发电有限责任公司2×600MW超临界机组MCS功能设计说明书(FAT版)

1、发电有限责任公司2 x 600mw超临界机组mcs功能设计 说明书（fat版）js-s2006-20国电电力大连庄河发电有限责任公司2 x 600mw超临界机组mcs功能设计说明书（fat 版）编写：项目经理：审核：批准：北京国电智深控制技术有限公司2006年09月目录目录11概述41. 1工程概况41.2 mcs控制器分配 41. 3 mcs系统设计的一般性原则52机炉协调控制111机炉协调控制系统组成112机组运行方式113机组负荷控制指令124 runback 控制 125主汽压设定回路136锅炉主控147汽机主控168燃料空气指令17制粉系统控制 191给煤机给煤量控制及加载控制19二

2、次风控制211二次风压控制212炉膛氧量控制23炉膛压力控制 24一次风压控制25给水控制261控制策略概述262给水流量控制293给水泵最大出力监视304启动给水系统控制30过热减温控制301过热二级喷水减温控制30& 2过热一级喷水减温控制328. 3控制逻辑339再热汽温控制339. 1温度设定值339.2烟气挡板控制339.3再热减温水控制349. 4控制逻辑3410燃油压力控制3411暧风器系统控制3411. 1暖风器控制3511.2暖风器疏水箱水位控制3512除氧器系统控制3512. 1除氧器压力控制3512.2除氧器水位控制3613凝结水系统控制3613. 1凝结水箱水位

3、控制3613. 2凝结水补充水箱水位控制37 13.3凝结水再循环流量控制 37 14高低加水位控制 3715旁路系统控制3715. 1概述3715.2高压旁路控制3815. 3低压旁路控制4115. 4旁路投切4215. 5低旁三级减温控制 42概述工程概况国电电力大连庄河发电有限责任公司一期工程装机容量为2x600mw,锅炉 为哈尔滨锅炉厂制造的超临界、变压运行直流炉，型号为hg? 1950/25. 4?ym3,带 启动循环泵、单炉膛、一次再热、平衡通风、前后墙对冲燃烧、紧身封闭布置、 固态排渣、全钢构架、全悬吊结构型。过热器汽温通过煤水比调节和两级喷水 来控制。再热蒸汽采用尾部烟气挡板调

4、温，并在再热器入口管道备有事故喷水减 温器。汽机为哈尔滨汽轮机厂制造的n600-24. 2/566/566型。超临界、一次屮间 再热、三缸四排汽、单轴、双背压、凝汽式、八级回热抽汽汽轮机。海水冷却。 采用中速磨煤机冷一次风机正压直吹式制粉系统，每台炉配6台中速磨煤机，正 常5台运行，一台备用。dcs系统采用北京国电智深控制技术有限公司的edpf-nt 分散控制系统。mcs控制器分配单元机组mcs系统主要部分采用4对控制器，其它简单回路分散在相应设备 控制器中。具体分配如下：dpu01:燃油压力dpu10：-次风暖风器控制、二次风暖风器控制、暖风器疏水箱水位控制dpu11:机炉协调控制系统、制粉

5、系统b和e控制、b排和e排二次风控制dpu12:二次风压控制、炉膛压力控制、烟气氧量校正、一次风压控制、制 粉系统c和f控制、c排和f排二次风控制、燃烬风控制dpu13:给水控制、制粉系统a和d控制、a排和d排二次风控制dpu14：二级过热减温控制、再热减温控制dpu15:汽泵a密封水进排水温度控制、辅汽系统控制、发电机密封油温度 控制、发电机氢气温度控制、发电机定子冷却水温度控制dpu16:汽泵b密封水进排水温度、除氧器水位和压力控制、汽机润滑油温 控制dpu17:电泵密封水进排水温度控制、电泵润滑油温和工作油温控制、低加 水位控制dpu18:高加水位控制、高低压旁路控制dpu19:凝结水系

6、统控制、低压缸喷水控制dpu20:轴封系统控制mcs系统设计的一般性原则过程信号处理信号滤波处理火电厂热工控制信号主要包括压力、液位、流量、温度和少量化学分析参数。 我们对于参与模拟量控制的模拟量，根据它们的特点和工程的实际需要,进行惯 性滤波处理，以减少干扰信号对控制的影响。三重冗余信号处理火电厂mcs系统中，对于最重要的参数信号，如功率、主汽压力、汽机第一级 压力、炉膛压力、给水流量等,一般都设计有3个测量信号。对于这些信号的物 理位置安排上，我们尽可能将它们分配到3块模拟量输入卡件上;在信号选择上, 我们釆用edpf-nt系统的三选中算法(select3) 0 edpf-nt系统的三选中

7、算法可 自动判断3个信号的品质好坏，自动进行信号选择，同时对于品质好的信号，允许 操作人员人工进行选择。当3个信号均止常时，算法自动选中值；当1个信号故障 时，算法自动选另外2个信号的均值;当2个信号故障时，算法自动选剩余的那个 信号。当测点间偏差大于限值时，算法发出报警。二重冗余信号处理对于有2个测点的信号，在测点位置安排上，我们尽可能将它们分配到2块模 拟量输入卡件上；在信号选择上，我们采用edpf-nt系统的二取均值算法 (select2) o二取均值算法自动判断2个信号的品质，自动进行信号选择，同时对 于品质好的信号,允许操作人员人工进行选择。当2个信号均正常时，算法自动选 均值；当1

