机组协调控制系统(CCS).ppt
协调控制系统 CCS介绍课件
• 就地控制和远方控制之间相互切换是双向无扰的。机 组在协调控制方式下运行，负荷由运行人员设定称就 地控制；接受调度负荷指令，直接由电网调度中心控 制称远方控制。在就地控制时，调度负荷指令自动跟 踪机组实发功率；在远方控制时，协调控制系统的手 动负荷设定器的输出负荷指令自动跟踪调度负荷指令。
制方式有三种方案：以锅炉跟随为基础的协调控 制方式、以汽轮机跟随为基础的协调控制方式和 综合型协调控制方式。
模拟量控制系统
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切换条件
基本方式（BASE）：锅炉主控制器、汽机主控制器均 在手动状态，由汽机DEH控制机组功率，锅炉控制主汽压力。 机组在任何状态下均可采用基本方式运行。
汽机跟随方式（TF）：锅炉主控制器处于手动状态， 控制机组功率，汽机主控制器投入自动，维持主汽压力。
模拟量控制系统
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控制方式
方案： 协调控制的基本方案是一个以前馈— 反馈控制为主的多变量协调控制方案。其中，反 馈控制是协调控制的基础，通过它来确保机组内、 外两个能量供求平衡关系，以及实现各种协调控 制方式的选择切换。前馈控制主要是为了补偿机 组的动态迟延，加快负荷响应，同时为了保证有 关运行参数的稳态值与指令一致。
锅炉跟随方式（BF）:锅炉主控制器投入自动，维持主 汽压力；汽机主控制器处于手动状态，DEH以负荷控制方式 或负荷调节方式控制机组负荷。
机炉协调方式（COORD）：锅炉主控制器和汽机主控制 器同时投入自动，锅炉和汽机同时响应负荷指令，并以一 种预置的方式去协调机、炉运行，使机组负荷和主汽压力 均得到良好的控制。
模拟量控制系统
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CCS协调控制系统
CCS协调控制系统7.1 CCS协调控制系统的简述：机、炉均自动的方式称为协调控制方式、即CCS方式。
7.1.1锅炉主控指令的产生方式7.1.1.1由燃料均值调节器产生，设定值=（燃料均值/当前功率）×RB对应负荷127MW，，过程值=燃料均值，此调节器在RB动作时起作用。
7.1.1.2 由“功率调节器+负荷指令前馈”产生，设定值=实际负荷指令-5×（PT-SP），过程值=机组实际负荷，前馈值=机组负荷指令函数，此调节方式在TF方式时起作用。
7.1.1.3由“DEB+负荷指令前馈”产生，设定值=DEB，过程值=热量信号，前馈值=机组负荷指令函数，此方式在BF方式时起作用。
7.1.2 CCS汽机主控指令的产生方式7.1.2.1 由“功率调节器+负荷指令前馈”产生，设定值=实际负荷指令，过程值=机组实际负荷，前馈值=机组负荷指令函数，此方式在BF方式时起作用。
7.1.2.2 由“主汽压力调节器+负荷指令前馈”产生，设定值=主汽压力设定值，过程值=主汽压力，前馈值=机组负荷指令函数，此方式在TF、非RB时起作用。
7.1.2.3 由主汽压力调节器产生，设定值=主汽压力设定值，过程值=主汽压力，此方式在RB动作时起作用。
