令分配，是快速平衡回路，该回路的设定值由锅炉负荷指令经给水温度校正后，经风煤交叉限制得出，调节器比例带根据给煤机自动投入台数自动进行调整；BTU校正系统由主汽流量、汽包压力微分量组成的热量信号经给水温度偏

42、差修正动态地对实际给煤量进行校正，但当负荷变化率过大时，BTU校正系数将保持原值，直至负荷稳定后继续调节。,2023/1/21,73,电厂典型调节系统设计和投运 燃烧控制系统,总风量与氧量修正系统：总风量调节系统通过控制送风机动叶调节锅炉总风量，设定值由锅炉负荷指令导出，经风煤交叉限制和氧量校正，控制送风机动叶开度；控制器的调节参数对应送风机自动运行的台数自动进行调整，两台风机同时自动运行时，操作员可通过加偏置手动分配两台风机的出力，也可通过电流平衡回路自动平衡。,2023/1/21,74,电厂典型调节系统设计和投运 燃烧控制系统,氧量修正及风煤比例调节系统通过修正送风机风量控制设定值调节锅炉

43、氧量状况及风煤比例；氧量设定值由锅炉负荷指令导出，并由操作员在手操站上加偏置，输出改变送风量指令的系数；在负荷变化率过大的情况下，系统自动将PID控制偏差切换为0，锁定氧量校正系数，待负荷相对稳定后释放控制。,2023/1/21,75,电厂典型调节系统设计和投运 燃烧控制系统,炉膛负压控制系统：炉膛压力调节回路以送风机平均指令或总风量作为前馈，使调节系统预先作出响应，减少炉压波动；系统有自动增益修正，以对运行风机数量的变化进行补偿；当炉膛压力低于一定限值时闭锁引风机动叶开大，高于某一限值时闭锁引风机动叶关小，方向闭锁位于站的下游，以提高保护动作的优先级；在MFT工况下，将触发防内爆超弛功能，维

44、持炉压正常。,2023/1/21,76,电厂典型调节系统设计和投运 燃烧控制系统,一次风压力控制系统：一次风压力控制系统为一单回路调节系统，控制系统的测量值为一次风母管与炉膛的差压，设定值为锅炉负荷或总煤量的函数；一次风机入口档板指令也作为改变风量的前馈信号，磨煤机总的一次风流量则被引入一次风压力控制系统作为前馈信号；系统有自动增益修正，以对运行风机数量的变化进行补偿；空预器出口一次风压低将联锁一次风机入口档板闭锁减。,2023/1/21,77,燃烧控制系统,磨煤机控制系统：磨煤机控制系统包括磨煤机风量控制系统和磨煤机出口温度控制系统；由于磨煤机冷、热风门的配置不同，因而有不同的磨煤机风量和出

45、口温度的控制策略：每台磨煤机配有冷风、热风调节风门和总风调节门，用总风调节门控制磨煤机的风量，用冷风调节风门和热风调节门共同(差动方式)控制磨煤机出口温度；每台磨煤机只配置冷风调节门和热风调节门，根据管道布置方式的不同，分别控制磨煤机一次风流量和出口风粉温度。,2023/1/21,78,辅助设备控制系统,辅助设备自动调节系统包括除氧器水位、压力、加热器水位、凝汽器水位、轴封压力、凝结水再循环流量控制及其他单回路自动调节系统等；其他单回路自动调节系统一般包括空预器冷端温度控制、凝结水再循环流量控制、燃油压力控制、辅助蒸汽温度控制、暖风器疏水箱水位控制、密封风滤网差压控制、闭式水压力控制、闭式水温