8、个信号故障时，算法自动选另1个信号。流量信号的处理流量信号一般需要通过差压信号开方,并经过温度、压力信号修正得到。由 于有开方运算，差压信号很小时会造成虚假信号，为此我们在流量差压信号处理 时，考虑小信号切除问题,小信号切除范围定为1%。跟踪、无扰切换、方向闭锁、防积分饱和功能跟踪是mcs系统的一个重要方面，是实现手自动、不同控制方式无扰切换的 基础和保证,edpf-nt系统有完善的跟踪机制,它采用内跟踪的方式，处于下游的 算法将跟踪状态和数值逐级向上游算法传递,上游算法根据下游算法送来的状态 信息判断是否跟踪，同时根据送來的跟踪数值决定本算法的跟踪输出值。edpf-nt系统算法状态信息点采用

9、打包点(gp点)，具体各位的含义见下表:track跟踪trkiflow如果下降，跟踪trk1fh1如果上升，跟踪lowerinhi禁止降raiseini1i禁止升forceman1强制1f0rceman2强制2hmanmode后备手操方式manualmode 手动automode口动含义012345678910gp位说明12cascademode吊级1314llimitreaci1到达低限15hl1m1treach到达高限11从上表中可看出算法状态点中包含了较丰富的信息,为实现跟踪、方向闭锁和防积分饱和提供了方便的手段。当下游的a/m算法输出值到达高低限时，上游 算法会自动单方向闭锁。在串级控

10、制回路中，当副调输出到达高低限时，副调会根 据调节器的方向（正向/反向）确定上游算法输出禁止升还是禁止降，同时将此信 息向上游算法传递，传到主调节器后，主调节器的积分作用将单向禁止，这样就有 效地防止了主调出现积分饱和。下游算法的状态信息和跟踪值传给上游的切换算法后,切换算法可将这些信 息沿两个输入端向上游传递，从而使切换算法的两路输入都能白动完成跟踪。当 切换算法一路输入切换到输出端时，另一输入可自动进行跟踪，从而实现切换时 的无扰。当切换算法两个输入端没有相互跟踪时，也可设置切换速率，实现平滑切 换。对于机炉协调控制系统中的方向闭锁功能，采用专门的控制逻辑来实现。多控制输出平衡冋路设计火电

11、厂mcs系统中，有一些典型的多控制输岀系统，它采用两个或两个以上 的控制驱动装置控制一个变量，而调节器是共用的，如送风控制、炉膛压力控制、 一次风压控制、燃料控制、给水控制都是典型的多控制输出系统。为了实现多个 控制驱动装置投自动时的无扰，在控制总量一定的情况下，一路控制输岀变化时 其余控制输出能自动调整以保证控制总量的不变，多控制输出系统为达到优良的 控制品质需要有满足要求的多输出平衡回路，我们为此在edpf-nt系统中实现了 较完善的平衡回路，较好地满足了这些要求。附图屮的平衡回路为两输出平衡回路，它主要实现了以下功能：当a、b两输出分支均手动时，调节器跟踪a、b手操站输出指令的均值。当a

12、、b两输岀分支投自动吋，保证a、b两输岀分支均无扰。当a、b两输岀分支任一支投自动时，处于手动的另一分支增减，处于自动的 分支会自动减增，以保持总量不变。当a、b两输出分支都投自动时，可在b输出分支上增减偏置，当b输出分支 增加一定偏置值时,a输出分支会相应减少一定数值，以保持总量不变。当其中一分支输出切手动超驰到一定值时，另一分支能自动调整，以保持总 量的不变。对于两输出以上的多控制输出系统，平衡回路采用积分器来实现。变参数控制功能在mcs系统中，一组控制器调节参数往往不能适应不同的工况，需要随着工 况的变化自动改变控制器调节参数，才能达到较好的控制品质。edpf-nt系统有 针对此目的的变

13、参数算法ctrlparm,通过变参数算法，可将p1d等调节算法的参 数由可人为设置的常数改为变量，通过相应的控制策略计算出变量数值,从而达 到提高控制品质的冃的。对于1.3中的多控制输出系统，其调节器就往往要采用变参数控制功能，调 节器的增益需随下游的处于白动状态的控制驱动装置的个数而改变。控制回路切手动原则对于mcs控制冋路，我们设计了如下基本的切手动条件：测量值与设定值偏差大控制回路相关测点品质坏控制指令与位置反馈偏差大以上条件，只要将相应的设置填好,edpf-nt系统能自动完成,不需要搭建专 门逻辑。根据控制冋路的需要，也可增加其它切手动逻辑，如系统间的联锁、调节 设备的联锁，汇总后从a

14、/m算法切手动信号接口输入即可。edpf-nt系统a/m算法也有遥控投自动功能，将遥控投自动脉冲信号从算法 投自动信号接口输入，在无切手动条件下，遥控投白动信号为1时自动将控制回 路投自动。超驰控制功能mcs系统中的超驰控制功能实现在特殊的情况下，切断调节器的正常输出， 白动将控制输出切换到预设值，而调节器转为跟踪状态，当超驰控制消失时，调节 器恢复止常工作。对于安全保护的超驰控制,要求优先级高于正常自动和手动操 作。我们在庄河项目mcs系统屮，注意考虑工艺系统这方面的需要，并设计了满 足要求的超驰控制功能。控制器初始化保位设计此设计是基于系统最恶为工况的考虑，当卡件工作正常，主备控制器同时重

