CN202483642U - 大型火电机组的汽机主控制系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种大型火电机组的汽机主控制系统，属电站汽机的电路自动控制系统，解决了大型火电机组的快速负荷响应和稳定控制的技术问题。包括PID模块、A/D转换器、发电机功率、主汽压力和汽轮机主调节汽门阀位传感器，采用分散控制系统中的函数模块、模拟操作器、限幅模块、大选模块、加法模块、定值模块、切换模块、调节模块、“与”门模块、“非”门模块搭建成实时在线优化电路，构成一个独立的汽机主控制系统，解决了大型火电机组汽机主控制系统快速负荷响应和稳定控制的技术问题，可提高机组的热经济性指标和技术参数指标并达到节能减排的目的。本实用新型尤其适合300MW以上的大型火力发电机组。

Description

大型火电机组的汽机主控制系统

技术领域

本发明涉及一种自动控制系统，特别涉及一种大型电站汽轮机的PID自动控制系统。

背景技术

随着我国经济的快速发展，大型机组在电网中所占的比例愈来愈大，由于用电结构发生变化，电网日负荷曲线的高峰与低谷之差增大，有些地区的峰谷差已达50%以上，而且还有继续增大的趋势，因此，目前要求单元机组都具有参与电网调峰、调频的能力，因而，汽机主控制系统就成为完成大型火电机组全协调自动控制任务重要的组成部分。随着大型火力发电机组容量的增大，机组负荷、发电机功率、给水、主蒸汽温度、燃烧和主汽压力等的变化和其它干扰因素的影响，运行人员采用手动调节已经很难满足生产需求，甚至达不到控制指标的要求，从而直接影响机组的安全及经济运行。

发明内容

本发明提供的一种大型火电机组的汽机主控制系统可以根据发电机功率、主汽压力和汽轮机主调节汽门阀位的变化，及时动态调整PID参数，解决了对大型机组汽机主控制系统快速负荷响应和稳定控制的技术问题。 

 本发明是通过以下方案解决以上问题的：

一种大型火电机组的汽机主控制系统，包括PID模块、汽轮机、发电机、A/D转换器、切换模块、函数模块、加法模块、大选模块、非门模块、与门模块、模拟操纵器和限幅模块，所述汽机所在机组的汽轮机主控切手动指令与模拟操作器的MI输入端连接，所述汽轮机所在机组的电调在遥控指令与非门模块的输入端连接，所述的汽轮机阀位故障信号与第四切换模块的第三输入端连接，所述的汽轮机负荷设定值与第四切换模块的第二输入端连接，所述的汽轮机主调节汽门阀位信号与第三模数转换器的输入端连接，协调2方式信号与第二大选模块的第二输入端连接，汽机跟随方式信号与第二大选模块的第一输入端连接，协调1方式信号与第一非门模块的输入端连接，汽轮机主控自动信号与第二与门模块的第一输入端连接，所述的第一非门模块的输出端与第二与门模块的第二输入端连接，汽压保护投入信号与第二切换模块的第三输入端连接，汽轮机负荷指令分别与第一PID调节模块的跟踪输入TR端和第二PID调节模块的跟踪输入TR端连接，主汽压力测量值信号与第二模数转换器的输入端连接，主汽压力设定值与第四加法模块的第一输入端连接，协调1方式接入信号与第一与门模块的第二输入端连接，汽轮机主控自动信号与第一与门模块的第一输入端连接，发电机功率信号与第一模数转换器的输入端连接，负荷前馈取消信号与第一切换模块的第三输入端连接，机组功率指令分别与第一函数模块的输入端、第三加法模块的第一输入端、第二加法模块的第一输入端、第一加法模块的第一输入端、模拟操作器的SP给定输入端连接，所述的第一函数模块的输出端与第三加法模块的第二输入负端连接，所述的第三加法模块的输出端与第一切换模块的第一输入端连接，定值模块的输出端与第一切换模块的第二输入端连接，第一切换模块的输出端与第二加法模块的第二输入端连接，所述的第二加法模的输出端与第一PID调节模块的给定输入SP端连接，第一模数转换器的输出端分别与第一PID调节模块的测量输入PV端、第一加法模块的第二输入端、模拟操作器的PV测量输入端连接，第一加法模块的输出端与第一限幅模块的输入端连接，所述的第一限幅模块的高限输出端与第一大选模块的第一输入端连接，所述的第一限幅模块的低限输出端与第一大选模块的第二输入端连接，第一大选模块的输出端与功率偏差越限端连接，第一与门模块的输出端与第一PID调节模块的开关量输入TF端连接，所述的第二函数模块的输出端与第一PID调节模块的限幅输入FF端连接，所述的第二模数转换器的输出端与第四加法模块的第二输入端、第二PID调节模块的测量输入PV端连接，所述的第四加法模块的输出端与第二切换模块的第二输入端连接，第二定值模块的输出端与第二切换模块的第一输入端连接，所述的第二切换模块的输出端与第二函数模块的输入端连接，第一PID调节模块的输出端与第三切换模块的第一输入端连接，第二PID调节模块的输出端与第三切换模块的第二输入端连接，第二大选模块的输出端与第三切换模块的第三输入端连接，第二与门模块的输出端与第二PID调节模块的开关量输入TF端连接，所述的第三切换模块的输出端与模拟操作器的输入A端连接，第三模数转换器的输出端与第四切换模块的第一输入端连接，所述的第四切换模块的输出端分别与第五加法模块的输入负端、模拟操纵器的跟踪输入TR端连接，所述的模拟操作器的输出端分别与第五加法模块的第一输入端和汽轮机负荷指令连接，所述的第五加法模块的输出端与第二限幅模块的输入端连接，所述的第二限幅模块的高限输出端与第三大选模块的第一输入端连接，所述的第二限幅模块的低限输出端与第三大选模块的第二输入端连接，所述的第三大选模块的输出端与主汽门阀位偏差越限端连接，所述的模拟操作器的输出A端与汽轮机主控自动信号端连接，所述的第二非门模块的输出端与模拟操作器的输入TS端连接。所述的发电机为大型汽轮机的发电机组。

