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浙能嘉兴三期2×1000MW机组工程

锅炉闭环控制系统功能说明

（锅炉本体）

（A版）

编写:

闫德逊

哈尔滨锅炉厂有限责任公司

2010年5月

锅炉闭环控制系统功能说明

（锅炉本体）

目录

页码

1.0概述…………………………………………………………………………………….空

2.0控制回路的功能说明

2.1机组协调控制………………………………………………………………………………1

⑴机组运行方式………………………………………………………………………………1

⑵机组主控……………………………………………………………………………………5

⑶负荷增/减闭锁……………………………………………………………………………6

⑷汽机主控……………………………………………………………………………………6

⑸锅炉主控……………………………………………………………………………………7

⑹主汽压力控制………………………………………………………………………………7

⑺锅炉输入率需求……………………………………………………………………………8

⑻湿态与干态的切换…………………………………………………………………………11

⑼快速减负荷（RB）操作………………………………………………………………………14

⑽交叉限制功能…………………………………………………………………………………17

⑾协调控制回路的总体说明……………………………………………………………………20

2.2给水控制……………………………………………………………………………………21

⑴给水主控…………………………………………………………………………………………21

⑵锅炉给水泵流量控制……………………………………………………………………………22

2.3水分离器控制…………………………………………………………………………………25

⑴分离器的液位控制………………………………………………………………………………25

⑵锅炉再循环水量控制……………………………………………………………………………25

⑶WDC阀的控制………………………………………………………………………………………25

⑷BCP暖管疏水排放调节阀控制…………………………………………………………………26

⑸BCP过冷水管路调节阀控制……………………………………………………………………26

2.4汽机旁路控制……………………………………………………………………………………29

⑴概述……………………………………………………………………………………………（删减）

⑵高压汽机旁路压力控制…………………………………………………………………………（删减）

⑶高压汽机旁路温度控制…………………………………………………………………………（删减）

2.5燃料控制燃料量需求指令……………………………………………………………………29

⑴燃料指令………………………………………………………………………………………29

⑵水/燃料比指令………………………………………………………………………………29

⑶轻油控制………………………………………………………………………………………29

⑷给煤机控………………………………………………………………………………………30

2.6煤粉点火控制………………………………………………………………………………30

⑴一次风流量控制………………………………………………………………………………30

⑵磨煤机出口温度控制……………………………………………………………………………31

⑶磨煤机旋风分离器控制…………………………………………………………………………31

2.7风量和炉膛负压控制…………………………………………………………………………31

⑴风量控制…………………………………………………………………………………………31

⑵炉膛负压控制……………………………………………………………………………………32

2.8一次风压控制…………………………………………………………………………………32

2.9主蒸汽温度控…………………………………………………………………………………33

⑴概述………………………………………………………………………………………………33

⑵水/燃料比控制…………………………………………………………………………………33

⑶一级过热器喷水控制……………………………………………………………………………36

⑷二级过热器喷水控制……………………………………………………………………………36