15、 启时，由于初始化，控制回路输出指令会为0,造成所有执行机构关闭到0的严重 后果。为了防止此种情况的发生，我们特地设计了控制器初始化保位逻辑。edpf-nt系统a0卡件当和控制器通讯中断时，它能一直维持通讯中断时的输出值, 直到通讯恢复，再接受控制器发来的输岀数值，因此a0卡件是具有保位功能的， 问题的关键是控制器输岀方而。我们实现控制回路保位的慕本思路是当控制器重 启后，控制回路先不正常工作，而是先让控制输出跟踪位置反馈，从而使得控制输 出先恢复到原來的数值，然后控制回路再恢复正常，这样就能实现控制回路的保 位功能。mcs控制操作单操各被控对象的单操在流程图上实现。在流程图上用鼠标单击要操作

16、的设备时, 设备旁出现一红色箭头，指示当前被操作对象，同时出现与该设备对应的窗口 图。对于某些重要同类设备如送风机、引风机、一次风机、给水泵等，在流程图 上点击单个设备弹出成组操作窗口图(将多台设备的操作集中在一幅窗口图中)。 运行人员可依照窗口图中的提示，通过窗口图中的按键进行操作。edpf-nt系统典型模拟量控制手操器面板最上部为窗口名称,往下为过程值 (p)、设定值(s)、执行机构控制指令(0)、执行机构反馈(f)的棒图显示，中部为 数值显示，下部为输出增减、设定值增减、自动/手动投切的按钮。红色棒图代表过程值，兰色棒图代表设定值，紫色棒图代表位反，黄色棒图代 表指令输出。操作区中：“

17、f ”为设定值增按钮，“ i ”为设定值减按钮；“”为输出增 按钮，双“”为输岀快增按钮，“？”为输出减按钮，双“？”为输出快减按钮。 另外用鼠标在设定值数值显示上单击,能调出设定值直接输入窗口，用鼠标在控 制指令数值显示上单击，能调出输出指令直接输入窗口。只有在手动状态下，输出 增减按钮才能操作，正常增减,每按一次按钮，输岀增减1%,快速增减，每按一次 按钮，输出增减4%。只有在自动状态下，设定值增减按钮才能操作。操作区最下 部为自动/手动投切按钮，自动状态时，自动按钮显示红色，手动状态时，手动按钮 显示绿色。典型模拟量控制操作面板集屮操作画面为了方便操作，将一些重要的mcs控制回路按工艺系

18、统归类,做成一些集中 的操作画面是很有必要的。针对庄河项目，我们主要设计如下集中操作画面：机炉负荷管理控制中心风烟控制(氧量校正、送风、引风、一次风控制)二次风控制(前后墙6层二次风、2层燃烬风控制)给水控制(电动给水泵勺管、汽泵a和b、启动给水控制阀)过热减温控制（一级、二级过热减温控制）再热汽温控制（再热和过热烟气挡板、再热喷水减温控制）燃料控制（6台给煤机）旁路控制系统机炉协调控制机炉协调控制系统组成机炉协调控制主要由以下部分组成：机组负荷指令形成rubback 回路主汽压设定冋路锅炉主控汽机主控燃料空气指令机组运行方式庄河ccs系统设计了四种运行方式：协调控制方式（ccmode）汽机主

19、控、锅炉主控全部投入自动，汽机调节机组功率，锅炉调节主汽压, 是以锅炉跟随为基础的机炉协调方式。锅炉跟随方式（bfmode）汽机主控手动，锅炉主控自动，锅炉调节主汽压。汽机跟随方式(tfmode)汽机主控自动，锅炉主控手动，汽机调节主汽压。 基本方式(basemode)汽机主控、锅炉主控都在手动。汽机跟随方式条件(and)高旁全关锅炉主控手动或所有燃料手动汽机主控自动锅炉跟随方式条件(and)高旁全关锅炉主控自动汽机主控手动非汽机跟随方式协调控制方式条件(and)高旁全关锅炉主控自动汽机主控自动基木控制方式条件(and)锅炉主控手动汽机主控手动机组负荷控制指令机组处于agc方式时机组目标负荷接

20、受的是ads的指令;反之，机组处于 独立运行，在这种情况下,机组的目标负荷可以是运行人员设定的目标负荷（处于 协调方式）,或跟踪实际机组负荷（非协调方式）。机组目标负荷的最大值限制和最小值限制由运行人员手动设置完成。机组目标负荷经速率限制后得到ldc指令,机组目标负荷指令增减闭锁 时,增减速率变为0。频率校正冋路用于对电网频率进行一次调频。通过计算电网频率的偏差, 经过一定的死区后,得岀对应的机组负荷调整值，叠加到机组fi标负荷值上，进行 频率校正。runback 控制runback控制的基本思路为：机组实际出力与各主要辅机允许出力进行比较。当机组实际出力大于任 一主要辅机允许出力时，即发生r

