控制理论基础
按照美国大百科全书的解释,所谓系统就是指“一个各种物体的集合,根据其性质或人的愿望而结合起来以至形成一个集中、复杂的整体”。数学中的系统理论就是对这种由若干“物体”构成的集合当其受到某些条件和输入作用的影响后的行为和阻断进行研究的一门学问。系统理论的抽象性质原于这样一个事实:系统理论更关系物体组成部件的数学性质,而不是其物理形式。
控制理论通常与实际应用有关。一般认为,控制系统是任意一个这样的系统:其目的是为了以某种期望的方式来调节或控制诸如能量、信息、资金等等物理量流动。从更一般的意义上讲,控制系统就是一个按照一定方式有很多元件或功能单元构成的整体,其目的是为了获得期望的结果。
图1是对开环控制系统的一般性表示。输入变量或控制作用u(t)是根据系统的目标以及所有可获取的先验知识而选定的。输入变量决不会受到y(t)所表示的输出变量的影响。如果有不期望的扰动作用在开环系统上,或如果其行为不能完全掌握的话,则该系统的输出就不会完全如预期般的动作。
另一类常见的控制系统是闭环或反馈控制系统,如图2示。闭环控制系统中,控制作用u(t)被以某种方式由系统输出行为有关的信息所矫正。一个反馈系统经常能更好的应付不期望的扰动作用以及系统动态性能的不确定性。然而,闭环控制并不一定总是优于开环控制。当输出的测量误差足够大或不期望的扰动无关紧要时,闭环控制的性能就会比开环控制的差。
协调控制系统包括机组主控、锅炉主控和汽轮机主控等部分.
1.机组主控
(1)负荷信号
1)在协调和汽轮机跟随运行方式时,负荷信号由运行人员在“手动负荷设 定器”上人工设置。当机组切换到自动发电控制时,机组接受电网的自动调度信号。机组上的上述负荷需求信号要受到负荷限值(最大/最小负荷限值及发生RUN BACK
、
RUN UP/RUN DOWN等 )对负荷需求设定值的限制;负荷指令的变化亦要受到人工设定速率或汽轮机热应力的限制。当机组参加电网一次调频,还要迭加上频差部分的负荷指令,这时机组主控输出为机组负荷需求指令,同时送往锅炉和汽轮机主控。
2)锅炉跟随方式时,机组负荷指令由汽轮机主控器设置。
(2)负荷定值控制
当机组能力和负荷需求不相适应时,应根据机组实际能力对负荷定值做一定限制。
1)与机组负荷相关的主要运行参数而引起强迫增(RUN UP) 、强迫减(RUN DOWN);机组负荷超出了主、辅机的安全运行,这种迫降负荷既称RUN DOWN;当上述各值超出各自运行的下限值时,则要发生迫升负荷,既RUN UP。
2)辅机故障负荷RUN BACK是指机组的主要辅机发生故障时,自动将负荷减到和主要辅机负载能力相适应的负荷水平。主要辅机故障指:部分风机(送风机、引风机、一次风机)故障,给水泵故障、磨煤机故障、锅水循环泵故障等。发生主油开关跳闸所引起的大幅度甩负荷,为维持汽轮机带厂用电或空负荷运行而导致的RUN BACK称FCB。
(3)机组主控进行操作的内容
1)选择机组运行方式;
2)设置机组需求负荷;
3)设置负荷变动率;
4)设置机组负荷最大/最小值;
5)电网调度信号的切换;
6)电网频率信号的切换。
2.锅炉主控
锅炉定值通过锅炉主控器设定,锅炉主控器可根据不同的运行方式可以自动或手动。
1)当所有依赖锅炉主控器的控制回路都在自动时,它可以手动;反之,锅炉控制都在手动时,它不能手操,而只跟踪燃料量。
2)在汽轮机跟随方式时,锅炉主控器可以手操也可以自动,由运行员选择。当在自动时,运行员通过手动负荷设定器改变负荷定值。
3)锅炉跟随方式,锅炉主控器只能自动运行,它的输入信号是压力定值与汽轮机阀位开度的乘积所代表的直接能量平衡信号。
4)在协调控制方式运行时,锅炉主控器也只能自动运行,它的输出就是燃料量和风量调节的定值。
3.汽轮机入口压力定值
根据机组负荷情况,可选择定压或滑压运行,汽轮机入口压力(或主气压力)的定值一般是负荷的函数。
4.汽轮机主控
当DEH装置在远方控制方式时,汽轮机主控才能通过DEH起调节作用。
1)当选择协调运行方式时,电功率(需求负荷)为设定值,实测电功率和需求负荷相比较,其偏差经汽压偏差修正,然后经PI处理去改变汽轮机调节气门开度,达到消除功率偏差的目的。
2)当选择了汽轮机跟随方式,汽轮机进气压力在设定值,实测进汽压力与定值相比较,其偏差经汽轮机压力控制器去改变汽轮机调节汽门开度,达到消除压力偏差的目的。
3)当选择了锅炉跟随和手动方式时,运行员直接在汽轮机主控器上操作来增减负荷,得到所需要的电功率。汽轮机调节汽门需求位置与实际开度的偏差送到DEH系统去修正阀位,最后达到平衡。
