第四讲：模拟量控制系统(MCS)

1、第四讲：模拟量控制系统( MCS)1、概述模拟量控制系统将锅炉、汽轮机视为一个整体，使整个机组的实发功率能迅速跟踪给定功率的 变化，同时又能维持锅炉输出蒸汽量与汽机输入蒸汽量的平衡，以便迅速、准确和稳定地响应中调 系统(ADS)或操作员负荷指令。同时，模拟量控制系统(MCS)还担负生产过程中各子控制系统的自动控制任务。当发生主要附机故障或主要参数越限等影响负荷或危及机组安全运行的情况时，对机组的负荷指令 进行及时的处理和限制，同时各子控制系统进行必要的调整，保证机组安全经济运行。在机组启、停、正常运行和事故处理中，MCS 和 SCS DEH 配合，完成各种控制调节任务。MCS 对一些过程变量可

2、以实现全程控制 , 减少人员的中间干扰，减轻了运行人员的劳动强度。2、MCS 控制逻辑MCS 系统可以分为两大部分：负荷管理级和基础控制级。2.1 负荷管理级：分为机组指令管理和机炉主控系统。2.1.1机组指令：对外部负荷指令或目标负荷指令进行选择，经处理后，转换成机组可接受的负荷 指令，作为机组的实际负荷指令。其主要功能有： AGC 或操作员负荷指令选择频率控制最大、最小负荷限制及负荷速率限制闭锁增减快速减负荷2.1.2机炉主控系统：根据机组运行条件及要求，选择合适的控制方式，按照实际负荷指令，分别 输出汽机指令和锅炉指令至基础控制级。机炉主控系统可以实现三种控制方式：(1)基本方式(BAS

3、E)在此方式下，机组的功率和汽压控制回路均被切除，机炉主控制器由操作员手动控制。在炉 侧，手动改变锅炉负荷指令， 达到调节主汽压力的目的。 在机侧手动改变汽机指令， 通过 DEH 控制机组功率。在下列任一条件满足时 , 机组切至基础控制方式：MFT 动作 操作员选中基本方式 锅炉主控制器和汽机主控制器同时手动(2)协调控制方式(CCS)在此方式下， 汽机主控器在自动位置， 根据机组的实际负荷指令对功率进行自动调节。 锅 炉主控器也在自动位置，热量信号与能量平衡 (DEB 指令比较并经运算后作为锅炉主控指令。负荷改变时 , 先由汽机发出控制指令， 利用锅炉的蓄热能力快速适应负荷的需要。 此时主汽

4、 压力逐渐降低，当主汽压力与给定值的偏差大于 f(x) 模块的死区范围时， f(x) 的输出与机组功 率指令累加后送至汽机侧 , 限制主汽压力的进一步变化。 与此同时， 炉侧迅速改变燃烧率， 使主 汽压力恢复到给定值范围。这种控制方式既利用了锅炉的蓄热能力，又保证了汽压的稳定，是 一般单元机组常用的运行方式。协调控制方式要求锅炉主控和汽机主控都在自动位置，否则协调控制不成立。当下列任一条件 成立时，汽机主控切手动：DEH 自动不允许 机组功率信号坏 汽机同步器位置偏差大DEH 参考负荷信号坏 操作员选择基本方式功率偏差大MFT当下列任一条件成立时，锅炉主控切手动：MFT调速级压力信号坏汽包压力

5、信号坏给粉机全部手动主汽压力与设定值偏差大主汽压力高主汽压力信号坏（3）锅炉跟随方式（BF）在这种方式下，汽机主控在手动位置，机组功率控制回路被切除，机组负荷由操作员手动控制，控制指令直接送至DEH 锅炉主控在自动位置，主汽压力调节回路投入，自动调节给粉机转速。当负荷变化时，先由汽机发出控制指令，直至主汽压力发生变化后，再由锅炉跟随发 出控制指令。锅炉跟随控制方式充分利用了锅炉的蓄热能力， 使机组功率有迅速的响应。 因此， 这种方式 具有较好的初期负荷响应特性，对带变动负荷及进行电网调频的机组有利。但由于锅炉的热惯 性很大，如果实际负荷指令（ UD）变化过于剧烈，很容易造成锅炉蓄热的过分利用，

6、从而导致 主汽压力波动大，对机组的安全和稳定运行不利。2.2 基础控制级组成MCS 中由 XDPS 组态的控制系统共有 37 套,各系统如下：A 侧一级过热器温度B 侧一级过热器温度A 侧二级过热器温度B 侧二级过热器温度A 侧再热器微量喷水B 侧再热器微量喷水A 侧再热器事故喷水B 侧再热器事故喷水 连排水位调节 暖风器用汽调节 暖风器疏水调节A 引风机控制B 引风机控制A 送风机控制B 送风机控制A 二次风机控制B 二次风机控制燃油压力调节主汽压力调节 轴封温度调节 补水箱水位调节 凝汽器水位调节 协调控制系统 除氧器水位调节 除氧器压力调节 旁路给水A 泵耦合器B 泵耦合器 燃烧器摆角调

