控制系统(MCS)

1、.火电厂生产工艺：实现生产过程自动化可分为强制性火电厂热工过程自动化四个部分：(1)热测试：自动化工作的基础。(2)自动调整：自动化任务的主体。(3)远程控制和程序控制：极大地补充了自动化任务。(4)自动保护：是自动化工作的重要保证。自动控制系统审查6小时单位模拟控制系统(MCS)18小时单位热保护系统10小时中间测试炉安全监控系统(FSSS) 4小时涡轮数字电液控制系统(DEH) 6小时序列控制系统(SCS) 6小时实验6小时，第三章设备仿真控制系统(MCS)模块控制系统(MCS)是自动控制系统的总称，它通过前馈和反馈不断自动调整机器、高炉和辅助系统的流程参数，自动补偿和计算流程参数，以及自

2、动，模拟控制系统通常包括负荷控制系统(调节控制系统)、燃烧控制系统、供水控制系统、过热蒸汽温度控制系统、再加热蒸汽温度控制系统、除氧器压力控制系统、除氧器水位控制系统、加热器水位控制系统、凝汽器水位控制系统、轴密封压力控制系统、润滑油温度控制系统等。3.1协调控制系统概述随着电力产业的发展，高参数、大规模火力发电机在电网中所占的比重越来越大。大容量单位都是使用单位制的方式，单位制是由一台涡轮和一台锅炉组成的比较独立的系统。一、单元负荷控制的特点是，在单元系统运行模式下，锅炉和汽轮发电机共同保证外部负荷要求，保持内部运行参数(主要是主蒸汽压力)的稳定性。单位输出的实际功率和负荷要求是否一致反映了

3、单位和外部电网之间的能量供需平衡关系。主蒸汽压力是否稳定反映了单位内部锅炉和汽轮发电机之间能量的供需平衡关系。锅炉和汽轮发电机的动态特性有很大差异。也就是说，涡轮发电机快速响应负荷请求，锅炉缓慢响应负荷请求，因此单位内外两种能量供需平衡关系相互制约，外部负荷响应性能和内部运行参数的稳定性之间存在固有矛盾，是单位负荷控制的最重要特征之一。调整是通过一套控制电路来调整锅炉、汽轮机控制电路的工作，使装置能够快速、安全、经济地应对外部负荷。其次，协调控制系统的定义单位单元的协调控制系统(CCS)是根据单位单元的负荷控制特性，在负荷控制中提出解决内外两种能量供需平衡关系的控制系统。协调控制系统是单位设备

4、的负荷控制系统。协调控制系统全面控制锅炉和汽轮发电机，同时根据电网负荷需求指示和内部主要运行参数的偏差要求协调运行。此外，确保单元不仅具有对外快速的电力反应和一定的频率调制能力，而且总的来说，主蒸汽压力偏差保持在允许的范围内。第三，协调控制系统的主要功能是：(1)通过电网中心调度自动调度负荷的指示、操作员负荷给定的指示、电网频率差信号、及时响应负荷请求，使单元具有一定的电网调峰、调频功能，适应电网负荷变更。(2)调整锅炉和汽轮发电机的运行，在负荷变化率高的情况下保持两者之间的能量平衡，保证主蒸汽压力的稳定性。(3)调整装置内部控制子系统(燃料、送风、通风、供水、蒸汽温度等控制系统)的控制作用，

5、在负荷变更过程中，将装置的主要运行参数保持在允许的运行范围内，从而确保装置的高效率和可靠安全。(4)协调外部负荷请求和主/次设备实际能力之间的关系。单位主要/次要装置的容量受到限制的情况下，可以限制或强制变更单位荷载。这是协调控制系统的联锁保护功能。4，协调控制的基本原理是在锅炉燃烧率中引起单位输出功率变化的过程，惯性和延迟很大，仅依靠锅炉侧控制，必然不能得到快速的负荷响应。汽轮机进气调节阀可以部分释放(或储存)装置的锅炉能量，使输出功率反应更快。因此，为了提高设备的响应性能，在保证安全运行的前提下，可以充分利用锅炉的热存储容量，在负荷发生变化的情况下通过蒸汽涡轮进入蒸汽，通过部分阀门的适当动

