專利名稱：大型火電機組的汽機主控制系統(tǒng)的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及ー種自動控制系統(tǒng)，特別涉及ー種大型電站汽輪機的PID自動控制系 統(tǒng)。
背景技術：
隨著我國經(jīng)濟的快速發(fā)展，大型機組在電網(wǎng)中所占的比例愈來愈大，由于用電結構發(fā)生變化，電網(wǎng)日負荷曲線的高峰與低谷之差増大，有些地區(qū)的峰谷差已達50%以上，而且還有繼續(xù)増大的趨勢，因此，目前要求単元機組都具有參與電網(wǎng)調(diào)峰、調(diào)頻的能力，因而，汽機主控制系統(tǒng)就成為完成大型火電機組全協(xié)調(diào)自動控制任務重要的組成部分。隨著大型火力發(fā)電機組容量的増大，機組負荷、發(fā)電機功率、給水、主蒸汽溫度、燃燒和主汽壓カ等的變化和其它干擾因素的影響，運行人員采用手動調(diào)節(jié)已經(jīng)很難滿足生產(chǎn)需求，甚至達不到控制指標的要求，從而直接影響機組的安全及經(jīng)濟運行。
發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明提供的ー種大型火電機組的汽機主控制系統(tǒng)可以根據(jù)發(fā)電機功率、主汽壓力和汽輪機主調(diào)節(jié)汽門閥位的變化，及時動態(tài)調(diào)整PID參數(shù)，解決了對大型機組汽機主控制系統(tǒng)快速負荷響應和穩(wěn)定控制的技術問題。本發(fā)明是通過以下方案解決以上問題的—種大型火電機組的汽機主控制系統(tǒng),包括PID模塊、汽輪機、發(fā)電機、A/D轉換器、切換模塊、函數(shù)模塊、加法模塊、大選模塊、非門模塊、與門模塊、模擬操縱器和限幅模塊，所述汽機所在機組的汽輪機主控切手動指令與模擬操作器的MI輸入端連接，所述汽輪機所在機組的電調(diào)在遙控指令與非門模塊的輸入端連接，所述的汽輪機閥位故障信號與第四切換模塊的第三輸入端連接，所述的汽輪機負荷設定值與第四切換模塊的第二輸入端連接，所述的汽輪機主調(diào)節(jié)汽門閥位信號與第三模數(shù)轉換器的輸入端連接，協(xié)調(diào)2方式信號與第二大選模塊的第二輸入端連接，汽機跟隨方式信號與第二大選模塊的第一輸入端連接，協(xié)調(diào)I方式信號與第一非門模塊的輸入端連接，汽輪機主控自動信號與第二與門模塊的第一輸入端連接，所述的第一非門模塊的輸出端與第二與門模塊的第二輸入端連接，汽壓保護投入信號與第二切換模塊的第三輸入端連接，汽輪機負荷指令分別與第一 PID調(diào)節(jié)模塊的跟蹤輸入TR端和第二 PID調(diào)節(jié)模塊的跟蹤輸入TR端連接，主汽壓カ測量值信號與第二模數(shù)轉換器的輸入端連接，主汽壓カ設定值與第四加法模塊的第一輸入端連接，協(xié)調(diào)I方式接入信號與第一與門模塊的第二輸入端連接，汽輪機主控自動信號與第一與門模塊的第一輸入端連接，發(fā)電機功率信號與第一模數(shù)轉換器的輸入端連接，負荷前饋取消信號與第一切換模塊的第三輸入端連接，機組功率指令分別與第一函數(shù)模塊的輸入端、第三加法模塊的第一輸入端、第二加法模塊的第一輸入端、第一加法模塊的第一輸入端、模擬操作器的SP給定輸入端連接，所述的第一函數(shù)模塊的輸出端與第三加法模塊的第二輸入負端連接，所述的第三加法模塊的輸出端與第一切換模塊的第一輸入端連接，定值模塊的輸出端與第一切換模塊的第二輸入端連接，第一切換模塊的輸出端與第二加法模塊的第二輸入端連接，所述的第二加法模的輸出端與第一 