最新CCS控制原理说明汇总.docx
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最新CCS控制原理说明汇总
CCS控制原理说明
CCS控制原理说明
一负荷指令产生回路
负荷指令产生回路可接受操作员的手动设定指令和AGC或MGC过来的远方指令，当将负荷指令回路投入自动后，将接受远方调度过来的指令，要将负荷指令回路投入自动，首先必须已将机组投入协调方式运行。
负荷指令将通过一定的速率限制后分别送到锅炉主控和汽机主控回路，此速度限制由操作员手动设置，但当以下条件出现时，负荷指令的变化将被限制为零。
增闭锁条件：
1．负荷指令大于实际负荷20MW时；
2．主汽压力低于设定压力值0.5MPa时；
3．送.引风机的动叶开度已大于98%时；
4．给水指令已在最大；
5．汽机调门位置已在最大；
6．炉膛压力已在高一或低一值；
减闭锁条件：
1．负荷指令小于实际负荷20MW时；
2．主汽压力高于设定值0.5MPa时；
3．汽包水位低于-50mm时；
4．炉膛压力已在高一或低一值；
二RUNBACK回路
RUNBACK回路包含的辅机有两台送.引风机，两台一次风机.六台磨煤机.三台锅炉给水泵。
当实际负荷大于50%的额定负荷时，若发生送引风机一次风机或给水泵跳闸时，将触发RB动作，RB动作后锅炉指令按设定的速度降到设定目标值，同时根据不同类型的RB切除一台或两台磨煤机，同时将汽机主控切至压力回路工作，即汽机控制主汽压力，主汽压力的设定值也根据不同类型的RB而降至不同的设定值。
RB能够正确动作的条件，锅炉主控在手动或自动，但燃料主控必须投入自动，且汽机主控必须在自动方式。
三压力定值回路
主汽压力定值由操作员手动设置的压力方式和由负荷指令形成的滑压定值组成，操作员可选择定压方式或滑压方式运行，在定压方式下，操作员设定压力设定值时，有上下限的限制值，上限是17MPa，下限是4MPa，定压压力变化时变化速率为0.22MPa/min，在RB工况时，定压设定的压力定值由RB回路决定，其中
1．送引风机RB时，压力的定值为15MPa，变压速率为0.22MPa/min；
2．锅炉给水泵RB时，压力的定值为14MPa，变压速率为0.4MPa/min；
3．一次风机RB时，压力的定值为13MPa，变压速率为0.4MPa/min；
4．一台磨煤机RB时，压力定值不变；
5．两台磨煤机RB时，压力定值为14MPa，变压速率为0.4MPa/min；
在滑压方式下，滑压的定值由负荷指令决定，压力曲线由汽机厂提供，机组在滑压方式下运行时，作用在协调回路中的压力定值是经4阶惯性环节迟延后的定值，目的是为了提高机组在滑压运行时的负荷适应性。
四锅炉主控回路
锅炉主控回路可自动接受负荷指令的信号或手动方式下由操作员站人工设定，它送出的指令分别送到燃料主控控制给煤机的煤量和送风机去控制风量。
锅炉主控由两部分组成，即协调方式下的指令和锅炉跟随方式下的指令。
协调控制方式的分类：
1．基本方式BASE：
（锅炉主控手动，汽机主控手动）；
2．锅炉跟随方式：
（锅炉主控自动，汽机手动，此时锅炉控制主汽压力）；
3．汽机跟随方式：
（锅炉主控手动，汽机主控自动，此时汽机控制主汽压力）；
4．协调方式：
（锅炉、汽机均在自动，此时锅炉主要控制主汽压力，汽机主要控制负荷）；
锅炉主控在协调方式下的指令主要有两部分组成：
1．主汽压力的偏差经PID作用后的指令；
2．负荷指令回路送来的负荷指令前馈回路，此前馈回路包括负荷指令和负荷指令的微分两部分。
负荷指令的前馈回路是锅炉主控中的粗调部分，主要的作用是煤量的定位，而压力偏差经PID作用后的指令起到细调作用，当RB发生时，锅炉主控的回路自动被切至RB控制回路，其目标值由RB回路根据不同辅机的RB决定；当燃料主控或所有给煤机在手动方式时，锅炉主控这时无法去控制燃料量，它的指令是跟踪实际总的燃料量（包括所有的煤量和燃油量，但此时的锅炉主控仍然对送风机控制起作用，即送风机的总风量控制，仍是由锅炉主控的指令决定）；当汽机主控在手动方式而锅炉主控在自动方式时，锅炉主控回路被切至锅炉跟随方式，此时的被控量仅仅是主汽压力，但这种方式在实际运行中几乎很少采用。