7.1.3 CCS负荷指令的产生方式7.1.3.1 手动产生：即在AGC未投入时，由运行人员手动设定的机组负荷指令7.1.3.2AGC产生：AGC（AUTOMATIC GENERATOR CONTROL）自动发电控制，即由省调直接给定机组指令调节机组负荷7.1.3.3在一次调频投入时，机组指令为‘AGC指令’加上‘频差对应的功率值（由DEH送来）7.2 CCS的投入：7.2.1锅炉主控投入自动以后，稳定一段时间，观察锅炉主控的调节品质，机前压力波动不大于0.3MPa7.2.2检查汽包水位自动、送风自动、引风等系统自动工作正常，且DEH系统工作正常，尔后在DEH控制盘上进行汽机阀切换，由单阀控制切至顺序阀控制（切换时机前压力应大于9.81MPa），并切除DEH功率控制、转速控制后，将DEH就地控制切至MCS遥控控制，此时，负荷控制中心画面上汽机主控按扭由浅白色转为黑色、遥控指示灯由浅白色转为绿色（注：采用单阀、顺序阀控制由运行人员根据情况而定）7.2.3用汽机主控软手操调节汽机调门，观察汽机响应情况。
机组协调控制系统CCS
一、CCS控制系统简介。
协调控制系统CCS又称为单元机组的负荷控制系统,是将锅炉、汽机及辅机作为一个整体加以控制的十分复杂的多变量控制系统,该系统有机的、协调的控制锅炉的燃料、送风、给水以及汽机调节阀门开度,使各变量间的影响最小。
它是建立在汽机控制子系统和锅炉控制子系统基础上的主控系统和机、炉子控制系统组成的二级递阶控制系统。
处于调节级的主控系统是协调控制系统的核心,它对负荷指令进行运算处理形成控制决策,给出汽机负荷指令和锅炉负荷指令。
处于局部控制级的各子系统在机、炉主指令下分工协调动作,完成给定的控制任务。
单元机组协调控制系统的任务是:既要保证机组快速响应负荷需求,又能使机组的主要参数机前压力在变负荷的过程中保持相对稳定。
二、CCS协调控制系统的控制方式。
协调控制系统有以下五种控制方式：1、炉跟机方式（BF）。
当锅炉主控自动，汽机主控手动时为BF方式，锅炉主控控制机前压力，汽机调节机组功率。
2、机跟炉方式（TF）。
当汽机主控自动，锅炉主控手动时为TF方式，汽机主控控制机前压力；锅炉调节机组功率。
3、协调炉跟机方式（CCBF）。
当锅炉主控自动，汽机主控再投入自动时为CCBF方式，锅炉主控控制机前压力，汽机主控控制负荷。
4、协调机跟炉方式（CCTF）。
当汽机主控自动，锅炉主控再投入自动时为CCTF方式，汽机主控控制机前压力，锅炉主控控制负荷。
5、机炉手动方式。
汽机主控和锅炉锅主控均为手动方式，由锅炉调节压力，汽机改变调节汽门开度，调节实发功率。
控制方式之间通过负荷管理中心（LMCC）由运行人员实现无扰切换。
；每种方式下均有相应的调节器自动，其余的调节器跟踪。
协调方式下当因辅机故障发生RB时，锅炉主控自动将目标负荷降至正在运行的辅机所承担的负荷水平（即RB目标值），汽机主控则自动控制机前压力至设定值，RB结束后机组维持CCTF方式。
三、机组协调控制投入和切除条件及投、退协调控制的操作1、机组协调控制投入的条件：（1）机组负荷达到60%额定负荷以上，运行稳定。
单元机组集控运行一单元机组的协调控制系统 PPT精品课件
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单元机组的协调控制系统
二、CCS的组成及各部分的功能
（一）CCS概述 控制汽轮机升速进程。 区间：从盘车冲转开始，到3000RPM并网结束。 例如：实际转速低于值班员设的转速目标值时，DEH需要开大 调门开度、增大机组进汽量，让实际转速升至转速转速目标值。
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单元机组的协调控制系统
单元机组的协调控制系统
根据集控值班员的需求，对压力给定值处理回路也做了简要介 绍。通过SAMA图分析，在“调门开度校正环节”中，重点介绍了与 运行相关的“滑压”和“滑压偏置”的概念。
负荷指令处理回路是集控值班员关注的重点，本章进行了详细 的介绍。kai'd从以下几个方面重点介绍了BI／BD，RD／RUP：1、 设置的目的；2、触发条件；3、动作过程；4、复位过程。