PID調(diào)節(jié)模塊的給定輸入SP端連接，第一模數(shù)轉換器的輸出端分別與第一 PID調(diào)節(jié)模塊的測量輸入PV端、第一加法模塊的第二輸入端、模擬操作器的PV測量輸入端連接，第一加法模塊的輸出端與第一限幅模塊的輸入端連接，所述的第一限幅模塊的高限輸出端與第一大選模塊的第一輸入端連接，所述的第一限幅模塊的低限輸出端與第一大選模塊的第二輸入端連接，第一大選模塊的輸出端與功率偏差越限端連接，第一與門模塊的輸出端與第一 PID調(diào)節(jié)模塊的開關量輸入TF端連接，所述的第二函數(shù)模塊的輸出端與第一 PID調(diào)節(jié)模塊的限幅輸入FF端連接，所述的第二模數(shù)轉換器的輸出端與第四加法模塊的第二輸入端、第二 PID調(diào)節(jié)模塊的測量輸入PV端連接，所述的第四加法模塊的輸出端與第二切換模塊的第二輸入端連接，第二定值模塊的輸出端與第二切換模塊的第一輸入端連接，所述的第二切換模塊的輸出端與第二函數(shù)模塊的輸入端連接，第一 PID調(diào)節(jié)模塊的輸出端與第三切換模塊的第一輸入端連接，第二 PID調(diào)節(jié)模塊的輸出端與第三切換模塊的第二輸入端連接，第二大選模塊的輸出端與第三切換模塊的第三輸入端連接，第二與門模塊的輸出端與第二 PID調(diào)節(jié)模塊的開關量輸入TF端連接，所述的第三切換模塊的輸出端與模擬操作器的輸入A端連接，第三模數(shù)轉換器的輸出端與第四切換模 塊的第一輸入端連接，所述的第四切換模塊的輸出端分別與第五加法模塊的輸入負端、模擬操縱器的跟蹤輸入TR端連接，所述的模擬操作器的輸出端分別與第五加法模塊的第一輸入端和汽輪機負荷指令連接，所述的第五加法模塊的輸出端與第二限幅模塊的輸入端連接，所述的第二限幅模塊的高限輸出端與第三大選模塊的第一輸入端連接，所述的第二限幅模塊的低限輸出端與第三大選模塊的第二輸入端連接，所述的第三大選模塊的輸出端與主汽門閥位偏差越限端連接，所述的模擬操作器的輸出A端與汽輪機主控自動信號端連接，所述的第二非門模塊的輸出端與模擬操作器的輸入TS端連接。所述的發(fā)電機為大型汽輪機的發(fā)電機組。本發(fā)明解決了大型機組汽機主控制系統(tǒng)對負荷的快速響應和穩(wěn)定控制的技術問題，可提高機組的熱經(jīng)濟性指標和性能指標并達到節(jié)能減排的目的。

圖I是本發(fā)明的結構示意圖；圖中的虛線為開關量，實線為模擬量。
具體實施方式
—種大型火電機組的汽機主控制系統(tǒng),包括PID模塊、汽輪機、發(fā)電機、A/D轉換器、切換模塊、函數(shù)模塊、加法模塊、大選模塊、非門模塊、與門模塊、模擬操縱器CZ和限幅模塊，所述汽機所在機組的汽輪機主控切手動指令QD與模擬操作器CZ的MI輸入端連接，所述汽輪機所在機組的電調(diào)在遙控指令DEH與非門模塊N2的輸入端R41連接，所述的汽輪機閥位故障信號QQ與第四切換模塊T4的第三輸入端R35連接，所述的汽輪機負荷設定值QS與第四切換模塊T4的第二輸入端R34連接，所述的汽輪機主調(diào)節(jié)汽門閥位信號QW與第三模數(shù)轉換器Z3的輸入端R30連接，協(xié)調(diào)2方式信號CCS2與第二大選模塊X2的第二輸入端R29連接，汽機跟隨方式信號TF與第二大選模塊X2的第一輸入端R28連接，協(xié)調(diào)I方式信號CCSl與第一非門模塊NI的輸入端R27連接，汽輪機主控自動信號QZ與第二與門模塊Y2的第一輸入端R31連接，所述的第一非門模塊NI的輸出端C19與第二與門模塊Y2的第二輸入端R32連接，汽壓保護投入信號PP與第二切換模塊T2的第三輸入端R22連接，汽輪機負荷指令QF分別與第一 