本发明解决了大型机组汽机主控制系统对负荷的快速响应和稳定控制的技术问题，可提高机组的热经济性指标和性能指标并达到节能减排的目的。

附图说明

图1是本发明的结构示意图；

图中的虚线为开关量，实线为模拟量。

具体实施方式

一种大型火电机组的汽机主控制系统，包括PID模块、汽轮机、发电机、A/D转换器、切换模块、函数模块、加法模块、大选模块、非门模块、与门模块、模拟操纵器CZ和限幅模块，所述汽机所在机组的汽轮机主控切手动指令QD与模拟操作器CZ的MI输入端连接，所述汽轮机所在机组的电调在遥控指令DEH与非门模块N2的输入端R41连接，所述的汽轮机阀位故障信号QQ与第四切换模块T4的第三输入端R35连接，所述的汽轮机负荷设定值QS与第四切换模块T4的第二输入端R34连接，所述的汽轮机主调节汽门阀位信号QW与第三模数转换器Z3的输入端R30连接，协调2方式信号CCS2与第二大选模块X2的第二输入端R29连接，汽机跟随方式信号TF与第二大选模块X2的第一输入端R28连接，协调1方式信号CCS1与第一非门模块N1的输入端R27连接，汽轮机主控自动信号QZ与第二与门模块Y2的第一输入端R31连接，所述的第一非门模块N1的输出端C19与第二与门模块Y2的第二输入端R32连接，汽压保护投入信号PP与第二切换模块T2的第三输入端R22连接，汽轮机负荷指令QF分别与第一PID调节模块PID-1的跟踪输入TR端和第二PID调节模块PID-2的跟踪输入TR端连接，主汽压力测量值信号PT与第二模数转换器Z2的输入端R17连接，主汽压力设定值P0与第四加法模块B4的第一输入端R18连接，协调1方式接入信号CCS1与第一与门模块Y1的第二输入端R16连接，汽轮机主控自动信号QZ与第一与门模块Y1的第一输入端R15连接，发电机功率信号PE与第一模数转换器Z1的输入端R14连接，负荷前馈取消信号Q与第一切换模块T1的第三输入端R13连接，机组功率指令Pg分别与第一函数模块F1的输入端R1、第三加法模块B3的第一输入端R2、第二加法模块B2的第一输入端R11、第一加法模块B1的第一输入端R9、模拟操作器CZ的SP给定输入端连接，所述的第一函数模块F1的输出端C1与第三加法模块B3的第二输入负端R3连接，所述的第三加法模块B3的输出端C2与第一切换模块T1的第一输入端R4连接，定值模块H1的输出端C3与第一切换模块T1的第二输入端R5连接，第一切换模块T1的输出端C7与第二加法模块B2的第二输入端R12连接，所述的第二加法模块B2的输出端C8与第一PID调节模块PID-1的给定输入SP端连接，第一模数转换器Z1的输出端C10分别与第一PID调节模块PID-1的测量输入PV端、第一加法模块B1的第二输入端R10、模拟操作器CZ的PV测量输入端连接，第一加法模块B1的输出端C4与第一限幅模块XF1的输入端R7连接，所述的第一限幅模块XF1的高限输出端C5与第一大选模块X1的第一输入端R8连接，所述的第一限幅模块XF1的低限输出端C6与第一大选模块X1的第二输入端R6连接，第一大选模块X1的输出端C28与功率偏差越限端连接，第一与门模块Y1的输出端C12与第一PID调节模块PID-1的开关量输入TF端连接，所述的第二函数模块F2的输出端C16与第一PID调节模块PID-1的限幅输入FF端连接，所述的第二模数转换器Z2的输出端C13与第四加法模块B4的第二输入端R19、第二PID调节模块PID-2的测量输入PV端连接，所述的第四加法模块B4的输出端C14与第二切换模块T2的第二输入端R21连接，第二定值模块H2的输出端C11与第二切换模块T2的第一输入端R20连接，所述的第二切换模块T2的输出端C15与第二函数模块F2的输入端R23连接，第一PID调节模块PID-1的输出端C9与第三切换模块T3的第一输入端R24连接，第二PID调节模块PID-2的输出端C17与第三切换模块T3的第二输入端R25连接，第二大选模块X2的输出端C20与第三切换模块T3的第三输入端R26连接，第二与门模块Y2的输出端C18与第二PID调节模块PID-2的开关量输入TF端连接，所述的第三切换模块T3的输出端C26与模拟操作器CZ的输入A端连接，第三模数转换器Z3的输出端C21与第四切换模块T4的第一输入端R33连接，所述的第四切换模块T4的输出端C22分别与第五加法模块B5的输入负端R37、模拟操纵器CZ的跟踪输入TR端连接，所述的模拟操作器CZ的输出端O分别与第五加法模块B5的第一输入端R36和汽轮机负荷指令C29连接，所述的第五加法模块B5的输出端C23与第二限幅模块XF2的输入端R38连接，所述的第二限幅模块XF2的高限输出端C24与第三大选模块X3的第一输入端R39连接，所述的第二限幅模块XF2的低限输出端C25与第三大选模块X3的第二输入端R40连接，所述的第三大选模块X3的输出端C31与主汽门阀位偏差越限端连接，所述的模拟操作器CZ的输出A端与汽轮机主控自动信号端C30连接，所述的第二非门模块N2的输出端C27与模拟操作器CZ的输入TS端连接。所述的发电机为大型汽轮机的发电机组。

