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第5章 单元机组协调控制系统(CCS) 1概述： 在单元制运行方式中，锅炉和汽轮发电机既要共同保障外部负荷要求，也要共同维持内部运行参数(主要是主蒸汽压力)稳定。然而，锅炉和汽轮发电机的动态特性存在着很大差异，即汽轮发电机对负荷请求响应快，锅炉对负荷请求响应慢。 单元机组的协调控制系统(Coordinated Control System，简称CCS)为解决单元机组内外两个能量供求平衡关系而提出来的一种控制系统，它将锅炉和汽轮发电机作为一个整体进行综合控制，既保证对外具有较快的功率响应能力，又维持机组内部主蒸汽压力在允许范围内运行。 2 调节任务： 1）对外部负荷要求信号进行处理： ADS 负荷调度信号； Δ二次调频信号； ALR负荷信号（运行人员手动给定）； 其它负荷指令。 2）机组内部的控制处理： 维持主汽压力稳定——使机组内部机、炉之间保持能量平衡； 机组输出功率保持在给定值——使机组与外界之间保持能量平衡。 3）机组保护功能： 辅机故障甩负荷（run back）； 负荷保障信号，闭锁增、闭锁降； 强增（run up）、强减（run down） 跟踪信号处理 4）运行方式切换逻辑控制 协调控制方式； 炉跟机控制方式； 机跟炉控制方式； 定压运行方式； 滑压运行方式。 3 协调控制的基本思想 在保证机组安全运行(即主蒸汽压力稳定)的前提下，充分利用锅炉的蓄热能力，以提高机组整体对外负荷的响应性能。具体地讲，当外界有负荷变动的需求时，允许汽压在一定的范围内波动，首先通过适当调整汽轮机进汽调节阀的开度，利用锅炉释放或吸收的部分蓄能，加快机组初期对负荷的响应速度；与此同时，根据外部负荷指令的变化幅度，加强对锅炉侧燃烧率、给水流量的调节，及时恢复其蓄能，使锅炉出力满足汽机乃至机组负荷的能量需求。 4 协调控制原理 汽机控制回路:主要承担满足外界负荷需求的作用，即进行负荷调节。 锅炉控制回路:维持主蒸汽压力的稳定，即进行燃烧率的调节。 其工作原理为： ①负荷调节过程： 汽轮机主控制器：接受机组负荷指令(功率给定值Ns)和机组实发功率反馈信号Ne。当负荷指令Ns改变时，汽轮机主控制器立即根据负荷偏差Ns-Ne，改变进入汽轮机子控制系统(即DEH系统)的负荷指令No，进而改变进汽调节阀的开度uT及进汽流量，使发电机输出的电功率Ne迅速与机组负荷指令No趋于一致，满足负荷的需求。 锅炉主控制器：接受主蒸汽压力的给定值PTS和机前实际主蒸汽压力的反馈信号PT（当设计为间接能量平衡方式时）。当汽机侧调负荷或其它原因引起主蒸汽压力PT变化时，锅炉主控制器根据汽压偏差PTS-PT，改变锅炉子控制系统的负荷指令LB，从而改变锅炉的燃烧率(及相应的给水流量等)，以补偿锅炉蓄能的变化，尽力维持主蒸汽压力PT的稳定。 协调过程：由于汽轮机侧响应负荷指令Ns的速度比较快，且以利用锅炉的蓄能为代价，这将会引起主蒸汽压力PT有较大的变化。尽管汽机控制回路中引出负荷偏差信号送到锅炉主控制器中，以加快锅炉燃烧率的调节，但主蒸汽压力对燃烧率的响应仍存在着较大的惯性。为减小主蒸汽压力在变负荷过程中的波动范围，维持机组运行的稳定性，故将主蒸汽压力偏差信号也送至汽轮机主控制器中，以此限制汽轮机进汽调节阀的开度变化，防止过渡利用锅炉蓄而使PT波动过大。由此可知，协调控制方式实质上采用的是“双向”协调原理，即负荷和主汽压力任一被调量都是通过机炉两个控制回路的协调操作加以控制的。 ②主汽压力调节过程： 在机组正常运行中，当主蒸汽压力产生偏差时，机、炉主控制器对锅炉侧和汽轮机侧同时进行操作。锅炉主控制器及时进行锅炉燃烧率的调节，消除主蒸汽压力偏差；汽机主控制器适当改变汽轮机进汽调节阀的开度，通过暂时牺牲负荷量的手段，维持主蒸汽压力稳定。此过程也即进行机、炉间能量平衡的调节过程。 结论：这种（以锅炉跟随为基础的）协调控制方式能较好地保持机组内、外两个能量供求的平衡关系，既具有较好的负荷适应性能，又具有良好的汽压调节性能，因此被广泛应用。 5 协调控制系统的基本结构： 协调控制系统一般由机组负荷管理控制中心（Load Management Control Ce-nter,简称LMCC）、协调控制方式逻辑控制回路、汽机主控制器、锅炉主控制器四部分组成。其系统结构参考图7.4.1.5所示。 图5.1 协调控制系统结构 1）负荷管理控制中心（LMCC） a）功能： ① 外部负荷指令选择:中调负荷指令(ADS)、运行人员指令(ALR)、频差信号(Δf)。 ② 机组最大/最小负荷限制：一般为50%——100%（机组最大连续出力，Maxim Continuous Rate，简称MCR）。 ③ 负荷变化率限制：一般为0%——6% MCR /min。 ④ 机组实际最大出力计算：