PID調(diào)節(jié)模塊PID-I的跟蹤輸入TR端和第二 PID調(diào)節(jié)模塊PID-2的跟蹤輸入TR端連接，主汽壓カ測量值信號PT與第二模數(shù)轉換器Z2的輸入端R17連接，主汽壓カ設定值PO與第四加法模塊B4的第一輸入端R18連接，協(xié)調(diào)I方式接入信號CCSl與第一與門模塊Yl的第二輸入端R16連接，汽輪機主控自動信號QZ與第一與門模塊Yl的第一輸入端R15連接，發(fā)電機功率信號PE與第一模數(shù)轉換器Zl的輸入端R14連接，負荷前饋取消信號Q與第一切換模塊Tl的第三輸入端R13連接，機組功率指令Pg分別與第一函數(shù)模塊Fl的輸入端R1、第三加法模塊B3的第一輸入端R2、第二加法模塊B2的第一輸入端R11、第一加法模塊BI的第一輸入端R9、模擬操作器CZ的SP給定輸入端連接，所述的第一函數(shù)模塊Fl的輸出端Cl與第三加法模塊B3的第二輸入負端R3連接，所述的 第三加法模塊B3的輸出端C2與第一切換模塊Tl的第一輸入端R4連接，定值模塊Hl的輸出端C3與第一切換模塊Tl的第二輸入端R5連接，第一切換模塊Tl的輸出端C7與第二加法模塊B2的第二輸入端R12連接，所述的第二加法模塊B2的輸出端C8與第一 PID調(diào)節(jié)模塊PID-I的給定輸入SP端連接，第一模數(shù)轉換器Zl的輸出端ClO分別與第一 PID調(diào)節(jié)模塊PID-I的測量輸入PV端、第一加法模塊BI的第二輸入端R10、模擬操作器CZ的PV測量輸入端連接，第一加法模塊BI的輸出端C4與第一限幅模塊XFl的輸入端R7連接,所述的第一限幅模塊XFl的高限輸出端C5與第一大選模塊Xl的第一輸入端R8連接,所述的第一限幅模塊XFl的低限輸出端C6與第一大選模塊Xl的第二輸入端R6連接,第一大選模塊Xl的輸出端C28與功率偏差越限端連接，第一與門模塊Yl的輸出端C12與第一 PID調(diào)節(jié)模塊PID-I的開關量輸入TF端連接，所述的第二函數(shù)模塊F2的輸出端C16與第一 PID調(diào)節(jié)模塊PID-I的限幅輸入FF端連接，所述的第二模數(shù)轉換器Z2的輸出端C13與第四加法模塊B4的第二輸入端R19、第二 PID調(diào)節(jié)模塊PID-2的測量輸入PV端連接，所述的第四加法模塊B4的輸出端C14與第二切換模塊T2的第二輸入端R21連接，第二定值模塊H2的輸出端Cll與第ニ切換模塊T2的第一輸入端R20連接，所述的第二切換模塊T2的輸出端C15與第二函數(shù)模塊F2的輸入端R23連接，第一 PID調(diào)節(jié)模塊PID-I的輸出端C9與第三切換模塊T3的第一輸入端R24連接，第二 PID調(diào)節(jié)模塊PID-2的輸出端C17與第三切換模塊T3的第二輸入端R25連接，第二大選模塊X2的輸出端C20與第三切換模塊T3的第三輸入端R26連接，第ニ與門模塊Y2的輸出端C18與第二 PID調(diào)節(jié)模塊PID-2的開關量輸入TF端連接，所述的第三切換模塊T3的輸出端C26與模擬操作器CZ的輸入A端連接，第三模數(shù)轉換器Z3的輸出端C21與第四切換模塊T4的第一輸入端R33連接，所述的第四切換模塊T4的輸出端C22分別與第五加法模塊B5的輸入負端R37、模擬操縱器CZ的跟蹤輸入TR端連接，所述的模擬操作器CZ的輸出端O分別與第五加法模塊B5的第一輸入端R36和汽輪機負荷指令C29連接，所述的第五加法模塊B5的輸出端C23與第二限幅模塊XF2的輸入端R38連接，所述的第二限幅模塊XF2的高限輸出端C24與第三大選模塊X3的第一輸入端R39連接，所述的第二限幅模塊XF2的低限輸出端C25與第三大選模塊X3的第二輸入端R40連接，所述的第三大選模塊X3的輸出端C31與主汽門閥位偏差越限端連接，所述的模擬操作器CZ的輸出A端與汽輪機主控自動信號端C30連接，所述的第二非門模塊N2的輸出端C27與模擬操作器CZ的輸入TS端連接。