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CCS出现以前，机组的负荷调节方式
煤、风&水 流量实测
煤、风&水 流量设定
负荷设定 负荷实测
电网
FSSS
DEH
炉
汽机
发电机
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单元机组的协调控制系统
一、CCS前言
（二）CCS产生的工程背景 CCS出现以前，机组中锅炉出力的调节方式： 1.值班员为FSSS中的煤量调节器设置给定值（直吹式，一次风 流量）；煤量调节器根据偏差计算出一次风挡板开度的给定值。 2.按烟气氧量，自动确定送风量给定值。 3.按炉膛负压，自动确定引风量给定值。 4.直流炉，按煤/水比，自动确定给水流量给定值。
单元机组协调控制系统(CCS)
§7.1 CCS的基本概念(6)
➢ 以锅炉跟随为基础的协调控制方式:
§7.1 CCS的基本概念(7)
➢ 以汽轮机跟随为基础的协调控制方式
§7.1 CCS的基本概念(8)
➢ 综合型协调控制方式
§7.1 CCS的基本概念(9)
CCS 的基 本组 成
➢ CCS
➢ p1/pT信号的微分项整定不受汽轮机控制回路的影响，只需按 机炉对负荷要求响应速度的差异确定参数就可以了。与负荷 指令间接平衡的协调系统相比，锅炉控制回路的前馈信号无 论是动态的还是静态的精度都比较高，整定也比较方便。
§7.3 机炉主控制器(17)
系统分析(2)
➢ 从锅炉内扰来看，当燃烧率自发增加时，pT及p1均升高，因 为p1对燃烧率变化比实发电功率PE灵敏，在汽轮机控制回路 中功率积分项尚未改变时，汽轮机调节器就使汽轮机调节阀 关小，促使p1恢复到与功率给定值相适应的水平。与此同时， 锅炉控制回路接受两个减小PB指令的信号，一个是由于p1恢 复而使p1/pT减小的信号，另一个是负的压力偏差信号（p0pT），所以锅炉侧消除内扰的能力较强。
§7.1 CCS的基本概念(1)
CCS释义： 在单元机组的调节方式中，无论扰动发生在
锅炉侧还是汽轮机侧，都能保证机炉之间能很好 地相互跟随协调运行，同时兼顾负荷和汽压两者 的关系，能在确保机组安全运行的前提下最大限 度地适应负荷需要的调节方式或控制系统。
§7.1 CCS的基本概念(2)
单元机组负荷控制的特点：
协调锅炉、汽轮发电机的运行，在负荷变化较大时，能维持两 者之间的能量平衡，保证主蒸汽压力稳定。
协调机组内部各子控制系统（燃料、送风、炉膛压力、给水、 汽温等控制系统）的控制作用，在负荷变化过程中使机组的主 要运行参数在允许的工作范围内，以确保机组有较高的效率和 可靠的安全性。
协调控制系统ppt课件
滑压曲线
N0—HT静态关系
13
混合阀滑压运行时增加的控制部分
在机组启动初期，调节门1、2、3、4号全开，但随着负荷↑，4号调节门↓至全关位 置；在滑压阶段的稳态时，3号（全开）+4号（全关）=50%。在DEH动态调节时，如 需增加负荷，则在1、2、3号调节门开到最大后，再开4号调节门。如需降负荷，则4 号调节门全关后，再关1、2、3号调节门，因此系统中增加了1个阀门定位调节器PID5， 使3、4号调节门开度的代数和为50%，确保机组滑压运行在最经济的方式下。
6
以汽轮机跟随为基础的协调控制方式（CCS-TF）
当负荷指令N0改变时，锅炉和汽轮机主控制器同时动作。最终，由汽轮机侧 保持汽压pT为给定值p0；由锅炉侧保证输出电功率NE与负荷指令N0一致。
7
间接能量平衡（IEB）协调控制系统
系统的特点是用用负荷指令间接平衡机炉之间的能量关系，属于 以汽轮机跟随为基础的协调控制系统。
8