控制理论基础
按照美国大百科全书的解释,所谓系统就是指“一个各种物体的集合,根据其性质或人的愿望而结合起来以至形成一个集中、复杂的整体”。数学中的系统理论就是对这种由若干“物体”构成的集合当其受到某些条件和输入作用的影响后的行为和阻断进行研究的一门学问。系统理论的抽象性质原于这样一个事实:系统理论更关系物体组成部件的数学性质,而不是其物理形式。
控制理论通常与实际应用有关。一般认为,控制系统是任意一个这样的系统:其目的是为了以某种期望的方式来调节或控制诸如能量、信息、资金等等物理量流动。从更一般的意义上讲,控制系统就是一个按照一定方式有很多元件或功能单元构成的整体,其目的是为了获得期望的结果。
图1是对开环控制系统的一般性表示。输入变量或控制作用u(t)是根据系统的目标以及所有可获取的先验知识而选定的。输入变量决不会受到y(t)所表示的输出变量的影响。如果有不期望的扰动作用在开环系统上,或如果其行为不能完全掌握的话,则该系统的输出就不会完全如预期般的动作。
另一类常见的控制系统是闭环或反馈控制系统,如图2示。闭环控制系统中,控制作用u(t)被以某种方式由系统输出行为有关的信息所矫正。一个反馈系统经常能更好的应付不期望的扰动作用以及系统动态性能的不确定性。然而,闭环控制并不一定总是优于开环控制。当输出的测量误差足够大或不期望的扰动无关紧要时,闭环控制的性能就会比开环控制的差。
协调控制系统包括机组主控、锅炉主控和汽轮机主控等部分.
1.机组主控
(1)负荷信号
1)在协调和汽轮机跟随运行方式时,负荷信号由运行人员在“手动负荷设 定器”上人工设置。当机组切换到自动发电控制时,机组接受电网的自动调度信号。机组上的上述负荷需求信号要受到负荷限值(最大/最小负荷限值及发生RUN BACK
、
RUN UP/RUN DOWN等 )对负荷需求设定值的限制;负荷指令的变化亦要受到人工设定速率或汽轮机热应力的限制。当机组参加电网一次调频,还要迭加上频差部分的负荷指令,这时机组主控输出为机组负荷需求指令,同时送往锅炉和汽轮机主控。
2)锅炉跟随方式时,机组负荷指令由汽轮机主控器设置。
(2)负荷定值控制
当机组能力和负荷需求不相适应时,应根据机组实际能力对负荷定值做一定限制。
1)与机组负荷相关的主要运行参数而引起强迫增(RUN UP) 、强迫减(RUN DOWN);机组负荷超出了主、辅机的安全运行,这种迫降负荷既称RUN DOWN;当上述各值超出各自运行的下限值时,则要发生迫升负荷,既RUN UP。
2)辅机故障负荷RUN BACK是指机组的主要辅机发生故障时,自动将负荷减到和主要辅机负载能力相适应的负荷水平。主要辅机故障指:部分风机(送风机、引风机、一次风机)故障,给水泵故障、磨煤机故障、锅水循环泵故障等。发生主油开关跳闸所引起的大幅度甩负荷,为维持汽轮机带厂用电或空负荷运行而导致的RUN BACK称FCB。
(3)机组主控进行操作的内容
1)选择机组运行方式;
2)设置机组需求负荷;
3)设置负荷变动率;
4)设置机组负荷最大/最小值;
5)电网调度信号的切换;
6)电网频率信号的切换。
2.锅炉主控
锅炉定值通过锅炉主控器设定,锅炉主控器可根据不同的运行方式可以自动或手动。
1)当所有依赖锅炉主控器的控制回路都在自动时,它可以手动;反之,锅炉控制都在手动时,它不能手操,而只跟踪燃料量。
2)在汽轮机跟随方式时,锅炉主控器可以手操也可以自动,由运行员选择。当在自动时,运行员通过手动负荷设定器改变负荷定值。
3)锅炉跟随方式,锅炉主控器只能自动运行,它的输入信号是压力定值与汽轮机阀位开度的乘积所代表的直接能量平衡信号。
4)在协调控制方式运行时,锅炉主控器也只能自动运行,它的输出就是燃料量和风量调节的定值。
3.汽轮机入口压力定值
根据机组负荷情况,可选择定压或滑压运行,汽轮机入口压力(或主气压力)的定值一般是负荷的函数。
4.汽轮机主控
当DEH装置在远方控制方式时,汽轮机主控才能通过DEH起调节作用。
1)当选择协调运行方式时,电功率(需求负荷)为设定值,实测电功率和需求负荷相比较,其偏差经汽压偏差修正,然后经PI处理去改变汽轮机调节气门开度,达到消除功率偏差的目的。
2)当选择了汽轮机跟随方式,汽轮机进气压力在设定值,实测进汽压力与定值相比较,其偏差经汽轮机压力控制器去改变汽轮机调节汽门开度,达到消除压力偏差的目的。
3)当选择了锅炉跟随和手动方式时,运行员直接在汽轮机主控器上操作来增减负荷,得到所需要的电功率。汽轮机调节汽门需求位置与实际开度的偏差送到DEH系统去修正阀位,最后达到平衡。