五汽机主控回路
汽机主控回路由两部分组成，一部分为协调方式下的汽机主控指令，它的任务是控制机组的负荷；另一部分为汽机跟随方式下的汽机主控指令，它的任务是控制主汽压力。
这两种方式的切换取决于锅炉的运行方式，当以下任一条件成立时，汽机将自动从协调方式切换至汽机跟随方式运行：
1．汽机主控在自动，锅炉主控在手动。
2．协调方式下发生RB工况
要投入汽机主控自动，必须将DEH切至遥控位。
在汽机主控回路中，无任是协调控制回路，还是汽机跟随方式，均采用串级控制。
汽机主控在协调方式下的主调节器的指令形成：
机组负荷指令经二阶惯性环节延迟后，减去主汽压力的压力偏差回路。
（此压力偏差是主汽设定值和实际压力值的偏差，经过正负0.3MPa的死区后送来的），以上的值和实际负荷偏差送入PID运算后产生一个指令。
汽机主控在协调方式下的副调节器的指令形成：
为了提高机组对外界负荷变化的适应性和准确性，副调节器采用汽机调节级压力信号作为反馈信号，而主调节器的指令输出加上负荷指令的前馈信号的差值作为副调节器的输入信号，副调节器的输出通过4~20mA的电流信号送至DEH，并通过DEH去控制调门的开度。
汽机主控在汽机跟随方式下的主调节器的指令形成：
在汽机跟随方式下的主调节器的输入信号为主汽压力和压力设定值的偏差信号，副调节器则是和协调方式下的副调节器共用一个PID调节器。
六BTU热值转正回路
当进入锅炉的煤种发生变化时，煤的热值也将变化，此时相同的锅炉指令将产生不同的锅炉热负荷值，此时机组的负荷和主蒸汽压力都将出现变化，为了解决这一问题，必须在系统中对煤的热值进行自动或手动修正。
BTU校正回路的原理如下：
当锅炉的负荷指令和热负荷（主蒸汽流量）之间存在着偏差时，系统便开始修正热值信号，同时将修正后的热值信号对锅炉主控指令进行修正。
在发生以下条件中的任一条件时的BTU校正回路将停止工作。
1．磨煤机启停时
2．机组负荷升降时
3．没有投入磨煤机运行时
4．机组发生RB时
5．旁路未关时
热值修正还可以通过运行人员CRT上手动设置。
七燃料主控
燃料主控的任务是接受锅炉来的指令，并通过运算后送出给煤机的转速指令。
燃料主控指令的形成：
锅炉主控送来的锅炉指令并通过实际总风量的交叉限制（交叉限制的目的是保证炉膛内的实际总风量大于或等于炉膛内所有燃料所需要的总风量），经过交叉限制后的指令和实际的总燃料量（包括所有的煤量和燃油量）的差值作为燃料主控的PID调节器的输入信号，投入自动后，调节器的输出同时作用于每台运行的给煤机。
从调节器的工作原理可以看出，当其中的给煤机的给煤量发生不正常的波动或跳跃时，最好的处理方式就是将燃料主控的自动撤出。
燃料主控的投入条件是必须至少有一台给煤机转速控制已经投入自动模式。
给煤机转速自动
本系统的给煤机转速自动回路中没有PID调节器，仅仅是一个M/A（手自动切换站），它接受的是燃料主控中来的燃料指令，由于燃料主控的指令是平均分配该每台投入自动的运行给煤机，因此为了能够人为的干预每台给煤机的煤量，在每台给煤机的M/A站上均可设置一定的煤量偏置，从而实现每台给煤机所带煤量的差异。
调节器输出是通过4~20mA的电流信号送到给煤机以控制给煤机的转速。
八送风机动叶自动和氧量校正回路
送风机动叶的自动控制回路的任务是控制送风机的动叶开度，以改变二次风量的大小，从而保证锅炉所需要的总风量。
因此此控制回路的被调量是锅炉的总风量。
在本系统的送风自动控制回路总风量的指令来自于锅炉指令，因此若锅炉指令有异常时不仅需要将燃料主控撤出自动，而且必须将送风自动同时撤出。