直接能量平衡（DEB）协调控制系统
Pb
在稳定工况下，汽轮机第一级压力P1代表了进入汽机的蒸汽量；P1与机前压力 PT的比值可以很好地代表汽机调节阀门的开度。在动态过程中，（P1/PT）×Psp不 等于实际进入汽机的能量，而是代表了汽机所需的能量。 级（压P力1/PP1T也）会×相Ps应p信地号变的化另，一P特1/P点T近是似不不受变锅。炉内扰的影响，PT发生变化时，汽机首9
该系统直接采用经过动态校正的(P1/PT)×PSP作为 锅炉负荷指令信号。燃料控制回路的反馈信号采 用热量信号（P1+CbdPb/dt ）。
进入锅炉燃料控制器入口的T
) PSP
( P1
Cb
dPb dt
)
CCS课件
2.1.1 机组负荷控制：
2.1.1 机组负荷控制： 机组在协调控制方式时，由汽机来控制机 组的实发功率，使其等于机组实际负荷指 令。) 由负荷控制中心来的负荷设定输出指 令同时送到汽机主控制器和锅炉主控制器， 在汽机主控负荷设定输出经过频率校正后 与机组实发功率比较后，在经过主汽压力 修正，经调节器输出后，通过DEH去控制汽 机进汽阀的开度，使机组按照负荷指令要 求运行。
三.系统的组成：
300MW机组协调控制系统的主控制系统是由 机组“负荷控制中心”和机炉主控制器两部分组 成。
2. 锅炉—汽机主控：机、炉主控制器又称机、 炉主控制回路。它接受三方面来的信号，即负 荷控制中心来的机组负荷设定指令，机组实发 功率，机前压力信号，根据不同的控制方式发 出对汽机调节阀开度的指令和对锅炉给煤量及 送风量的调节指令。
扰动地进行自动或手动方式切换。我厂机炉
协调控制具有四种控制方式,如下图:
工作模式 锅炉主控 汽机主控
基本方式 手动
手动
BF
自 动、
手动
TF
手动
自动、
CCS
自动
自动
1.基本方式（BASE）：
1.基本方式（BASE）： 指锅炉、汽机主控均处于手动控制方式， 由操作员设定汽机主汽门阀位指令和锅炉 燃料指令来控制机前压力和机组负荷。如 果汽机控制在“非远操方式”时，汽机主汽阀 门开度交给DEH系统控制，汽机主控输出跟 踪主汽门阀位反馈。
与
两台空预器均运行
一次风机RB动作5分钟后自动复位
一次风机RB后，机组实际负荷降至 200MW
或
手动解除RB
两台汽泵运行，当3-1汽泵跳闸且电泵 未运行时延时8秒
三个条 件任意 两个条 件满足 触发RB
协调控制系统
第一节机组运行控制方式1.单元机组协调控制系统（CCS），可根据运行状况和控制要求，选择机组负荷控制方式。
1.1.协调控制方式：机炉协调控制，能及时满足外界负荷需求，同时能自动维持主汽压力稳定。
1.2.炉跟机协调控制方式：适用于参加电网调峰、调频工况。
该方式下汽机控制系统（DEH）主要用于满足外界负荷需求，锅炉燃烧自动调节系统维持主汽压力稳定。
1.3.机跟炉协调控制方式：适用于机组带基本负荷工况。
该方式下，首先由锅炉燃烧自动调节系统根据外界负荷需求对锅炉输入能量进行调节，DEH系统根据主汽压力变化情况再满足外界负荷需求。
1.4.当机组出力受汽机限制时，应采用锅炉跟随的控制方式。
1.5.当机组出力受锅炉限制时，应采用汽机跟随的控制方式。
1.6.手动方式：汽机DEH系统及锅炉燃烧自动调节控制系统均为手动方式的工况。
S系统与DEH系统运行方式间的控制关系：机组并网运行后，DEH系统有主汽压调节、负荷调节和阀位调节三种选择方式。
当CCS系统投入时，DEH选择遥控调节方式，受CCS系统统一管理并接受其阀位调节指令。
第二节 CCS功能及操作1.机组指令处理回路:机组指令处理回路是机组控制的前置部分，它接受AGC指令、一次调频指令和机组运行状态。
根据机组运行状态和调节任务，对负荷指令进行处理使之与运行状态和负荷能力相适应。