21、b工况，机组目标负荷由当前值按照引起rb的辅 机所需的rb速率进行减小。当机组目标负荷到达rb目标值即机组允许的最大出 力后,rb结束。runback回路包括以下组成部分：rb工况判断runback fl标值形成回路rb状态指不rb工况判断在机炉协调方式下，以下辅机故障会引发rb工况:送风机引风机一次风机磨煤机给水泵空预器当单台送风机、引风机、一次风机、空预器跳闸，且机组负荷大于一台设备 允许的最大出力时,rb发生。当一台汽动给水泵跳闸吋，若当时负荷大于480mw, 则负荷快减至480mw,若5秒内备用给水泵未联启，且机组负荷大于一台给水泵的 最大允许出力时，则负荷继续快减至机组允许出力。当一

22、台磨煤机跳闸，且机组负 荷大于仍处于运行的磨煤机的最大允许出力时,rb发生。磨煤机跳闸引起的rb 和其它设备跳闸引起的rb有一定的差别，我们将rb分为两类，送风机、引风机、 一次风机、空预器、给水泵引起的rb为rb#1,磨煤机跳闸引起的rb为rb#2o当机组实际负荷降低到机组最大允许负荷以下后,rb自动结束，也可由 运行人员手动复位。runback目标值形成回路rb发生时，负荷目标值自动切换到引起rb的设备的允许最大岀力,rb速率开始有效。主汽压设定回路机组运行方式分定压及滑压两种方式，不同的运行方式，主汽压定值不同。主汽压定值的形成框图如上。滑压定值主汽压定值为机组目标负荷的函数。当发生rb

23、时，由汽机來控制主汽压，主汽压定值变为滑压方式，但此时的 滑压定值曲线不同于正常运行的滑压定值曲线。定压定值定压定值由运行人员设定。主汽压控制未投时，定压定值跟踪实际压力以 实现手/自动的无扰切换。定/滑压方式选择当机组未投协调控制时，为定压控制方式；当机组投入协调控制后，可由运行人员选择定压或滑压运行方式；当负荷540mw,且未发生rb时，自动切为定压运行方式；发生rb工况时，自动切为滑压控制方式。高低限幅主汽压定值的上限及下限由运行人员设定。汽压定值变化速率限制主汽压定值的变化速率由速率限制模块完成，其限值可由运行人员在操 作员站上人工设定。当汽压回路手动时，速率限制不起作用以便汽压定值的

24、跟踪。汽压定值保持/进行在定压运行方式下，主汽压控制自动，当运行人员输入新的主汽压定值时，必 须按“进行/保持”按钮新的主汽压定值才开始有效，当主汽压给定值到达主汽压 定值时，主汽压定值自动保持。当在滑压运行方式,主汽压控制自动时，自动置到“进行”状态，主汽压定值自动有效。锅炉主控锅炉跟随方式下的控制策略锅炉跟随方式下，锅炉控制主汽压力，汽机手动调负荷。在此方式下,锅炉主 控中以汽机能量需求为主体，主汽压力设定值和实测值的偏差调节器进行细调, 同时将主汽压力设定值的实际微分作用叠加到控制输出上，以加快主汽压力设定 值变化时的调整作用。汽机能量需求信号如下：1) 汽机-级压力p1它代表进入汽机的

25、蒸汽流量，亦即汽机的输入功率。2) 汽机调节阀有效开度p1/pt汽机一级压力与主汽压比值p1/pt正比于调节阀开度，它只对阀门开度 有反应，不受燃料量(内扰)的影响。3) 能量平衡信号(p1/pt)*pto它代表汽机预期的输入功率。pto为主汽压定值。4) 汽 机 能 量 需 求 信 号bd(pl/pt)*pto+(pl/pt)*pto*kl*d(pl/pt)*pt0/dt+k2* dpto/dt汽机能量需求信号由三部分组成：(p1/pt)*pto?bd的主体。在稳态吋,ptpto, (p1/pt)*pto等于p1,它代表汽 机的即时功率。在过渡过程中，pthpt0, (pl/pt)*pt0等

26、于未来达到稳定时的pl 值，代表汽机的预期功率。(pl/pt) *pto*kl*d(pl/pt) *pt0/dt?代表由于汽机功率的变化在单位时间内锅炉所需补充的蓄热。k2* dpto/dt?代表由于压力定值变化在单位时间内锅炉所需补充的蓄热。机炉协调方式下的控制策略在机炉协调方式下，采用负荷指令信号并行送到汽机和锅炉进行控制。锅炉 主控中以负荷指令信号作为基本的稳态功率前馈信号，主汽压力调节器作为细调 部分，同时将主汽压力设定值的实际微分作用叠加到控制输出上，以加快主汽压 力设定值变化时的调整作用。另外还引入了负荷前馈。当协调方式未投入时，负 荷前馈不起作用。当协调方式投入时，负荷前馈的作用

27、主要是提高锅炉的响应速 度。为最大限度地降低锅炉迟滞和惯性对升降负荷的影响,在锅炉主控回路中加 入了预给煤运算的逻辑，当升降负荷的逻辑信号置位时，给出一个额外的加减煤 量的指令，经若干时间该信号消失，该信号的作用为“正踢”（相当于初始冲量）。当升降负荷的逻辑信号复位时，此时要求升降负荷的过程己结束，但由于锅 炉迟滞的作用，此吋此刻进入锅炉的煤量将在随后的过程中产生过量的影响，因 此在预给煤的运算逻辑中还设计了一个“反踢”（类似于“刹车器”）作用，用以 防止锅炉汽压的“过调”。在锅炉主控回路屮设计有“加速”回路，由负荷指令设定值与实际负荷的差 值信号经一函数发生器而形成，是一非线性比例调节器，在