46、度控制、闭式水膨胀水箱水位控制、汽机润滑油温控制、发电机定冷水温度控制、发电机氢温控制、发电机密封油温控制、电泵工作油温控制、汽泵润滑油温控制等自动调节系统。,2023/1/21,79,电厂典型调节系统设计和投运 辅助设备控制系统,除氧器压力控制系统：除氧器压力控制分定压与滑压两个阶段进行；在机组启动期间，除氧器压力为定值控制，控制辅助蒸汽调节阀，以维持除氧器压力；当四段抽汽压力随负荷升至某值时，除氧器改由四段抽汽供汽，并随负荷滑压运行，这时调节器设定值跟踪叠加一定裕量的除氧器压力值，辅汽至除氧器调节阀自动关闭；汽机跳闸时，除氧器压力调节系统恢复工作，维持汽机跳闸前的除氧器压力，然后由操作员手

47、动或按时间函数逐渐衰减设定值，防止由于除氧器压力突然下降，而引起给水前置泵和启动给水泵汽蚀损坏。,2023/1/21,80,电厂典型调节系统设计和投运 辅助设备控制系统,除氧器水位控制系统 在启动和低负荷运行期间，采用单冲量方式控制除氧器水位，正常负荷运行时，切换至除氧器水位、凝结水流量与总给水流量三冲量控制，通过维持进出除氧器的工质平衡使除氧器水位保持稳定；常规机组在主凝结水管路上设计两只并联的调节阀门，通流量分别为30%和70%最大凝结水量。在小流量时，用小阀控制；控制器输出达30%时，小阀开足，大阀开始开启，随后小阀维持全开或缓慢关闭，这样用大小两只阀分段控制以提高调节系统的可控性；,2

48、023/1/21,81,电厂典型调节系统设计和投运 辅助设备控制系统,为了确保除氧器水位调节全过程的稳定，保持系统流量特性的线性度，对两阀的平滑过渡方案要求较高。一般采用以下三种切换策略：调节偏差互锁：两个阀门分别采用独立的调节回路控制，小阀接近全开、大阀接近全关时，通过逻辑运算产生很大的偏差信号叠加到另一阀门的调节偏差上，将另一阀门闭锁在全开或全关的位置，实现流量调节的过渡；指令函数分配：两个阀门共用一个M/A站，以函数的方式将总指令分配给两个阀门，根据两阀的流量特性线性过渡；,2023/1/21,82,电厂典型调节系统设计和投运 辅助设备控制系统,指令平衡方式：以指令函数为基础，通过指令平

49、衡的无扰切换方式，克服了运行维护的不便。,2023/1/21,83,电厂典型调节系统设计和投运 辅助设备控制系统,凝汽器水位控制系统：凝汽器水位控制系统，一般设计为单冲量调节系统，用补水控制阀来控制凝汽器水位为一定值；但由于凝结水变化的影响，使凝汽器水位的调节非常困难。水位低补水时，凝疏泵不够用，水位高时，补水关死水位也下不来，难于调节；通常有两种方法用于解决这一问题：,2023/1/21,84,电厂典型调节系统设计和投运 辅助设备控制系统,引入机组失水量参数作为前馈信号，取主蒸汽流量加再热喷水流量与凝结水流量的差替代失水流量，取其动态趋势平衡补水控制，形成三冲量回路，同时减弱水位调节器的调节

50、作用，将低调节灵敏度，以适应对象的要求；将除氧器水位与凝汽器水位作为一个整体来考虑，适当牺牲除氧器水位调节的调节偏差，以凝结水流量为平衡手段，保持除氧器与凝汽器水位均满足品质要求。,2023/1/21,85,定值扰动试验中，被调参数首次过调量（M1）与第二次过调量（M2）的差值与首次过调量（M1）之比称为过渡过程衰减率。,稳定性品质指标,过渡过程衰减率,用表示：,热工自动品质及参数整定,当衰减率为0时，调节过程为渐扩振荡过程；当衰减率为=0时，调节过程为等幅振荡过程；当衰减率为01时，调节过程为衰减振荡过程；当衰减率为=1时，调节过程为非振荡过程。,过渡过程衰减率,热工自动品质及参数整定,快速