7、节3 基础控制级总体方案ADS 或操作员给定的负荷指令经过负荷指令管理系统和机炉主控系统处理后，输出汽机指令和锅炉指令，分别送往 DEH 和锅炉侧。假如负荷指令增加，DEH 控制调门开大，主汽流量增大，调速级压力和主蒸汽压力必然降低。此时，锅炉主控指令增加，送风机、二次风机先开大，增加送风量。开大送风机、二次风机的同时，给引风机一个前馈指令，开大引风机，维持炉膛负压。然后增加给 煤机的转速，加大煤量。汽包水位三冲量和单冲量交替全程控制。 正常运行时是三冲量调节， 克服汽包水位的滞后和 虚假水位的影响。当锅炉处于启动或低负荷时，蒸汽流量与给水流量的测量误差较大，而且锅炉启 动时汽、水流量差值大，

8、所以无法引用蒸汽流量和给水流量这两个信号。另外，此时虚假水位现象 不严重，完全可以只根据汽包水位进行单冲量调节。 影响蒸汽温度的因素很多，而且喷水减温调节的延迟很大。因此，过热蒸汽设置了两级减温控制，每一级都是串级调节。代表负荷的调节级压力经函数修正后，与操作员指令迭加后作为汽温的给定 值。再热器减温调节的给定值也是这样处理。再热汽温调节以摆脱燃烧器角度为主，微量喷水作为 细调，危机情况下，打开事故喷水阀。因为采用钢球式中间储仓式制粉系统，所以磨煤机和排粉机控制相对独立。磨煤机的出口温度和入 口负压由磨入口冷、热风挡板及磨煤机再循环门调节，分别满足磨煤机的干燥出力和通风出力。排 粉机的出口温度

9、和出口压力，由排粉机入口冷、热风挡板控制，其作用分别是保证一次风温和建立 制粉系统的负压。MCS 系统中除了控制回路外，还采用了信号品质检测技术和逻辑判断方法，对一些重要的过程变量 或参数的信号进行在线质量监控，一旦偏离正常状态，自动采取相应措施。或切换为手动方式，同 时发出报警信号。基础控制级的各控制系统下面再做分步介绍。4 过热汽减温控制系统(以 A 侧一级减温水控制为例)由于不同负荷与汽温具有一定的函数关系，所以用代表负荷的调节级压力经函数变化后，再加 上操作员的手动给定，作为汽温的给定值。该系统以A 侧一级减温器出口汽温为被控量，取 A 侧一级减温器入口温度为导前信号， A 侧一级减温

10、器出口汽温与给定值比较，经主调节器运算后，其输 出作为副调节器的给定值，再与 A 侧一级减温器入口温度比较运算后，发出控制指令动作喷水调阀。只要 A 侧一级减温器入口汽温发生变化，副调节器就去改变减温水流量，初步维持入口温度在一定 范围内，起粗调作用。 A 侧一级减温器出口温度的控制是通过主调节器来校正副调节器工作的，只 要出口温度未达到给定值，主调节器的输出信号就不断变化，使副调节器不断去调整减温水量，直 至出口汽温恢复到给定值。稳态时，入口汽温可能稳定在与原来不同的数值上，但出口气温一定等 于给定值。在串级汽温控制系统中，由于两个回路的任务及动态特性不同，调节器的参数可以整定为不同 数值。

11、副调的任务是快速消除内扰，要求控制过程的持续时间较短，但不要求无差，故一般可整定 为纯比例调节器。当出口汽温惯性较大时，也可整定为比例微分调节器，主调节器的任务是维持出 口汽温恒定，一般整定为比例积分调节器。在异常工况下，系统由逻辑控制回路自动切至手动方式。下列任一条件成立时，回路切至手动 方式：调节级压力品质坏A 侧一级减温器出口汽温品质坏A 侧一级减温器入口汽温品质坏负荷V25%A 侧一级减温水调门反馈偏差大A 侧一级减温器出口汽温与给定值偏差大MFT当负荷小于 25%或者 MFT 动作后，除将系统切为操作员自动外，还将发出一个指令，超弛关闭减温 水调节阀。当减温水调阀开至 99%时，对主调节器输出信号进行上限闭锁。B 侧一级减温水控制和 A、B 侧二级减温水控制的原理及实现方法与 A 侧一级减温水控制相同。在二 级减温控制中，为了提高系统的