28、负荷指令设定值与实 际负荷的差值信号较大吋，说明锅炉跟不上汽机的变化，因此输出一指令信号给 锅炉主控器，令其再额外地增加或减少一部分煤量,起“加速器”的作用。考虑到直流炉给水控制和燃料控制的相互影响，设计了焰值修正解耦回路, 将焰值调节器的输出通过实际微分环节加入到对燃烧率的调节回路，使燃烧率不变或少改变，因此将给水量和燃烧率的相互作用减到最小，增加了焙值调整和整 个机组调整的稳定性。锅炉状态反馈信号为了进一步提高控制品质，我们在锅炉主控调节器后引入了锅炉状态反 馈信号，以便预测汽压的变化趋势，修正锅炉主控器的输出，从而有效克服pid调 节器的输出特性和锅炉惯性所引起的汽压过调或振荡的现象，对

29、锅炉汽压的稳定 起到关键性的作用。锅炉主控m/a锅炉主控m/a用于给定整个机组的总燃料量定值，锅炉指令同时作用到 燃料主控及送风控制回路。在锅炉主控未投自动时,其输岀指令跟踪机组的当前 负荷(总燃料量)o当机组处于锅炉跟随方式,锅炉主控回路中能量平衡调节器有 效；当发生rb工况时，机组切到汽机跟随方式。锅炉主控切手动条件：(or)实发功率测点品质坏主汽压力测点品质坏速度级压力测点晶质坏主汽压力与设定値偏差大炉膛压力控制手动所有磨给煤机切手动锅炉主燃料跳闸mftrunback锅炉主控跟踪条件:所有燃料手动runback汽机主控tf(汽机跟随)控制方式,锅炉主控手动，通过改变汽机调门开度调节主汽压

30、。机炉协调方式下,锅炉调节汽压，汽机调节机组功率。设有汽压保护功能。由 于单元机组屮锅炉存在迟滞和惯性，而汽机的负荷响应速度较快，因此将压力偏 差大修止负荷指令的信号引入到汽机主控回路中，汽机在调功的同时，适当考虑 压力偏差的影响，在汽压偏差不大时，该冋路不起作用；当汽压偏差过大时，可将 汽机调门适当打开或关小，使得汽机等一等锅炉，从而实现完整的机炉协调控制 系统。汽机主控切手动条件(or):实发功率测点品质坏主汽压力测点品质坏deh遥控不允许deh不处于遥控dei1遥控允许切除条件(or):手动切除负荷参考测点品质坏机主控输出与负荷参考偏差大负荷指令与实发功率偏差大主汽压设定值与测量值偏差大

31、实发功率360mw在以上条件均不满足的情况下，可通过deh遥控请求按钮发出deh遥控允许 命令。燃料空气指令空气指令锅炉主控指令同时作用到燃料主控及送风控制回路，进行增减燃料及配 风。根据“增负荷时先加风、后加煤，减负荷时先减煤后减风”的原则，采用简化 且行之有效的方法进行风煤交叉联锁。在风量控制方案设计中充分考虑了风燃比(x )的概念。当风量和燃料的 比值与化学当量比相等时，风燃比入为1。在锅炉中有三个区域的风燃比很重要,它们是省煤器出口、燃烧器区域、 工作屮的燃烧器。省煤器出口风燃比入是一个全面的指征，包括所有的燃烧风和所有的燃 料。典型的在bmcr工况下，它可能是1. 17,过剩空气系数

32、是0. 17。燃烧器区域风燃比x (bzx),它计算燃烬风入口以下所有进入炉膛的燃 料和空气，包括风箱漏风。工作燃烧器区域风燃比x (wb入)计算的是从运行燃烧器进入的燃料和空 气，不包括风箱漏风。根据锅炉主控指令以一定的风量和燃料的当量比计算出总的风量指令, 同时根据锅炉主控指令与过剩空气系数的函数曲线关系计算岀合适的过剩空气 系数。燃烧器区域风燃比入(bz入)自动设定时是锅炉负荷(锅炉出口主蒸汽流量) 的函数，同时允许操作员进行微调，燃烧器区域风燃比x (bz x )也可由操作员手动设定。总的风量指令与燃烧器区域的风燃比相乘得到燃烧区域的总风量，它减 去油和煤燃烧器未投入运行的各层二次风量

33、之和以及炉膛漏风得到从工作燃烧 器进入炉膛的风量，此风量与总的风量指令的比值即为工作燃烧器区域风燃比 （wz x）,同时wz入受最小值限制。总的风量指令与过剩空气系数相乘得到炉膛总风量需求，炉膛总风量需 求减去燃烧区域的总风量得到燃烬风量指令。另外，通过限制最低风量设定值确保不会引起风量低跳炉情况。燃料指令经过风煤交叉联锁后的锅炉主控指令作为总燃料量设定值（0100%）,总 燃料量设定值与机组实际总燃料量（折算成0100%）的偏差经过积分器运算（采 用积分器实现6台给煤机的平衡回路）得到单台给煤机的煤量控制指令,并将其 送到各给煤机进行煤量的调整。当所有给煤机给煤量设定均手动时，积分器输出 跟