一种大型火电机组的汽机主控制系统，控制步骤为：首先用机组功率指令Pg经过函数模块F1和加法模块B3构成的微分环节送入切换模块T1的输入端。将定值模块H1的定值送入切换模块T1的输入端。将负荷前馈取消Q开关量指令送入切换模块T1的输入端。将机组功率指令Pg加上切换模块T1的输出值作为调节模块PID-1的给定值。将机组功率指令Pg减去发电机功率测量值PE的差值送入高低限幅模块XF1，并将其2个输出值经大选后作为功率偏差越限信号。将发电机功率测量值PE经模数转换后作为调节模块PID-1的测量输入值。将汽轮机主控自动QZ指令和CCS1（协调1）方式指令相与后送入调节模块PID-1的M/A（手动/自动）切换输入端TR。将主汽压力测量值PT经模数转换后的值减去主汽压力设定值P0后的值作为切换模块T2的输入值。将定值模块H2的定值送入切换模块T2的输入端。将汽压保护投入PP作为切换模块T2的投切指令。将切换模块T2的输出值经函数转换后送入调节模块PID-1的前馈输入端FF。将调节模块PID-1的输出值送入切换模块T3的输入端。将主汽压力设定值P0送入调节模块PID-2的给定输入端SP。将调节模块PID-2的输出值C17接入切换模块T3的输入端。将TF方式和CCS2方式经过大选模块X2后的开关量接入切换模块T3的输入端。将汽轮机主控自动QZ指令和CCS1（协调1）方式指令经“非”门模块输出值相与后送入调节模块PID-2的M/A（手动/自动）切换输入端TR。汽轮机主调节汽门阀位信号QW经模数转换后接入切换模块T4的输入端。将汽轮机负荷设定值QS接入切换模块T4的输入端。将汽轮机阀位信号故障QQ接入切换模块T4的输入端。将DEH（电调）在遥控指令经“非”门模块后接入模拟操纵器CZ的输入端TS。将汽轮机主控切手动QD接入模拟操纵器CZ的输入端MI。将切换模块T4的输出值接入加法模块的输入负端和模拟操纵器CZ的跟踪输入端TR。将模拟操纵器CZ输出O作为汽轮机负荷指令C29送入下一系统。将模拟操纵器CZ输出O接入加法模块B5的输入端。将模拟操纵器CZ输出A作为汽轮机主控自动指令C30送入下一系统。将加法模块B5的输出值接入高低限幅模块XF2的输入端。将高低限幅模块XF2的2个输出值接入大选模块X3的输入端。将大选模块X3的输出值作为主汽门阀位偏差越限信号C31送入下一系统。

大型火电机组的汽机主控制系统比较适合大型汽轮机发电机组的全协调控制。能够通过不同的公司设计生产的DCS控制系统组态实现。

Claims (2)