锅炉的总风量由所有磨煤机的一次风量之和，再加上两台送风机的二次风量之和，此回路的二次风量来自于送风机的出口风量，并经过温度修正后所得，因此若送风机的入口温度有异常，同样会对送风机自动有影响。
锅炉的总风量经过过量空气系数修正，并通过氧量控制回路的氧量校正后，作为最终的被调量，此过量空气系数可由运行人员手动设置。
总风量指令与以上总风量的偏差值，作为调节器的输入，同时为了保证两台风机之间的平衡，系统中还采用了风机的电流信号作为平衡信号。
为了保证锅炉的总风量，因此在系统中当二次风量小于800t/h时，在自动方式下将送风机的动叶闭锁减指令。
由于本DCS控制系统中没有步进式（脉冲）的调节器，因此为了产生脉冲去驱动现场的执行机构，必须引入现场执行机构的实际行程反馈信号，并将此信号和调节器输出指令相比较，最终产生所需要的脉冲信号。
因此在此类系统中，执行机构的反馈信号均参与了控制，若执行机构的反馈信号有异常波动，将直接导致控制系统的工作异常。
属于此类的系统包括送引风机，一次风机，磨煤机冷热风调节挡扳，除氧器，凝汽器水位调节站。
在以下任一条件成立时，送风控制将从自动切到手动：
1．风量信号异常；
2．送风机入口温度异常；
3．送风机的动叶卡涩时（当指令与反馈的差值>10%时认为卡涩）；
4．氧量信号出现异常时；
5．动叶反馈异常时；
氧量校正回路的设定值是与负荷相关的一个函数。
被调量是左右两侧烟道的四个氧量值取平均值，氧量校正回路的最大校正作用为总风量的正负20%
九引风机动叶自动（炉膛负压）
引风机动叶自动控制回路的任务是控制炉膛压力的稳定，被调量是三个炉膛负压信号三取中后的值，为了保证该系统动态时的快速性，同时引入了总风量信号的微分信号作为前馈信号，同时为了能够在锅炉MFT时，由于一次风机跳闸而造成的炉膛负压的剧烈波动，在回路中还设计了MFT动作时的保护回路，以保证在发生MFT时炉膛压力的稳定。
为了保证两台引风机并列运行时的平衡，系统中采用两台风机的电流信号作为平衡信号。
在以下任一条件成立时，引风机控制将自动切为手动：
1．炉膛压力信号异常（两个信号坏或三个信号间的两两偏差大时）；
2．引风机动叶卡涩（当指令与反馈的差值>10%时认为卡涩）；
3、动叶反馈异常时；
十一次风机动叶自动
一次风机动叶自动控制回路的任务是控制一次与炉膛差压，以保证所有磨煤机的一次风有足够的风量和风压。
被调量是三个一次风机与炉膛差压信号（三取中后的值），设定值是所有运行给煤机中最大煤量信号的一个函数，最低值是8MPa，
为了保证两台一次风机并列运行是的平衡，系统中采用两台风机的电流信号作为平衡信号，
在以下任何一个条件成立时，一次风机将自动切至手动：
1．一次风与炉膛差压信号异常时（两个信号坏或三个信号间的两两偏差大时）；
2．一次风机动叶卡涩时（当指令与反馈的差值>10%时认为卡涩）；
3、动叶反馈异常时；
十一主汽温度控制
本系统控制最终的二级过热器出口温度。
锅炉设有二级喷水，当屏式过热器出口温度与设定值偏差大时，调节一级喷水阀，当末级过热器出口温度与设定值偏差大时，调节二级喷水阀。
两个调节系统均为串级，以减温器下游温度（即过热器入口温度）作为付调参数。
1.二级过热减温系统
主汽温控制的设定点是锅炉负荷（以蒸汽流量的函数代表）的函数，并由一个操作者可调的高限值限制。
此SP与过热器出口主汽温度比较，偏差作用主调节器。
二级过热器入口温度作为付调节器的PV，用它作反馈可在负荷变化时减小温度波动，提高稳定性。
二级过热器入口温度的设定值是通过计算进入二级过热器蒸汽应具焓值得到的。
根据应具焓值及过热器入口压力，由蒸汽表的内插函数可以确定二级过热器入口温度的设定值。
二级过热器入口压力等于机前压力加二级过热器上的压力降估算值；二级过热器应具入口焓等于主蒸汽焓减去二级过热器焓升的期望值，再加上焓值的动态修正。
这样计算得到的减温器出口温设定值经饱和保护（防止喷水阀在饱和区打开）作为主调节器的前馈。