34、踪各有效磨给煤量的平均值。任意一台给煤机投入自动（给煤机a/m自动且给 煤机给煤量设定自动）后，积分器开始运算。总燃料量计算总燃料量经热量校正后的各磨煤机总给煤量+经热量校正后的燃油流量, 所有的量按机组的额定负荷折算成百分数。单台磨煤机的给煤量:磨运行有效吋按给煤机的实际给煤量计算;磨运行 无效时，计为零。热量校正:煤种变化时，煤的发热量会发牛变化，此时需对实际的燃料量 进行修正，补偿因煤种变化而引起的锅炉调节器参数的变化。锅炉主控调节器比例系数修止随着投入自动的给煤机数量的变化，锅炉主控调节器的调节能力相应发 牛变化，此时需对调节器的比例系数作相应的修正，使得锅炉主控调节器的参数 能适应任

35、何工况。磨运行状态判断磨运行有效判断给煤机运行（延时30s）磨煤机运行以上条件用于有效磨判断。给煤机自动给煤机自动磨运行有效制粉系统控制庄河项目采用中速磨煤机冷一次风机正压直吹式制粉系统，每套制粉系 统有以下几个控制回路：给煤机给煤量控制磨加载控制磨一次风量控制磨出口粉温控制磨二次风量控制给煤机给煤量控制及加载控制dcs系统送到给煤机就地控制装置的控制指令为给煤机给煤量设定 值,420ma对应着0100t/h,制粉系统正常出力为1557. 5t/h。给煤机a/m站手 动时，由运行人员控制给煤机的给煤量设定值。投入自动后，接受燃料主控的指令 作为给煤量设定，运行人员还可通过通过偏置调整每台给煤机

36、给煤量设定。在未 投自动时，偏置模块自动跟踪给煤量手动设定与燃料主控指令的偏差,实现手/自 动的无扰切换。给煤机给煤量设定与磨一二次风量经风煤比折算出给煤量进行小选，同 时给煤机有最小流量限制。启停制粉系统时,根据顺控系统的指令可将给煤机控 制到最低转速。制粉系统启动后,根据给煤量成比例地给出磨加载控制指令。停止制粉系 统，根据fsss来的指令将加载控制指令切到0。给煤机切手动条件：给煤机流量信号无效mft给煤机停运给煤机流量给定与实测值偏差大fsss置最小位指令给煤机给煤量设定切手动条件：给煤机手动给煤机超驰关条件：mft给煤机停运fsss置最小位指令3.2 一次风量控制单回路调节。经压力和

37、温度校正的风量与风量定值经过pid调节器产生 调节指令控制磨一次风热风门。磨的一次风流量定值为给煤机给煤量设定的函数, 同时有低限限制。控制回路投入自动后，运行人员还可通过偏置微调风量定值。 回路手动时，偏置模块使得风量定值跟踪实际风量,使得手/自动无扰切换。磨出口与一次风差压值与磨一次风量所允许的差压值高低值进行比较， 当超限时进行报警。给煤机实际给煤量和给煤量设定值中的大选值经过风煤比和空气系数折 算出磨总风量定值，总风量定值减去磨一次风量定值后得到磨二次风设定值。此方案中实现了风煤交叉限制，即增负荷时，先增加二次风量，后增加燃 料量（一次风）；减负荷时，先减燃料，后减二次风量。磨一次风热

38、风门切手动条件：风量与定值偏差大风量信号无效磨一次风温信号无效风门指令与位置反馈偏差大风门位置反馈品质坏fsss来关磨一次风热风挡板超驰关条件：fsss来关磨一次风热风挡板3.3磨煤机出口粉温控制 磨的出口粉温主要通过磨入口的冷风门调节。考虑到磨煤机的迟延比较大，设计了简单的预估器，将磨煤机入口风温 （冷热风混合后的温度）与经过四阶惯性环节的磨煤机入口风温的偏差值叠加到 出口风温测量值上，以预估入口风温对出口温度的影响。被调量?磨出口粉温由三个测点选大得出。选大的目的是为了保证磨出 口粉温不超温。在制粉系统止常运行时，粉温的设定值由运行人员设定；在启动/停止磨 吋,粉温定值切换为启磨/停磨时的

39、温度定值，并经过速率限制模块平滑切换。磨一次风冷风门切手动条件：温度与定值偏差大温度信号无效冷风门指令与位置反馈偏差大冷风门位置反馈品质坏fsss来关磨冷风门超驰关条件：fsss来关磨冷风挡板超驰开条件：fsss来开磨冷风挡板到某一开度。二次风控制二次风压控制通过调节a、b两台送风机的动叶调节二次风热风压力。被调量a侧和b侧二次风压两个测点分别经二选均值算法后，再取均值作为控制 回路的被调量。设定值二次风压的定值为锅炉主控的函数，运行人员还可通过偏置微调定值。回 路手动时，自动计算偏置使得设定值跟踪被调量，以实现手/自动的无扰切换。增益补偿单台送风机投入自动或两台送风机都投入自动吋，因对二次风