⑸三级过热器喷水控制……………………………………………………………………………37

⑹减温器喷水控制的启动顺序……………………………………………………………………37

2.10再热蒸汽温度控制……………………………………………………………………………38

⑴过热器/再热器旁通烟道出口烟气分配挡板控制………………………………………………39

⑵燃烧器摆动控制…………………………………………………………………………………40

⑶再热器喷水控制…………………………………………………………………………………40

2.11风箱挡板控制…………………………………………………………………………………40

2.12AA风口摆动控制……………………………………………………………………………41

注：

1.详见图61110-1021-2《锅炉闭环控制系统功能说明（锅炉本体外）》

2.详见图61120-1002《风箱挡板控制方法和控制要求》

3．打星号*的是初步数据，并在调试阶段调整确定。

1.0概述

空

2.0控制回路的功能说明

2.1机组协调控制

⑴机组运行方式

机组协调控制将根据机组运行工况形成下列对锅炉和汽机的控制指令：

.锅炉输入指令

.汽机主控指令

.锅炉输入加速指令

这些指令间的关系与所选择的运行方式有关，机炉协调控制有下列的运行方式：

.协调控制方式（CC）

.锅炉跟踪控制方式（BF）

.锅炉输入控制方式（BI）：

包括汽机跟随方式

.锅炉手动方式（BM）：

包括汽机跟踪方式

a.协调控制（CC）方式：

这是机组正常运行方式。

机组负荷指令（即功率指令）同时送给锅炉和汽机，以便使输入给锅炉的能量能与汽机的输出能量相匹配。

汽机调速汽门控制将直接响应机组负荷指令。

锅炉输入指令由机组负荷指令加上主蒸汽压力偏差的校正量形成。

在这种运行方式下汽机调门能快速响应功率指令并且锅炉负荷也能快速地改变，因而机组能稳定运行。

这种控制方式可以尽可能地满足电网的需求（来自ADS，即AutomaticDispatchSystem，频率稳定需求）。

机组协调控制（CC）运行方式的投入，需要把锅炉输入控制和汽机主控投入自动，把所有的主要控制回路投入自动控制方式，例如给水控制、燃料量控制、风量控制和炉膛压力控制。

除机炉协调控制方式外的其他运行方式则采用不同的控制策略。

这些方式不响应中调来的或运行人员设定的机组负荷指令，只能由锅炉侧或者汽机侧控制主汽压力，其另一侧处于手动方式，无法同时协调汽机侧和锅炉侧的指令。

b.锅炉跟随控制（BF）方式：

汽机主控在协调控制方式运行期间切换到手动时，运行方式就会从CC方式切换到BF方式。

在这种运行方式下，机组负荷通过操作人员手动改变汽机主控输出来改变。

在“锅炉输入控制自动”和“汽机主控手动”条件下，锅炉输入指令由实际的负荷信号加上主蒸汽压力偏差的校正量形成。

本方式下，机组负荷指令跟踪实际功率信号。

c．锅炉输入控制（BI）方式：

在这种运行方式下，锅炉的输入指令是由操作人员手动操作给出的。

即机组负荷的改变是由操作人员通过“锅炉输入控制”来完成的。

在“锅炉输入控制手动”和“汽机主控自动”的条件下，汽机调门的控制指令自动设置为控制主蒸汽压力偏差。

在这种运行方式下，由于直接调整锅炉的输入，机组运行将是最稳定的，但对机组负荷需求的响应却不如机炉协调控制（CC）和锅炉跟踪（BF）方式。

在本方式下，锅炉指令信号跟踪实际的负荷信号。

当发生辅机故障快速减负荷（RB）时，会自动地选择锅炉输入控制方式。

d．锅炉手动（BH）方式

在机组启动和停止期间使用这种方式。

当在干态方式运行期间给水控制切换到手动时，或在湿态方式运行期间燃料量控制切换到手动时，会自动地选择这种方式。

在这种运行方式下，机组负荷是不能控制的。

如果汽机主控处于自动方式，那么汽机调门将控制主蒸汽压力。

锅炉控制方式

控制条件

备注

协调控制（CC）方式

CC方式（干态）

·机组并网

·汽机主控：

自动………功率（MW）控制（目标功率由运行人员设定或来自ADS）

·锅炉输入控制：

自动（如下）………由机组给定功率指令＋主汽压（Pt）控制组成

给水流量控制/燃料量控制/总风量控制/炉膛压力控制：

自动

·给水/燃料比（WFR）控制:

自动………水分离器入口过热度控制

*锅炉输入指令BID＝MWD+Pt控制修正（MWD由目标功率和功率变化率生成）

正常运行方式

目标功率由运行人员设定或来自ADS

CC方式（湿态）

·机组并网

·汽机主控：

自动………功率（MW）控制（目标功率由运行人员设定或来自ADS）

·锅炉输入控制：

自动（如下）………由机组给定功率指令组成

给水流量控制/燃料量控制/总风量控制/炉膛压力控制：

自动

·给水/燃料比（WFR）控制:

自动或高压汽机旁路主汽压控制：

自动………主汽压（Pt）控制

*锅炉输入指令BID＝MWD（MWD由目标功率和功率变化率生成）

正常运行方式

目标功率由运行人员设定或来自ADS

锅炉跟随（BF）方式

BF方式（干态）

·机组并网

·汽机主控：

手动

·锅炉输入控制：

自动（如下）………由机组实发功率＋主汽压（Pt）控制组成

给水流量控制/燃料量控制/总风量控制/炉膛压力控制：

自动

*功率指令MWD＝MW（跟踪机组实发功率）

*锅炉输入指令BID＝MWD（受功率变化率限制）+Pt控制修正

汽机主控手动运行

锅炉输入由机组实发功率＋主汽压（Pt）控制组成

BF方式（湿态）

·机组并网

·汽机主控：

手动

·锅炉输入控制：

自动（如下）………由机组实发功率组成

给水流量控制/燃料量控制/总风量控制/炉膛压力控制：

自动

·给水/燃料比（WFR）控制:

自动或高压汽机旁路主汽压控制：

自动………主汽压（Pt）控制

*功率指令MWD＝MW（跟踪机组实发功率）

*BID＝MWD（受功率变化率限制）

汽机主控手动运行

锅炉输入由机组实发功率组成

WFR或HP-TB……Pt控制

锅炉输入（BI）方式

BI方式（干态）

·机组并网

·不处于CC方式或BF方式

·给水流量控制：

自动

*功率指令MWD＝MW（跟踪机组实发功率）

*锅炉输入指令BID由目标BI和功率变化率生成（目标BI由运行人员设定）

**在RB时，目标BI设定到预先设定的RB目标负荷

锅炉输入由运行人员直接设定

汽机主控（TM）：

自动……汽机跟随方式（主汽压Pt控制）

汽机主控（TM）：

手动……主汽压Pt控制手动

BI方式（湿态）

·机组并网

·不处于CC方式或BF方式

·燃料量控制：

自动

*锅炉输入指令MWD＝MW（跟踪机组实发功率）

*锅炉输入指令BID由目标BI和功率变化率生成（目标BI由运行人员设定）

锅炉输入由运行人员直接设定

汽机主控（TM）：

自动……汽机跟随方式（主汽压Pt控制）

汽机主控（TM）：

手动……主汽压Pt控制手动

锅炉手动（BM）方式

BM方式（干态）

·给水流量控制：

手动

*MWD＝MW（跟踪机组实发功率）

*功率指令BID＝Fx（给水流量）或MW（在给水流量信号故障的情况下）

Fx：

根据静态特性把给水流量转换为对应的负荷

汽机主控（TM）：

自动……汽机跟随方式（主汽压Pt控制）

汽机主控（TM）：

手动……主汽压Pt控制手动

BM方式（湿态）

·机组没并网

或者

·燃料量控制：

手动

*功率指令MWD＝MW（跟踪机组实发功率）

*锅炉输入BID＝MWD（受功率变化率限制）

汽机主控（TM）：

自动……汽机跟随方式（主汽压Pt控制）

汽机主控（TM）：

手动……主汽压Pt控制手动

⑵机组主控

机组负荷指令信号由操作人员手动设定或由ADS来，受所允许的负荷范围及负荷变化率的限制。

a．负荷目标设定

在机炉协调运行方式下，机组目标负荷可以由运行人员手动设定，也可以是接受中调来的负荷指令信号。

如果机组不在机炉协调控制方式下，目标负荷跟踪实际的负荷信号。

在机组负荷指令非遥控时，目标负荷在机炉协调画面的目标负荷设定区设定。

也可以在该画面上投入ADS方式接受中调来的指令，进入机组负荷指令遥控方式。

b．负荷变化率设定

目标负荷信号由负荷变化率加以限制，以防止负荷指令信号的突变。

负荷变化率可以手动设定，也可以自动设定。

在自动设定方式时，根据机组给定负荷或者锅炉输入指令自动给出机组的负荷变化率。

在手动设定方式时，负荷变化率可在机炉协调画面的负荷变化率设定区设定。

c．频率偏置

汽机调门本身有进行一次调频的频差控制回路，当电网频率波动时，汽机调门会将调节输出功率。

如果锅炉侧控制系统把这样调整后的负荷重新来回到原来值，汽机调门的一次调门功能就被取消了。

所以在机组负荷指令信号中加入了与汽机频差控制相对应的频率偏置，以维持汽机的一次调频功能的作用。

频率偏差信号加在机组负荷指令信号上，以便和汽机本身的一次调频功能相适应。

频率偏置只有在CC方式才能起作用。

另外还考虑了主汽压力对机组参与电网一次调频的影响，以使不同的运行主汽压对负荷变化的影响最小化。

对频率偏置回路设计了上限、下限和速率限制功能，以防止锅炉输入控制指令的急剧波动以及保证锅炉在安全范围之内运行。

ControllogicandsetpointforFrequencybias;