1.一种大型火电机组的汽机主控制系统，包括PID模块、汽轮机、发电机、A/D转换器、切换模块、函数模块、加法模块、大选模块、非门模块、与门模块、模拟操纵器(CZ)和限幅模块，其特征在于，所述汽机所在机组的汽轮机主控切手动指令（QD）与模拟操作器（CZ）的MI输入端连接，所述汽轮机所在机组的电调在遥控指令（DEH）与非门模块（N2）的输入端（R41）连接，所述的汽轮机阀位故障信号（QQ）与第四切换模块（T4）的第三输入端（R35）连接，所述的汽轮机负荷设定值（QS）与第四切换模块（T4）的第二输入端（R34）连接，所述的汽轮机主调节汽门阀位信号（QW）与第三模数转换器（Z3）的输入端（R30）连接，协调2方式信号（CCS2）与第二大选模块（X2）的第二输入端（R29）连接，汽机跟随方式信号（TF）与第二大选模块（X2）的第一输入端（R28）连接，协调1方式信号（CCS1）与第一非门模块（N1）的输入端（R27）连接，汽轮机主控自动信号（QZ）与第二与门模块（Y2）的第一输入端（R31）连接，所述的第一非门模块（N1）的输出端（C19）与第二与门模块（Y2）的第二输入端（R32）连接，汽压保护投入信号（PP）与第二切换模块（T2）的第三输入端（R22）连接，汽轮机负荷指令（QF）分别与第一PID调节模块（PID-1）的跟踪输入TR端和第二PID调节模块（PID-2）的跟踪输入TR端连接，主汽压力测量值信号（PT）与第二模数转换器（Z2）的输入端（R17）连接，主汽压力设定值（P0）与第四加法模块（B4）的第一输入端（R18）连接，协调1方式接入信号（CCS1）与第一与门模块（Y1）的第二输入端（R16）连接，汽轮机主控自动信号（QZ）与第一与门模块（Y1）的第一输入端（R15）连接，发电机功率信号（PE）与第一模数转换器（Z1）的输入端（R14）连接，负荷前馈取消信号（Q）与第一切换模块（T1）的第三输入端（R13）连接，机组功率指令（Pg）分别与第一函数模块（F1）的输入端（R1）、第三加法模块（B3）的第一输入端（R2）、第二加法模块（B2）的第一输入端（R11）、第一加法模块（B1）的第一输入端（R9）、模拟操作器（CZ）的SP给定输入端连接，所述的第一函数模块（F1）的输出端（C1）与第三加法模块（B3）的第二输入负端（R3）连接，所述的第三加法模块（B3）的输出端（C2）与第一切换模块（T1）的第一输入端（R4）连接，定值模块（H1）的输出端（C3）与第一切换模块（T1）的第二输入端（R5）连接，第一切换模块（T1）的输出端（C7）与第二加法模块（B2）的第二输入端（R12）连接，所述的第二加法模块（B2）的输出端（C8）与第一PID调节模块（PID-1）的给定输入SP端连接，第一模数转换器（Z1）的输出端（C10）分别与第一PID调节模块（PID-1）的测量输入PV端、第一加法模块（B1）的第二输入端（R10）、模拟操作器（CZ）的PV测量输