40、压的调节能 力有所不同，需对调节器的增益进行修正。以单台送风机为棊准，两台送风机都投 入自动时，将控制偏差修正为原来的60%。增益系数平滑切换。双侧平衡控制当两台送风机都运行时，为了防止两台风机出力不平衡引起“倒风”现象, 需要调节各风机动叶的开度，使得两台风机的出力一致。运行人员可根据情况调 整偏差值，调节两台风机的出力平衡。该偏差同时加到各风机的控制偏差上，作用 符号相反，使得a增b减（或a减b增），最终使得两台风机出力达到平衡，而总出 力不变。当两台风机均投入自动时，平衡控制允许操作；当两台风机均在手动时, 平衡控制不起作用。控制逻辑1）送a （b）动叶切手动条件：相应的送风机停运 炉膛

41、压力控制切手动被调量与设定值偏差大 动叶指令与位置反馈偏差大动叶位置反馈品质坏met二次风压信号无效送风机喘振2) 送a (b)动叶超驰scs来指令超驰打开送风机动叶scs来指令超驰关闭送风机动叶4)闭锁增负荷，迫降负荷两台送风机动叶一台手动，另一台自动，处于自动的送风机动叶指令超限;或两台送风机动叶自动,且控制指令均越限时，闭锁负荷增。当情况进一步恶化且 二次风压低于设定值时时,将迫降负荷。炉膛氧量控制总风量计算总风量总一次风量+总二次风量；总一次风量磨a 一次风量+磨b 一次风量+磨c 一次风量+磨d 一次风量+磨e 一次风量磨+f 次风量；总二次风量a层二次风量+b层二次风量+c层二次风

42、量+d层二次风量+e层二 次风量+f层二次风量+前墙燃烬风量+后墙燃烬风量；所有风量均经过温度校正。氧量微调控制a空预器入口的烟气含氧量的2个烟气氧量信号和b空预器入口的2个 烟气含氧量分别进行二取一，然后取平均值作为炉膛内烟气氧量的表征。氧量定值为机组负荷指令的函数，遵循低负荷高氧量、高负荷低氧量的原 则。运行人员还可通过调节氧量设定的偏置来微调氧量定值。氧量调节器的输出是一个在0. 851.15之间变化的微调系数，它分别送 到前后墙燃烬风控制回路和磨二次风控制回路去修正其风量设定值，从而实现将 炉膛内氧量维持在一合理范围内。当磨煤机运行数量低于2台时，微调系数固定 为1。氧量控制切手动条件

43、：氧量信号无效二次风量控制磨总风量定值减去磨一次风量定值后得到磨二次风设定值。当给煤机启 动后，磨二次风量定值需经速率限制器的限制后，再经氧量微调系数的修正后作 为磨二次风量给定，运行人员还可通过偏置微调定值，定值不得低于最小二次风 量限值。左右两侧二次风量经相应二次风温和风压校正后相加得到磨的总二次风 量。两侧二次风挡板均接受并执行fsss系统送来的指令，这些指令主要有置 二次风挡板吹扫位。磨二次风门切手动条件：二次风量与定值偏差大 二次风量信号无效 二次风挡板指令与位置反馈偏差大磨煤机跳闸met炉膛压力控制通过调节a、b引风机入口静叶维持炉膛压力稳定。被调量三个炉膛负压测点取中后作为控制回

44、路的被调量。一阶延迟模块lag对炉 膛负压测点进行滤波。调节死区由于炉膛压力信号总是带有小幅度的噪声干扰信号，直接采用这样的测量信 号会引起引风机挡板动作过于频繁，不利于机组安全运行。而如果对炉膛压力信 号进行惯性滤波，又增加了炉膛压力测量值的反应时间，使调节变得不灵敏。因此 宜采用调节器内的死区来改善调节性能，死区设为0. 02kpa左右。送风前馈将送风指令做为炉膛负压控制的前馈,作用系数暂取0. 2,使得负压控制 回路跟随送风调节动作,减小锅炉送风调节时对炉膛负压的扰动。增益补偿单台引风机投入自动或两台引风机都投入自动吋，因对炉膛负压的调节能 力有所不同，需对调节器的增益进行修正。以单台引

45、风机为棊准，两台引风机都投 入自动时，将控制偏差修正为原来的50%o 一阶延迟模块pt1使得增益系数平滑 切换。双侧平衡控制当两台引风机都运行时,为了防止两台风机出力不平衡引起“倒风”现象 需要调节各风机静叶的开度，使得两台风机的出力一致。运行人员可根据情况调 整偏差值，调节两台风机的出力平衡。该偏差同时加到各风机的控制偏差上，作用 符号相反，使得a增b减（或a减b增），最终使得两台风机出力达到平衡，而总出 力不变。当两台风机均投入自动时，平衡控制允许操作;当两台风机均在手动时, 平衡控制不起作用。mft超驰控制发生mft跳炉时，由于进入炉膛的燃料瞬间切断，炉膛压力短时间内会急 剧下降，稍后再