6、作，即释放或吸收部分存储设备，加快设备初始负荷的响应速度；同时，根据外部负荷请求准则，加强锅炉侧燃速(及其给水流量)控制，及时恢复能量存储，使锅炉蒸发量与单位负荷保持相同。这是负荷控制的基本原则，也是向机器调整控制的基本原则。5，协调控制系统的基本配置1。协调控制系统的分层设计原理(1)最高级别也称为单元级CCS主系统、协调层。(2)第二层是汽轮机控制TM和锅炉控制BM等级，也称为分别控制汽轮机或锅炉的组控制层。(3)三层是对锅炉给水、燃烧、送风等各子回路的控制，也称为基本自动层。(4)第4层是控制驱动级别，也称为执行层，包括操作站和执行机构。2 .协调控制系统的功能组成单元协调控制系统的功能

7、系统范围包括负荷控制系统、子控制系统和负荷控制对象三个部分。负载管理控制中心(LMCC)接受外部负载指令、单位和控制系统本身所需的内部负载指令。内部负荷命令通常有一个与单位负荷相关的主操作参数超过上限的负荷减少紧急命令，即“单位辅助故障减少负荷”(Run Back)命令。主操作参数低于下限所产生的“Run Up”(运行升级)命令。外部负荷指令通常是基于电网调度的负荷分配指令(ADS)、机组人员手动负荷增加/减少指令、电网频率偏差信号f。负载管理控制中心的主要作用是选择外部要求的负载指令或目标负载需求(TLD)，并根据设备的主辅助机器操作进行处理，将其转换为允许机器、炉设备负载安全操作的实际负载

8、指令(ALD)P0。实际负载指令，也称为单位负载指令(UnitI Load Demand，ULD)。单元主控制系统是单元协调控制系统的核心。在单元调节控制系统中，在主控制系统的统一指挥下进行了调整，无论频率调制或负荷调节、单元的启动或停止、故障时的安全操作、锅炉燃烧率的变化，还是汽轮机调节蒸汽阀的开关情况的变化。也就是说，设备的输入能量和输出能量在满足电网负荷要求的前提下始终保持平衡，完成主控制系统和子系统之间的协调。设计了3.2单元负荷控制系统协调控制系统，全面控制锅炉和涡轮，以最大限度地满足机组实际容量下电网对机组发展的要求，保证机组安全、稳定、经济运行。协调控制系统的主系统在测试、调整、

9、保护、联锁、通信、显示、报警和监控管理等各个方面对机器、火炉进行全面控制。，主控制系统(负载控制系统)的主要组件有两个。第一部分是负荷管理控制中心(单元命令处理电路)。平衡单位容量和栅格要求的第二部分是引擎主控制器。根据单位功率指令ULD、单位运行条件、运行模式和机器、火炉的其他动态特性，调整锅炉和涡轮之间的能量平衡，提供单位级输出功率和机器前压力的组合控制，同时提高单位负荷适应性和运行稳定性。一、负载管理控制中心负载管理控制中心(LMCC)是调节控制系统的命令机构，其主要功能是根据电网调度中心的要求负载指示或单位操作者的要求变更负载的指示和单位主辅助装置的操作，处理适合机器操作状态的实际负载

10、要求指示ALD或ULD(P0)。LMCC的主要功能包括： 1:实际负荷要求命令ULD的生成是在设备的正常运行条件下由电网调度的负荷分配指令(ADS)或设备操作者设定的负荷指示，通过负载变更速率限制器、电网频率校正(如果设备参与电网频率调制)最小最大负荷限制电路来产生实际负荷要求指示。主、辅助机器故障或事故导致的快速返回(RB)、快速回切(FCB)、强制返回(RU)、强制着陆(RD)、主燃料跳闸(MFT)等信号自动切换到手动模式时，实际负荷要求将跟踪锅炉实际负荷命令B。2.负载增加和减少调整控制系统提供了指示设备的目标负载指令增加和减少的执行器增加/减少按钮。3 .最大/最小负载限制设备的实际输

11、出是有限的，LMCC设置输出限制电路，以使设备在允许的输出范围内正常工作，操作员可以通过分布式控制系统的人机界面根据设备操作设置最大/最小负载限制。4 .负载变更率限制设备根据运行条件具有不同的负载变更率限制，为了防止负载变更过快导致单位故障，LMCC设置了根据当前负载变更能力限制负载指示变更率的负载指示变更率限制电路。操作员通过分布式控制系统的人机界面设置负载变化速度的限制值。5 .使用远程/现场控制设备操作员操作按钮选择现场或远程控制。在“就位”控制期间，执行者可以通过操纵增加和减少按钮来更改目标负载命令。6.快速负载返回(Run Back，RB)在主辅助设备(例如交货、感应风扇、主风扇、