1.1.机组负荷的设定1.1.1.自动调度系统AGC来的负荷指令。
AGC指令由省调远方给定，当机组发生RUNUP/RUNDOWN、RUNBACK，退出AGC控制。
1.1.2.操作员的CCS画面上设定的负荷指令。
根据机组运行参数的偏差、辅机运行状况，保持机组/电网，锅炉/汽机和机组各子控制回路间的协调及能量平衡。
1.2.负荷变化率的设定1.2.1.操作员在CCS画面上设定的增、减负荷变化率；1.2.2.锅炉侧燃烧率决定的增、减负荷变化率的限制指令；1.3.负荷最大、最小值的设定1.3.1.由负荷回路中的小值选择器来的设定协调控制方式下的最大值310MW；1.3.2.由负荷回路中的大值选择器来的设定协调控制方式下的最小值；1.3.3.当发生快速减负荷（RUNBACK）时，负荷的最大值由主要辅机掉闸的情况来决定；1.4.协调控制方式下的闭锁增、闭锁减1.4.1.当运行出现下列情况之一，闭锁负荷的增加：1.4.1.1.机组指令达上限（运行人员设定）；1.4.1.2.燃料指令达上限；1.4.1.3.送风指令达上限；1.4.1.4.一次风机指令达上限；1.4.1.5.引风指令达上限；1.4.1.6.汽机阀位闭加（DEH）；1.4.1.7.给水指令达上限。
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第一节 协调控制系统的基本概念 第二节 协调控制系统的基本方案分析 第三节 单元机组协调控制系统实例分析 第四节 协调控制系统的整定
第一节 协调控制系统的基本概念
一、基本概念
当前随着大型发电机组的日益增多，大容量机组的汽机和锅炉都是组成单元制热 力系统。
单元机组在处理满足负荷要求并同时维持机组主要运行参数稳定这两个问题时，
P0
+
I
△
-
PE
-△+
pT
d
∑
-△
≯≮
+
+ ∑
-
p0
PI
汽机调节阀 开度指令
图11-4 按指令信号间接平衡的协调控制系统 汽机调节器PI的任务是维持机前压力PT 等于给定值P0，但在负荷变化过程中，要 利用功率偏差（P0－PE）信号修正汽压给定值，以便利用锅炉的蓄热量。
由图11-4可见，汽机调节器入口输入信号的平衡关系为：
是将机炉作为一个整体来看待的。然而汽机、锅炉实际上又是相对独立的，它们通过 各自的调节手段，如汽轮机调节阀开度、锅炉燃烧率，满足电网负荷的要求并保持机 组主要参数（主蒸汽压力）的稳定，但它们的能力不尽相同，差异较大。若在单元机 组控制系统的设计中，充分考虑它们的差异，以及各自的特点，采取某些措施（如引 入某些前馈信号、协调信号），让机炉同时按照电网负荷要求的变化，接收外部负荷 的指令，根据主要运行参数的偏差，协调地进行控制，从而在满足电网负荷要求的同 时保持主要运行参数的稳定。这样的控制系统称为协调控制系统。
为了减小主汽压力的波动，以锅炉跟随（汽机基本）为基础的协调控制系统可以 采用机前压力的定值与机前压力的反馈值之间的偏差信号，通过函数模块F(X)，作用 在汽机调节器的输出端。当汽压偏差超过非线性模块的不灵敏区时，汽机调节器发 出的调节阀开度指令将受到限制。
（二）、按前馈回路分类
单元机组负荷控制系统的任务之一是保证汽机锅炉之间能量供求关系的平衡，为
了改善控制系统的性能，增设了前馈回路，使能量的失衡限制在较小的范围之内，下 面介绍两种基本的前馈回路方案。
1、按指令信号间接平衡的协调控制系统： 图11-4是指令信号间接平衡协调控制系统的原理图，系统的特点是用指令间接平
衡机炉之间的能量关系，属于以汽机跟随为基础的协调控制系统。
d
×
+
+ ∑
+
+
锅炉主控 燃烧率指令
汽机跟随（锅炉基本）为基础的协调控制系统，可以在汽机调节器前，加入功率