46、恢复正常。为了减小mft跳炉时炉膛压力的扰动,在发生mft时先 将引风机的动叶开度减小，保持一段时间后再恢复,整个过程持续60秒钟。动叶 关小的幅度与发生mft时的送风指令的函数。控制逻辑1）引a （b）动叶切手动条件：炉膛负压信号无效动叶指令与位置反馈偏差大动叶位置反馈品质坏本引风机停运2）引a动叶超驰scs来指令超驰打开引风机动叶scs来指令超驰关闭引风机动叶3）闭锁增负荷，迫降负荷两台引风机动叶一台手动，另一台自动，处于自动的引风机动叶指令超限; 或两台引风机动叶自动,且控制指令均越限时，闭锁负荷增。当情况进一步恶化且 炉膛压力高时，将迫降负荷。一次风压控制通过调节两台一次风机的动叶调节

47、一次风热风母管压力。被调量两个一次风热风母管压力测点取平均值作为控制回路的被调量。设定值一次风压的定值为燃料指令的函数，运行人员还可通过偏置微调定值。回 路手动时，自动计算偏置使得设定值跟踪被调量，以便手/自动的无扰切换。增益补偿单台一次风机投入自动或两台一次风机都投入自动时，因对一次风压的调 节能力有所不同，需对调节器的增益进行修正。以单台一次风机为基准，两台一次 风机都投入自动时，将控制偏差修正为原来的60%o增益系数平滑切换。双侧平衡控制当两台一次风机都运行时，为了防止两台风机出力不平衡,需要调节各风 机动叶的开度，使得两台风机的出力一致。运行人员可根据情况调整偏差值，调节 两台风机的出

48、力平衡。该偏差同时加到各风机的控制偏差上,作用符号相反，使得 a增b减（或a减b增），最终使得两台风机出力达到平衡，而总出力不变。当两台风机均投入自动时,平衡控制允许操作；当两台风机均在手动时, 平衡控制不起作用。控制逻辑1) 一次风机动叶切手动条件:相应的一次风机停运炉膛压力控制手动被调量与设定值偏差大动叶指令与位置反馈偏差大动叶位置反馈品质坏met一次风压信号无效一次风机喘振2)次风机动叶超驰scs来指令超驰关闭相应的风机动叶给水控制控制策略概述超临界直流锅炉没有汽包环节，给水加热、蒸发以及过热是一次性连续完成 的，锅炉惯性相对于汽包炉大大降低，蓄热量减小，动态过程加快。超临界直流炉 是一

49、个典型的多输入多输出系统,其主要输入量包括给水量、燃烧率、汽机调门 开度,其主要输出量有主汽温度、主汽压力和主蒸汽流量，这些因素相互影响，仅 仅改变其中某一个量是达不到控制效果的，超临界直流炉的控制更加强调燃烧率 和给水量之间的平衡、燃烧率和给煤及风量之间的平衡，它需要锅炉给水、燃烧、 汽温和风量等之间更强的协调配合，同时也需要更快速的控制作用。由于超临界直流锅炉给水变成过热蒸汽是一次性完成的，完全直流运行后,给水量就等于蒸汽流量,给水量的变化直接影响到机组负荷，给水量的变化会改 变锅炉汽水相变点位置，进而导致过热汽温的变化，因而超临界直流锅炉给水控 制是相当重要的。基于超临界直流锅炉的特点，

50、其给水控制是不能孤立对待的, 我们设计的给水控制方案以燃水比为基础，控制住能较快速而又精确反映燃水比 变化的参量-汽水分离器岀口微过热蒸汽恰，进而达到控制给水量到合适值的目 的,保证整个系统的平衡稳定。燃水比燃水比(燃料量和给水量之间比例)不是恒定不变的，它必须随着负荷的 改变而改变，此点可通过下式分析得出：式中，ist主蒸汽焰值(kj/kg)ifw给水焰值(kj/kg)f燃料量(t/h)w给水量(t/h)qnct燃料低位发热量(kj/kg)h ?锅炉效率锅炉给水温度是随负荷的增加而升高的，故ifw也随z升高。机组定压运 行时，主蒸汽温度和压力为定值，即ist为一定值,qnet和n可视为常数，

51、因此燃 水比f/w是随着负荷的升高而减小的。另一方而，燃料量和给水量在负荷改变时按燃水比f/w并行进行调整，但 二者对汽温的动态影响是不同的。为减小负荷动态调整过程中的汽温波动，还必 须对负荷调整产生的燃料量指令和给水量指令分别设置动态校正环节。分离器出口微过热蒸汽焙校止超临界锅炉正常运行时，分离器出口蒸汽处于微过热状态，该点是反应燃料 和给水关系变化最敏感的地方，把该点蒸汽焙值（温度）控制在一定范围内，就可 以基本固定住锅炉汽水系统屮的相变点界面,从而达到燃料和给水保持一定的比 值关系，也才能保证过热汽温在可控制范围内。分离器出口微过热蒸汽温度和微 过热蒸汽焙值都可以作为燃水比的反馈信号,但由于微过热蒸汽焙值有比微过热 蒸汽温度更好的灵敏度和线性度，因此我们选取分离器出口微过热蒸汽熠值作为 燃水比的反馈信号。分离器出口微过热蒸汽焙值随着负荷的变化而变化，其期望的设定值是负荷 指令的函数，给水控制外回路的任务就是控制分离器岀口微过热蒸汽焙值到期望 的设定值，同时考虑到如下情况：（1）增负荷时，需先增加燃料量，提高燃烧率，从而提高锅炉蓄热量，然后根据 校止信号增加给水量;减负荷时，需先减少燃料量，降低燃烧率，因为锅炉蓄热量 还要释放