12、粉碎机、空气预热器、给水泵等)出现故障时，单元无法完全工作，需要快速减轻负载。为了保护设备的安全，CCS设计了快速返回信号。7 .快速切割包(FCB)单元运行时，单元突然松开电网和热(即输电负载突然跳闸)或发生严重故障(如涡轮跳闸)，快速返回不再适合快速减少负载。CCS为单元的快速拒绝负载设计了高速回切信号。8 .负载增加/减少锁煤输送管或燃烧喷嘴堵塞，挡板卡堵塞，执行器、控制机构等设备异常运行故障，燃油量、风量、供水量等操作参数的偏差增加。CCS设计了监视这些操作参数偏差大小和方向的负载增加/减少锁定信号，如果发生错误，负载增加/减少锁定循环将根据偏差的方向对实际负载命令实施增加或减少方向锁

13、定，以防止在偏差返回指定限制之前错误的风险进一步增大。，9 .如果与负载强制升/strong制降相关的运行参数的偏差超过了允许的值，同时相关控制器输出达到了限制位置，不再有调整馀地，则强制/strong制降循环可以根据偏差的方向对实际负载指令实施强制升/strong制降，以使偏差返回到允许的值范围内，从而达到降低故障风险的目的。发生强制上升/strong制着陆时，CCS保持负载命令不变。10 .保持/恢复负载CCS还以多种控制方法暂时保留切换或负载命令的升离/紧急切换之前的负载命令，然后设置切换完成后控制的负载保持和恢复按钮。其次，机械桨主控制器(a)机械桨主控制器的功能机械主控制器由涡轮主控

14、制器(TM)和锅炉主控制器(BM)两部分组成，是机械桨协调控制事故的具体表现。主炉控制器的功能包括：(1)接受LMCC输出的负荷命令P0、单位实际发电功率PE和预主蒸汽压力偏差信号，根据选定的基本控制方法(锅炉跟随或涡轮跟随方法)执行一般反馈控制操作。(2)基于机器、炉间能量供求关系的平衡要求，引入了一种基于反馈控制的前馈控制，在机器、炉间能量损失或刚刚失去平衡时，根据机器和炉间的特性，通过前馈控制操作，产生将能量不平衡限制在较小范围内的控制作用。此功能是协调控制的核心。(3)根据各种控制方法和前馈反馈控制操作结果，发出了满足外部负荷要求或满足单位运行要求的涡轮负荷命令PT和锅炉负荷命令PB，

15、命令各子控制系统的操作。(4)实现锅炉跟随、涡轮跟随、协调控制等不同控制方法之间的切换。控制模式切换可以手动或自动执行，具体取决于设备的操作。(3)为了适应调整控制系统运行方式的管理单位输出功率的变化，调节锅炉和蒸汽轮机，保持主蒸汽压力稳定，单位装置的运行方式不同。操作模式管理是单元主控制器的任务。为了适应不同的设备、不同的操作条件和要求，单元主设备必须具有不同的操作方式，并根据需要选择适当的操作方式。因此，管理单位运营模式是必要的。2 .根据单位操作模式的种类和特性，一般来说，根据主操作方式，单位装置有四种基本操作方式：手动锅炉跟随(BF)。汽轮机跟随(TF)；调整控制(COORD)。(1)

16、手动方式手动方式也称为基本方式，锅炉主控制器(BM)是手动方式，涡轮主控制器(TM)也是手动方式。机器的主控制器命令由操作员手动更改。锅炉和汽轮机的子控制系统分别保持其工作参数的稳定性，没有机械、炉调节动作。(2)以锅炉跟随为基础的调整控制方法(BF)，蒸汽轮机先移动，而锅炉接着控制动作称为炉跟随调整模式，又称炉和机。方法是汽轮机控制系统控制负荷，锅炉控制系统控制主蒸汽压力。这种跟随炉的方式的特点是充分利用锅炉再生蓄热，单位功率变化较快，但主蒸汽压力变化较大。该方法主要满足负荷，适用于调峰装置。(3)基于汽轮机跟随的协调控制方法(TF)锅炉前置，汽轮机调节后称为机械跟随调节模式，称为机械和高炉。在此方法中，锅炉控制系统控制单元功率，汽轮机控制系统控制主蒸汽压力。机器跟随的特点是，在装置的功率变化过程中，主蒸汽压力的波动较小，但燃料燃烧最终转换为单位功率需要时间，因此单位功率对外部负荷的适应能力较差。保证气压的这种方法适用于具有基本负荷的设备。，3 .复合调整控制(COORD)结合了上述两种调整控制方法，前两种方法之一通过控制变量的两个调整操作进行控制，另一种通过控制变量单独控制，因此仅实现“单向”调