所述的發(fā)電機為大型汽輪機的發(fā)電機組。ー種大型火電機組的汽機主控制系統(tǒng)，控制步驟為首先用機組功率指令Pg經(jīng)過函數(shù)模塊Fl和加法模塊B3構成的微分環(huán)節(jié)送入切換模塊Tl的輸入端。將定值模塊Hl的定值送入切換模塊Tl的輸入端。將負荷前饋取消Q開關量指令送入切換模塊Tl的輸入端。將機組功率指令Pg加上切換模塊Tl的輸出值作為調(diào)節(jié)模塊PID-I的給定值。將機組功率指令Pg減去發(fā)電機功率測量值PE的差值送入高低限幅模塊XF1，并將其2個輸出值經(jīng)大選后作為功率偏差越限信號。將發(fā)電機功率測量值PE經(jīng)模數(shù)轉換后作為調(diào)節(jié)模塊PID-I的測量輸入值。將汽輪機主控自動QZ指令和CCSl (協(xié)調(diào)I)方式指令相與后送入調(diào)節(jié)模塊PID-I的Μ/A (手動/自動)切換輸入端TR。將主汽壓カ測量值PT經(jīng)模數(shù)轉換后的值減去主汽壓カ設定值PO后的值作為切換模塊T2的輸入值。將定值模塊H2的定值送入切換模塊T2的輸入端。將汽壓保護投入PP作為切換模塊T2的投切指令。將切換模塊T2的輸出值經(jīng)函數(shù)轉換后送入調(diào)節(jié)模塊PID-I的前饋輸入端FF。將調(diào)節(jié)模塊PID-I的輸出值送入切換模塊T3的輸入端。將主汽壓カ設定值PO送入調(diào)節(jié)模塊PID-2的給定輸入端SP。將調(diào)節(jié)模塊PID-2的輸出值C17接入切換模塊T3的輸入端。將TF方式和CCS2方式經(jīng)過大選模 塊X2后的開關量接入切換模塊T3的輸入端。將汽輪機主控自動QZ指令和CCSl (協(xié)調(diào)I)方式指令經(jīng)“非”門模塊輸出值相與后送入調(diào)節(jié)模塊PID-2的Μ/A (手動/自動)切換輸入端TR。汽輪機主調(diào)節(jié)汽門閥位信號QW經(jīng)模數(shù)轉換后接入切換模塊T4的輸入端。將汽輪機負荷設定值QS接入切換模塊T4的輸入端。將汽輪機閥位信號故障QQ接入切換模塊T4的輸入端。將DEH (電調(diào))在遙控指令經(jīng)“非”門模塊后接入模擬操縱器CZ的輸入端TS。將汽輪機主控切手動QD接入模擬操縱器CZ的輸入端MI。將切換模塊T4的輸出值接入加法模塊的輸入負端和模擬操縱器CZ的跟蹤輸入端TR。將模擬操縱器CZ輸出O作為汽輪機負荷指令C29送入下一系統(tǒng)。將模擬操縱器CZ輸出O接入加法模塊B5的輸入端。將模擬操縱器CZ輸出A作為汽輪機主控自動指令C30送入下一系統(tǒng)。將加法模塊B5的輸出值接入高低限幅模塊XF2的輸入端。將高低限幅模塊XF2的2個輸出值接入大選模塊X3的輸入端。將大選模塊X3的輸出值作為主汽門閥位偏差越限信號C31送入下一系統(tǒng)。大型火電機組的汽機主控制系統(tǒng)比較適合大型汽輪機發(fā)電機組的全協(xié)調(diào)控制。能夠通過不同的公司設計生產(chǎn)的DCS控制系統(tǒng)組態(tài)實現(xiàn)。
