单元机组负荷控制方式特点.doc

单元机组各种负荷控制方式工作特点
热力发电厂机组负荷控制方式一般以下有5种，即锅炉跟随控制方式、汽机跟随控制方式、及以锅炉跟随为基础的协调控制方式、以汽机跟随为基础的协调控制方式、综合型协调控制方式。
一 锅炉跟随（BF）的控制方式：

单元机组锅炉跟随方式示意图
1、工作特点：当负荷变化时，汽机主控首先发出调门开度指令以调节负荷；随后压力发生变化，锅炉主控再发出燃料量指令来调节汽压。
2、具体动作过程：当负荷指令P0改变时，汽轮机主控制器先发出汽机控制指令MT，再通过汽轮机子控制系统发出调门开度指令uT，从而改变汽轮机的进汽量，使机组输出电功率PE迅速与P0趋于一致。调门开度改变后汽压pT随即变化，这时，锅炉主控制器根据汽压偏差发出控制指令MB，再通过锅炉子控制系统改变锅炉的燃烧率指令uB，使汽压pT恢复到给定值p0。最后稳态时，PE=P0，pT= p0。
3、优点：此控制方式，利用锅炉的蓄热能力，通过直接开关调门改变蒸汽流量，从而改变负荷，所以负荷响应快，对电网稳定有利。
4、缺点：若负荷变换快，调门动作大，将会造成汽压波动大；另外是当煤量波动引起汽压波动时，为了保持输出电功率而要动作调门，将近一步加大汽压的波动。
5、适应场合：当单元机组中锅炉设备运行正常，机组的输出电功率因汽轮机部分设备工作异常而受到限制时，可采用锅炉跟随方式。由汽轮机根据带负荷能力控制机组负荷，由锅炉保持汽压。

二 汽轮机跟随(TF)的负荷控制方式：

单元机组汽轮机跟随方式示意图
1、工作特点：当负荷变化时，锅炉主控先发出燃料量指令调节负荷；随后汽压发生变化，汽机主控再发出调门开度指令以调节汽压。
2、具体动作过程：当负荷指令P0改变时，锅炉主控制器先发出锅炉控制指令MB ,锅炉子控制系统计算后发出改变锅炉的燃烧率指令uB。待汽压pT改变后，汽机主控制器发出汽机控制指令MT，再通过汽轮机子控制系统发出调门开度指令uT，从而改变进入汽轮机的蒸汽流入量，使机组输出电功率PE改变，并与负荷指令P0趋于一致。最后稳态时，PE=P0，pT=p0。
3、优点：此控制方式下，由于汽压稍有变化，调门即动作维持汽压至设定值，故汽压波动小，有利于机组的安全稳定。
4、缺点：当负荷变化时，没有利用锅炉蓄热能力，而是先改变燃烧率，待主蒸汽压力变化时，调门才动作改变负荷，因此适应负荷响应慢；另外当煤量波动引起汽压波动，为了保持汽压而要动作调门，将近一步加大电负荷的波动。
5、适用场合：当单元机组中汽轮机设备运行正常，机组的输出电功率因锅炉部分设备工作异常而受到限制时，可采用汽轮机跟随方式。由锅炉根据带负荷能力控制机组负荷，由汽机保持汽压。
控制方式
锅炉跟随
汽机跟随
被控量
扰动量
电功率
汽压
电功率
汽压
负荷指令扰动
响应快
波动大
响应慢
波动小
燃烧率扰动
波动小
波动大
波动大
波动小
锅炉跟随和汽轮机跟随方式的优缺点比较

锅炉跟随和汽轮机跟随的负荷控制方式下，当负荷变化时，在输出电功率和汽压的控制性能方面存在顾此失彼的问题。为了解决这一问题，就需要采取协调控制方式：即允许汽压有一定波动，以便能充分利用锅炉的蓄热量，较快地跟踪电网负荷，同时又必须保证机压力波动在一定范围。
三 以锅炉跟随为基础的协调控制方式：
锅炉跟随方式中，汽机控制功率，锅炉控制汽压，由于机炉动态特性的差异造成汽压波动较大，为了减少汽压的波动，在锅炉跟随的基础上，将汽压偏差引入汽轮机主控制器（如图红色部分），让汽机主控调节电功率的同时，配合炉侧调整汽压，即为以锅炉跟随为基础的协调控制方式。

以锅炉跟随为基础的协调控制方式示意图
1、工作特点：当负荷变化时，汽机主控首先发出调门开度指令以调节负荷；随后压力发生变化，锅炉主控和汽机主控同时动作，分别改变燃烧率和汽轮机调门开度来调节汽压。最终由锅炉侧保证汽压pT为给定值p0，汽机侧保证输出电功率PE与指令P０一致。
2、优缺点：从汽压偏差对汽轮机调门的限制作用可见，相比锅炉跟随方式，这样可使汽压波动不超过允许范围，但同时也减慢了输出电功率的响应速度，实质上是以降低输出电功率响应性能作为代价来换取汽压控制质量的提高。
四 以汽机跟随为基础的协调控制方式：
汽机跟随方式，汽机控制汽压，锅炉控制功率，锅炉的延迟特性使负荷响应很慢，为了加快负荷的响应速度，在汽机跟随的基础上，将输出电功率引入汽轮机主控制器（如图红色部分），让汽轮机主控制器调节压力的同时，配合锅炉侧共同调节电功率，即为以汽机跟随为基础的协调控制方式。

以汽机跟随为基础的协调控制方式示意图
1、工作特点：负荷变化时，锅炉主控和汽机主控同时动作，分别改变燃烧率和汽轮机调门开度来调节负荷。随后汽压发生变化，汽机主控再发出调门开度指令以调节压力。最终由汽轮机侧保证汽压pT为给定值p0，锅炉侧保证输出电功率PE与指令P０一致。
2、优缺点：相比汽机跟随方式，在负荷指令改变时，汽轮机调门配合锅炉侧同时动作，暂时利用了蓄热能力，所以功率响应加快，但是汽压偏差也因此加大，实质上是以加大汽压动态偏差作为代价来换取功率响应速度的提高。
五 综合型调控制方式：
前述两种协调控制方式只实现了“单向”的协调，机、炉主控制指令信号MT和MB中，只有一个指令信号同时受△N和△P信号的协调控制，而另一指令信号单独受△N或△P的控制。
综合协调控制方式实现“双向”协调，即机、炉主控制指令信号MB、MT都是同时受△N和△P信号的协调控制。

综合型协调控制方式示意图
1、工作特点：当负荷指令P0改变时，汽机、锅炉主控制器同时动作，改变锅炉的燃烧率和汽轮机调门开度，来应对负荷变化。接着，当汽压产生偏差时，汽机、锅炉主控制器同时动作，一方面适当地限制汽轮机调门开度的变化，并适当地加强锅炉燃烧率的控制作用。最终机炉主控制器共同保证输出电功率PE与负荷指令P0一致，汽压pT恢复为给定值p0。
2、优缺点：综合型协调控制方式通过“双向”的机炉协调操作，具有较好的负荷适应性能和汽压控制性能，是一种较为合理和完善的协调控制方式。