主蒸汽的焓值,代表锅炉蒸汽应提供的的KJ/Kg数。
将机前压力设定值和主汽温度设定值输入5×5内插器，即得到要求的焓。
二级过热器焓升的期望值取决于二级过热器的入口烟温及过热器列管的吸热性能。
影响入口烟温的参数有：
燃烧率，再热控制特性，过量风和投入的燃烧器层。
这些参数都用于确定通过二级过热器的焓升的期望值。
焓升还与负荷直接有关，风量作为负荷的代表也被用来确定焓升的期望值。
当负荷快速变化时，常常需要锅炉过燃烧或欠燃烧，引起主汽温偏移。
例如负荷升高时，过量热供给过热器，以适应蒸汽流量的增加（蒸汽流量冷却过热器）。
这种不平衡，使主汽温升高。
为避免温度的偏移，用机前压力偏差进行焓值动态校正：
当机前压力升高时，偏差信号指示对过热器的加热大于冷却，应减小过热器入口温度设定点，从而增大喷水，补偿汽温的上升。
当锅炉主控手动，不对机前压力进行自控时，动态校正忽略。
当机组在低负荷工作或锅炉汽机跳闸时，二级过热器喷水阀联锁关（喷水截止阀也联锁关），主汽温达设定值前不提前喷水。
2.一级过热减温系统
一级过热减温系统与二级类似，但作了一些简化。
其中考虑了：
a.机组负荷信号经函数发生器的校正作为系统的设定值。
b.主调节器的前馈信号有经校正的总风量.有正在工作的燃烧器层分布系数，有过量风，还有主汽压力偏差的动态校正。
c.考虑了定压与滑压运行时，喷水量与负荷的不同关系。
d.蒸汽流量低时闭锁控制信号输出，主汽温达设定值前不提前喷水。
e.低负荷，汽机跳闸，MFT时关闭喷水截止阀，以防汽机进水及低负荷时控制阀座的冲蚀。
十二.再热汽温度控制
再热汽温控制系统通过调整尾部烟道挡板和再热器喷水，以控制最终再热汽温。
1.尾部烟道挡板指令的形成
再热汽温控制的设定点是锅炉负荷（以蒸汽流量的函数代表）的函数，并由一个操作者可调的高限值限制。
此SP与再热器平均出口温度比较，偏差作用于主调节器。
再热器入口温度作为付调节器的PV，用它作反馈可在负荷变化时减小温度波动，提高稳定性。
2.再热器喷水阀控制
尾部烟道挡板控制器的SP也用于再热器喷水阀控制器的SP，但要加上10℃偏置。
十三二次风挡板控制
二次风挡板控制回路的控制任务是控制二次风与炉膛的差压，以保证炉膛所需的二次风量。
炉膛前后墙共6层燃烧器，每一层燃烧器的二次风箱上均有一个二次风与炉膛差压的测点、左右侧各有一块二次风调节挡板，该控制回路的被调量是二次风与炉膛差压，而控制对象是本层燃烧器的左右侧两块二次风调节挡板。
被控量二次风与炉膛差压的定值来自与本层燃烧器给煤机煤量的一个函数信号。
一层燃烧器上的两块二次风调节挡板共用一个调节器，调节器的输出同时送到两块调节挡板各自的M/A站，考虑到失电、失气能保证将二次风调节挡板全开，所有的二次风调节挡板的M/A站输出均采用了电流的反向输出。
同时为了保证燃烧器在该层制粉系统停用的情况下保留一定的二次风流量，在二次风调节挡板M/A站上设置有25%的最小开度的限制。
当以下任一条件满足时，系统将自动把二次风调节挡板控制回路切至手动：
1、二次风与炉膛差压信号的测点故障；
2、二次风调节挡板卡涩；
十四汽包水位控制
汽包水位控制回路由两台50%容量的汽泵、一台30%容量的电泵和电泵出口旁路调节阀组成。
该回路的被调量是经汽包压力修正后的三个汽包水位信号三取中后的水位值。
在机组的启动阶段，汽包水位由电泵出口旁路调节阀控制，电泵则在保证其最低转速2800转/分的基础上控制电泵出口压力和汽包压力之间的差压。
当电泵出口阀打开或负荷大于10%时，汽包水位的控制权自动切至电泵，此时电泵的控制是水位单冲量和三冲量相结合的控制；当负荷继续升至15%时，此时的蒸汽流量测量已经足够准确，故控制回路将水位控制自动无扰地切至汽包水位、给水流量和蒸汽流量三冲量控制。