權利要求1.ー種大型火電機組的汽機主控制系統(tǒng)，包括PID模塊、汽輪機、發(fā)電機、A/D轉換器、切換模塊、函數(shù)模塊、加法模塊、大選模塊、非門模塊、與門模塊、模擬操縱器(CZ)和限幅模塊，其特征在于，所述汽機所在機組的汽輪機主控切手動指令(QD)與模擬操作器(CZ)的MI輸入端連接，所述汽輪機所在機組的電調(diào)在遙控指令(DEH)與非門模塊(N2)的輸入端(R41)連接，所述的汽輪機閥位故障信號(QQ)與第四切換模塊(T4)的第三輸入端(R35)連接，所述的汽輪機負荷設定值(QS)與第四切換模塊(T4)的第二輸入端(R34)連接，所述的汽輪機主調(diào)節(jié)汽門閥位信號(QW)與第三模數(shù)轉換器(Z3)的輸入端(R30)連接，協(xié)調(diào)2方式信號(CCS2)與第二大選模塊(X2)的第二輸入端(R29)連接，汽機跟隨方式信號(TF)與第ニ大選模塊(X2)的第一輸入端(R28)連接，協(xié)調(diào)I方式信號(CCSl)與第一非門模塊(NI)的輸入端(R27)連接，汽輪機主控自動信號(QZ)與第二與門模塊(Y2)的第一輸入端(R31)連接，所述的第一非門模塊(NI)的輸出端(C19)與第二與門模塊(Y2)的第二輸入端(R32)連接，汽壓保護投入信號(PP)與第二切換模塊(T2)的第三輸入端(R22)連接，汽輪機負荷指令(QF)分別與第一 PID調(diào)節(jié)模塊(PID-I)的跟蹤輸入TR端和第二 PID調(diào)節(jié)模塊(PID-2)的跟蹤輸入TR端連接，主汽壓カ測量值信號(PT)與第二模數(shù)轉換器(Z2)的輸入端(R17)連接，主汽壓カ設定值(PO)與第四加法模塊(B4)的第一輸入端(R18)連接，協(xié)調(diào)I方式接 入信號(CCSl)與第一與門模塊(Yl)的第二輸入端(R16)連接，汽輪機主控自動信號(QZ)與第一與門模塊(Yl)的第一輸入端(R15)連接，發(fā)電機功率信號(PE)與第一模數(shù)轉換器(Zl)的輸入端(R14)連接，負荷前饋取消信號(Q)與第一切換模塊(Tl)的第三輸入端(R13)連接，機組功率指令(Pg)分別與第一函數(shù)模塊(Fl)的輸入端(R1)、第三加法模塊(B3)的第一輸入端(R2)、第二加法模塊(B2)的第一輸入端(R11)、第一加法模塊(BI)的第一輸入端(R9)、模擬操作器(CZ)的SP給定輸入端連接，所述的第一函數(shù)模塊(Fl)的輸出端(Cl)與第三加法模塊(B3)的第二輸入負端(R3)連接，所述的第三加法模塊(B3)的輸出端(C2)與第一切換模塊(Tl)的第一輸入端(R4)連接，定值模塊(Hl)的輸出端(C3)與第一切換模塊(Tl)的第二輸入端(R5)連接，第一切換模塊(Tl)的輸出端(C7)與第二加法模塊(B2)的第二輸入端(R12)連接，所述的第二加法模塊(B2)的輸出端(C8)與第一 PID調(diào)節(jié)模塊(PID-I)的給定輸入SP端連接，第一模數(shù)轉換器(Zl)的輸出端(ClO)分別與第一 PID調(diào)節(jié)模塊(PID-I)的測量輸入PV端、第一加法模塊(BI)的第二輸入端(R10)、模擬操作器(CZ)的PV測量輸入端連接,第一加法模塊(BI)的輸出端(C4)與第一限幅模塊(XFl)的輸入端(R7)連接,所述的第一限幅模塊(XFl)的高限輸出端(C5)與第一大選模塊(Xl)的第一輸入端(R8)連接,所述的第一限幅模塊(XFl)的低限輸出端(C6)與第一大選模塊(Xl)的第ニ輸入端(R6)連接，第一大選模塊(Xl)的輸出端(C28)與功率偏差越限端連接，第一與門模塊(Yl)的輸出端(C12)與第一 