入端连接，第一加法模块（B1）的输出端（C4）与第一限幅模块（XF1）的输入端（R7）连接，所述的第一限幅模块（XF1）的高限输出端（C5）与第一大选模块（X1）的第一输入端（R8）连接，所述的第一限幅模块（XF1）的低限输出端（C6）与第一大选模块（X1）的第二输入端（R6）连接，第一大选模块（X1）的输出端（C28）与功率偏差越限端连接，第一与门模块（Y1）的输出端（C12）与第一PID调节模块（PID-1）的开关量输入TF端连接，所述的第二函数模块（F2）的输出端（C16）与第一PID调节模块（PID-1）的限幅输入FF端连接，所述的第二模数转换器（Z2）的输出端（C13）与第四加法模块（B4）的第二输入端（R19）、第二PID调节模块（PID-2）的测量输入PV端连接，所述的第四加法模块（B4）的输出端（C14）与第二切换模块（T2）的第二输入端（R21）连接，第二定值模块（H2）的输出端（C11）与第二切换模块（T2）的第一输入端（R20）连接，所述的第二切换模块（T2）的输出端（C15）与第二函数模块（F2）的输入端（R23）连接，第一PID调节模块（PID-1）的输出端（C9）与第三切换模块（T3）的第一输入端（R24）连接，第二PID调节模块（PID-2）的输出端（C17）与第三切换模块（T3）的第二输入端（R25）连接，第二大选模块（X2）的输出端（C20）与第三切换模块（T3）的第三输入端（R26）连接，第二与门模块（Y2）的输出端（C18）与第二PID调节模块（PID-2）的开关量输入TF端连接，所述的第三切换模块（T3）的输出端（C26）与模拟操作器（CZ）的输入A端连接，第三模数转换器（Z3）的输出端（C21）与第四切换模块（T4）的第一输入端（R33）连接，所述的第四切换模块（T4）的输出端（C22）分别与第五加法模块（B5）的输入负端（R37）、模拟操纵器（CZ）的跟踪输入TR端连接，所述的模拟操作器（CZ）的输出端（O）分别与第五加法模块（B5）的第一输入端（R36）和汽轮机负荷指令（C29）连接，所述的第五加法模块（B5）的输出端（C23）与第二限幅模块（XF2）的输入端（R38）连接，所述的第二限幅模块（XF2）的高限输出端（C24）与第三大选模块（X3）的第一输入端（R39）连接，所述的第二限幅模块（XF2）的低限输出端（C25）与第三大选模块（X3）的第二输入端（R40）连接，所述的第三大选模块（X3）的输出端（C31）与主汽门阀位偏差越限端连接，所述的模拟操作器（CZ）的输出A端与汽轮机主控自动信号端（C30）连接，所述的第二非门模块（N2）的输出端（C27）与模拟操作器（CZ）的输入TS端连接。

2.根据权利要求1所述的大型火电机组的汽机主控制系统，其特征在于，所述的发电机为大型汽轮机的发电机组。

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