系统中的给水流量由经温度、压力修正后的省煤器入口给水流量经三取中后的值再加上过热器一二级减温水流量组成，因此以上的任何流量信号的故障都将可能导致系统无法正常工作。
为了克服在汽包压力剧烈波动时产生的汽包水位虚假信号，系统中还引入了汽包压力的微分信号作为前馈信号。
为了保护泵组在升速过程中可能因升速过快而导致对泵组的损坏，系统中还设置了由泵的进口流量和出口压力组成对应关系的保护回路。
汽包水位的定值可以由操作员在CRT上手动设置，经以上控制信号合成后的系统综合偏差信号分别送至运行的汽泵调节器和电泵调节器。
为了保证两台汽泵并列运行时的平衡，系统用汽泵进口流量信号以1：
1作为平衡信号；当一台电泵和一台汽泵并列运行时，系统用泵进口流量信号以3：
5作为平衡信号。
当两台汽泵运行、电泵投入自动备用时，电泵调节器将实时跟踪汽泵的转速，以满足异常工况时运行的需要。
当电泵出口阀尚未打开，汽包水位由电泵出口旁路调节阀控制时，以下任一条件满足，系统将自动把电泵调节器控制回路切至手动：
1、电泵转速信号的测点故障；
2、电泵出口压力信号的测点故障；
3、汽包压力信号的测点故障；
4、汽包水位信号的测点故障；
当电泵出口阀打开后，以下任一条件满足，系统将自动把电泵调节器控制回路切至手动：
1、汽包水位信号的测点故障；
2、汽包压力信号的测点故障；
3、给水流量信号的测点故障；
4、过热器减温水流量信号的测点故障；
5、电泵勺管卡涩；（指令和反馈偏差大于15%）；
以下任一条件满足，系统将自动把汽泵调节器控制回路切至手动：
1、汽包水位信号的测点故障；
2、汽包压力信号的测点故障；
3、给水流量信号的测点故障；
4、过热器减温水流量信号的测点故障；
5、汽泵指令和转速反馈偏差大于15%；
6、汽泵不在REMOTE方式；
7、汽泵跳闸；
十五除氧器水位调节站
除氧器水位调节站是由30%和70%的调节阀组成，被调量是经三取中后的除氧器水位信号，在机组负荷小于15%时采用水位单冲量调节；当机组负荷大于15%时采用除氧器水位、给水流量和凝结水流量三冲量调节，其中给水流量和凝结水流量均是经过压力和温度修正后的三取中值。
在低负荷时除氧器水位由30%调节阀控制，70%调节阀全关；当负荷逐步升高，30%调节阀开度到80%左右时（什么时候开启70%调节阀控制，不仅取决于30%调节阀的开度，而且跟水位等综合偏差有关，因此以上的80%开度不是一个固定值），70%调节阀同时参与控制。
以下任一条件满足，系统将自动把除氧器水位调节站切至手动：
1、除氧器水位信号的测点故障；
2、凝结水流量信号的测点故障；
3、给水流量信号的测点故障；
4、调节阀的阀位信号故障；
5、调节阀卡涩；
十六热井水位调节站
热井水位调节站是由30%和70%的调节阀组成，被调量是经三取中后的B侧热井水位信号，在系统中还引入了热井补水流量的前馈信号。
在低负荷时热井水位由30%调节阀控制，70%调节阀全关；当负荷逐步升高，30%调节阀开度到80%左右时（什么时候开启70%调节阀控制，不仅取决于30%调节阀的开度，而且跟水位等综合偏差有关，因此以上的80%开度不是一个固定值），70%调节阀同时参与控制。
以下任一条件满足，系统将自动把除氧器水位调节站切至手动：
1、热井水位信号的测点故障；
2、调节阀的阀位信号故障；
3、调节阀卡涩；
十七高加疏水控制
高加疏水控制回路的任务是控制高加水位，在正常的情况下，通过高加正常疏水气动调节阀控制，被调量是高加水位三取中以后的值，当高加正常疏水气动调节阀的开度达到80%时候，高加事故疏水气动调节阀参与控制高加水位。
十八低加疏水控制
低加疏水控制回路的任务是控制低加水位，在正常的情况下，通过低加正常疏水气动调节阀控制，被调量是低加水位三取中以后的值，当低加正常疏水气动调节阀的开度达到80%时候，低加事故疏水气动调节阀参与控制低加水位。
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