PID調(diào)節(jié)模塊(PID-1)的開關量輸入TF端連接，所述的第ニ函數(shù)模塊(F2)的輸出端(C16)與第一 PID調(diào)節(jié)模塊(PID-I)的限幅輸入FF端連接，所述的第二模數(shù)轉換器(Z2)的輸出端(C13)與第四加法模塊(B4)的第二輸入端(R19)、第二PID調(diào)節(jié)模塊(PID-2)的測量輸入PV端連接，所述的第四加法模塊(B4)的輸出端(C14)與第二切換模塊(T2 )的第二輸入端(R21)連接，第二定值模塊(H2 )的輸出端(Cl I)與第二切換模塊(T2)的第一輸入端(R20)連接，所述的第二切換模塊(T2)的輸出端(C15)與第二函數(shù)模塊(F2)的輸入端(R23)連接，第一 PID調(diào)節(jié)模塊(PID-I)的輸出端(C9)與第三切換模塊(T3)的第一輸入端(R24)連接，第二 PID調(diào)節(jié)模塊(PID-2)的輸出端(C17)與第三切換模塊(T3)的第二輸入端(R25)連接，第二大選模塊(X2)的輸出端(C20)與第三切換模塊(T3)的第三輸入端(R26)連接，第二與門模塊(Y2)的輸出端(C18)與第二 PID調(diào)節(jié)模塊(PID-2)的開關量輸入TF端連接，所述的第三切換模塊(T3)的輸出端(C26)與模擬操作器(CZ)的輸入A端連接，第三模數(shù)轉換器(Z3)的輸出端(C21)與第四切換模塊(T4)的第一輸入端(R33)連接，所述的第四切換模塊(T4)的輸出端(C22)分別與第五加法模塊(B5)的輸入負端(R37)、模擬操縱器(CZ)的跟蹤輸入TR端連接，所述的模擬操作器(CZ)的輸出端(O)分別與第五加法模塊(B5)的第一輸入端(R36)和汽輪機負荷指令(C29)連接，所述的第五加法模塊(B5)的輸出端(C23)與第二限幅模塊(XF2)的輸入端(R38)連接，所述的第二限幅模塊(XF2)的高限輸出端(C24)與第三大選模塊(X3)的第一輸入端(R39)連接，所述的第ニ限幅模塊(XF2)的低限輸出端(C25)與第三大選模塊(X3)的第二輸入端(R40)連接，所述的第三大選模塊(X3)的輸出端(C31)與主汽門閥位偏差越限端連接，所述的模擬操作器(CZ)的輸出A端與汽輪機主控自動信號端(C30)連接，所述的第二非門模塊(N2)的輸出端(C27)與模擬操作器(CZ)的輸入TS端連接。
2.根據(jù)權利要求I所述的大型火電機組的汽機主控制系統(tǒng)，其特征在于，所述的發(fā)電機為大型汽輪機的發(fā)電機組。
專利摘要本實用新型公開了一種大型火電機組的汽機主控制系統(tǒng)，屬電站汽機的電路自動控制系統(tǒng)，解決了大型火電機組的快速負荷響應和穩(wěn)定控制的技術問題。包括PID模塊、A/D轉換器、發(fā)電機功率、主汽壓力和汽輪機主調(diào)節(jié)汽門閥位傳感器，采用分散控制系統(tǒng)中的函數(shù)模塊、模擬操作器、限幅模塊、大選模塊、加法模塊、定值模塊、切換模塊、調(diào)節(jié)模塊、“與”門模塊、“非”門模塊搭建成實時在線優(yōu)化電路，構成一個獨立的汽機主控制系統(tǒng)，解決了大型火電機組汽機主控制系統(tǒng)快速負荷響應和穩(wěn)定控制的技術問題，可提高機組的熱經(jīng)濟性指標和技術參數(shù)指標并達到節(jié)能減排的目的。本實用新型尤其適合300MW以上的大型火力發(fā)電機組。
文檔編號F01D19/00GK202483642SQ20122008074
公開日2012年10月10日 申請日期2012年3月6日 優(yōu)先權日2012年3月6日
發(fā)明者倪子俊 申請人:山西省電力公司電力科學研究院