FXforGaincorrectionbasedonMainsteampress.set（FX②）

FXforFrequencybias

（FX①）

MW

+600MW*

Gain

↑

Incaseof4%droop

1.0

52.00

50.25

→Frequency（Hz）

50

49.75

48.00

0.333

30.0*

8.4*　　　　　

0

-600MW*

27.56*

Note;Eachsetpointshallbefinalizedatcommissioningstage.

Mainsteampress.set（MPa）

FREQUENCY

频率

MAINSTEAMPRESS.SET

主蒸汽压力设定

Lowlimit（FX③）

低限（FX③）

0

FX②

FX①

CCMODE:

a-c

OTHERMODE:

b–c

CC方式：

a-c

其它方式:

b–c

-360*

X

Legend:

图例

FX:

FunctionGenerator函数发生器

>H:

Highsignalselector高值信号选择器

Lowsignalselector低值信号选择器

Σ:

Summer加法器

T:

Signaltransferlogic信号传递逻辑

X:

Multiplication（Gaincorrection）乘法器（增益修正）

SG:

Signalgenerator信号发生器

a

Highlimit（FX④）

高限（FX④）

b

0%

SG

T

c

360*

FX③

>H

0

FX④

240*

600MW*

LOADDEMANDfrom

Ratelimiter

负荷指令来自速率限制器

Σ

LOADDEMANDto

LoadUpper/Lowerlimiter

负荷指令去负荷高、低限制器

d．负荷的上限/下限

对机组负荷指令设计有的上限和下限的限制。

负荷上限和下限可由运行人员设定，只能在CC方式下负荷上限和下限才起作用。

机组负荷指令经上限和下限限制后形成机组给定功率指令。

⑶机组负荷禁增、禁降

机组负荷的禁增、禁降功能是为了维持机组稳定运行并作为机组控制系统的保护手段之一。

当机组运行在CC方式时，某些重要的子控制回路如汽机调门、给水、燃料或风量达到其控制范围的边界状态，机组将不能继续地稳定运行。

当机组出现禁增、禁降条件时，相应方向的负荷变化率将强制切换到零，这时机组负荷只允许向不受限制的另一方向变化。

如果相应的子控制回路重新回到控制范围，该项限制将不在起作用。

负荷改变恢复正常。

⑷汽机主控

机组运行在CC方式时，汽机主控接受机组主控来的机组给定功率指令控制发电机有功功率，以便使实际功率与功率指令信号（MWD）相匹配。

a.汽机调门指令信号

控制方式

汽机调门指令信号

控制回路自动/手动状态

汽机调门

给水

燃料

风量

协调控制（CC）

由功率指令（MWD）控制功率

自动

自动

自动

自动

锅炉跟踪（BF）

手动设定

手动

自动

自动

自动

锅炉输入（BI）

如果汽机主控在自动，控制主蒸汽压力。

自动/手动

自动

自动

自动

锅炉手动BH）

如果汽机主控在自动，控制主汽压力。

自动/手动

任何一个在手动

b.汽机调速器超驰控制

机组运行在CC方式时，如果主汽压力偏差超过控制协调内部预先设定的范围时，汽机主控将不在控制机组负荷，转而控制主汽压力，以维持汽机输出和锅炉输入相匹配。

这称之为汽机调门的超驰控制。

在CC方式下汽机主控回路中控制机组功率PI控制器和在BI或BH方式下汽机主控回路中控制主蒸汽压力的PI调节器分别单独设立，作为改善各自调节品质的一个手段。

汽机主控还考虑随机组负荷不同的变参数功能。

也考虑了功率校正功能。

采用主汽压力偏差校正机组实发功率，实际上是对汽机调门功能给出了某种限制。

通过增加这一功能，可以防止汽机调门的超调，并使机组更快地负荷。

⑸锅炉主控

锅炉输入指令信号（BID）在CC方式下由机组给定功率指令（MWD）和主汽压力校正信号组合形成，在BF方式下由机组实际功率信号（MW）和主蒸汽压力校正信号组合形成。