偏差的前馈信号，其原理是利用锅炉的蓄能，同时允许汽压在一定范围内波动。如图 11-2所示，功率偏差信号（P0－PE）可以看作是暂时改变的汽机调节器的给定值，当 （P0－PE）0时，汽压给定值降低，汽机调节器发出开大调节阀的指令，增加输出 功率，反之亦然，当F(x)＝0时，前馈作用不存在。 2、以锅炉跟随（汽机基本）为基础的协调控制系统：
ADS指令 频差信号 值班员指令
PB
负荷指令
LD
机炉主控 单元机组协调控制系统组成原理示意图
由上图，协调控制系统是由负荷指令处理回路和机炉主控制回路这两部分组成。 负荷指令处理回路接受中央调度所指令、值班员指令和频率偏差信号，通过选择和运 算，再根据机组的主辅机实际的运行情况，发出负荷指令。机炉主控制回路除接受负 荷指令信号外，还接受主蒸汽压力信号根据这两个信号的偏差，改变汽机调节阀的开 度和锅炉的燃烧率。
锅炉燃烧率指令送往锅炉各子系统（燃料和送风系统）。由图11-4可见，燃烧率
指令PM 为：
P M 1 S P 0 K p 1 p 0 p T K p P 0S 1 P 0 P E
P0 + -
WT2(S)
M
PT
F(X)
P0 +
-
WT1(S) +
μT
PE
-
如上图11-3所示，锅炉跟随控制系统其基本构成也包括两个反馈调节系统，即汽 机侧的机组功率控制系统和锅炉侧的主汽压力控制系统。其基本工作原理是，汽机调 节器WT1(S)接受功率给定值与实发功率反馈信号，根据它们之间的偏差，调节汽机调 节阀开度，从而改变进汽量使发电机输出功率迅速满足负荷要求。锅炉调节器WT2(S) 接受机前压力定值与机前压力反馈信号，根据它们之间的偏差，调整燃料量从而保证 主汽压力的稳定。由于机组功率对汽机侧调节作用的响应迅速，当负荷要求变化时， 本系统通过改变汽机调节阀开度，充分利用机组蓄能，就可以得到机组功率的快速响 应。但是，这是以牺牲主汽压力的稳定为代价的，又因为在锅炉侧的调节作用下，主 汽压力的响应有较大惯性。所以，在锅炉跟随系统中，快速的功率响应和较大的主汽 压力偏差是同时存在的，这就是锅炉跟随系统的特点。
（1+S）P0 －PE＋KP（pT－p0）＝0
式中：S－－微分算子
KP－－加法器中比例系数
稳态时为：
pT p0K 1PP0PE0
由此可见，汽机功率控制回路实际上是一个汽压控制系统，功率的偏差信号是汽
机调节回路的前馈信号，它用来修正压力给定值。当功率给定值P0 增加时，实际压力
给定值低于给定值p0，调节器将发出开大调节阀指令，增大实发功率。
1、以汽机跟随（锅炉基本）为基础的协调控制系统：
P0 + -
WT2(S)
M
PT
F(X)
P0 +-
+
WT1(S)
-μT
PE
如上图11-2所示，汽机跟随（锅炉基本）控制系统构成包括汽轮机侧的主蒸汽压 力控制系统和锅炉侧的机组功率控制系统。锅炉调节器WT2(S)接受功率给定和功率反 馈信号，当机组负荷发生变化时，首先通过锅炉调节器WT2(S)控制燃料量（此时给水 和送粉也应相应调整）。待机前压力PT改变后，再按机前压力与给定值的偏差，通过 汽机调节器WT1(S)改变汽轮机调节阀的开度，从而改变机组功率。显然，由于锅炉侧 调节有较大的惯性，且汽轮机侧保持主汽压力稳定时没有利用机组蓄能，所以在负荷 需求变化时机组响应较慢，但采用汽机的调节阀来控制主汽压力，使汽压波动较小。
二、协调控制系统的分类
目前，各种不同单元机组协调控制系统的设计，都是从处理快速负荷响应和主要 参数运行稳定这一矛盾出发的，一般协调控制系统可按反馈或前馈回路的不同进行分 类。
（一）、按反馈回路分类 按反馈回路分类可以将协调控制系统分为以汽机跟随（锅炉基本）为基础的协调
控制系统和以锅炉跟随（汽机基本）为基础的协调控制系统。