在BI方式下，锅炉输入指令信号可以由运行人员在锅炉主控操作器上手动输入。

当机组发生RUNBACK工况时，锅炉输入指令信号将根据预先设定的RUNBACK目标值和RUNBACK速率强制下降。

在BI方式下，锅炉输入指令在干态运行时跟踪给水流量信号（转换成MW单位），在湿态运行时跟踪实际负荷信号。

控制

方式

锅炉输入指令

控制回路的自动/手动状态

湿态运行

干态运行

汽轮发电机

给水

（湿态）

给水

（干态）

燃料

（干态）

燃料

（干态）

风

CC

MWD

MWD+Pms修正

自动

自动

自动

自动

自动

自动

BF

实际MW跟踪

实际MW+Pms修正

手动

自动

自动

自动

自动

自动

BI

手动设定

手动设定

自动/手动

自动/手动

自动

自动

自动/手动

自动/手动

BM

实际MW跟踪

实际给水流量跟踪

自动/手动

自动/手动

手动

手动

自动/手动

自动/手动

⑹主蒸汽压力控制

通过下述两种方法自动给出主汽压力的滑压设定值：

1）在CC或BF方式下根据机组负荷指令信号

2）在非CC方式下根据锅炉输入指令信号

在主蒸汽压力设定值手动方式时，由运行人员改变主蒸汽压力设定值。

在主蒸汽压力设定值回路中设计了一个相应于锅炉时间常数惯性环节，这对应于在锅炉时间常数的影响下，当锅炉输入指令变化时主蒸汽压力的响应有一个滞后。

如果没有这个环节，将有可能引起上述的汽机调门超驰控制，进而引起限制机组负荷。

⑺锅炉输入加速指令（BIR）

在不同负荷下锅炉输入的静态平衡是由基于BID信号的相应的子控制回路指令信号维持的，如给水、燃料量和风量指令信号。

但是，在负荷变动时由于子回路响应时间的滞后，仅有这些是不够的。

〔译者注：

直流锅炉中锅炉受热面管内的内部流体受到外部烟气的加热，温度发生变化，其反应时间常数随燃料、给水、负荷等变化而变化。

并且燃料系统中制粉、燃烧也存在大的延迟。

因此，在各负荷段中，即使严密地设定了给水、燃料、空气等锅炉输入量，负荷变化时蒸汽温度或蒸汽压力变化也是过渡性地跟进。

因此负荷变化时，如果事先将各种锅炉输入量控制得比平衡量多些或少些，改善蒸汽温度或蒸汽压力的控制性能就会比较有效。

这就是锅炉输入加速控制（BoilerInputRegulationControl：

BIR）〕

考虑到锅炉的动态平衡，锅炉输入变化率（BIR）是以负荷指令信号为基础，根据相应子控制回路单独产生，并作为前馈信号个别加到给水、燃料、风量、减温水等的指令信号上。

各BIR信号可根据机组负荷上升和下降单独调整信号的强弱。

BIR量也会因为不同的负荷变化幅度，改变所需要的量，因此进行了负荷变化幅度（LoadChangeWidth）增益放大修正。

由于要维持锅炉富氧燃烧，对风量控制子回路，它的BIR信号总是增加的方向。

〔译者注：

这些BIR的波形是以试运的结果为基础，个别调整给水、燃料等，使蒸汽温度、蒸汽压力的偏差变小。

〕

下面是BIR功能说明的一个例子。

MWD/BID

BIR

FuelFlow/2IS/3IS

BIRAirFlow

/AA

BIR

FeedWater

BIR

GD/BT

Note:

NecessityoftheBIRfunctiontoeachsub-controlloopandfunctioncurvetobeappliedshallbefinalizedatsitecommissioningtest.

BIR

CalculationforBIRdemandsignal;

注：

上述功能调节曲线将在现场调试试验后确定。

ControllogicforBIRdemand;

GAIN

LOADTARGET

BIRdemandwillbeprovidedwithfollowingfunction.

-BIRindividualsetlogicforloadincreasinganddecreasing.

-IndividualsetlogicforBIRIN/OUTrate

-BIRgainadjustmentforoperatingloadrange

-BIRgainadjustmentforload