（火电厂）多种协调控制策略的仿真及其比较研究【字数：10363】
本文的研究对象为单元机组协调控制系统。其中对协调控制系统的概念、特点、任务以及基本原则进行了较为简要地介绍。另外还通过协调控制系统的原理图对此系统的分类进行了介绍。通过对协调控制系统的基本原理进行研究发现，此系统具有两个输入端和两个输出端，再结合了大胆的猜想，把协调控制系统分为炉内燃烧与传热过程、管道传递过程、汽轮机做功过程这三大部分，使本文呈现出的数学模型更加简洁明了。对当今社会下典型的单元机组协调控制系统的机理进行分析并运用MATLAB软件中的SIMULINK进行实验仿真，并将在压力定值和功率定值扰动下的输出仿真曲线呈现在本文中。
目录
1.协调控制系统的观念与未来 1
1.1协调控制系统的观念 1
1.2协调控制系统的任务 1
1.3协调控制系统的特征 2
1.4协调控制系统的基本原则 2
2.协调控制系统的负荷控制方式 4
2.1机炉分别控制方式 4
2.1.1锅炉跟随方式 4
2.1.2汽轮机跟随方式 5
2.2机炉协调控制方式 5
3.负荷控制方式的研究 7
3.1协调控制系统的动态特性 7
3.2协调控制系统数学模型分析 7
3.3 对协调控制系统数学模型分析的意义 7
3.4协调控制系统数学模型建立 7
3.4.1炉内燃烧与传热过程 9
3.4.2汽包传热管道传热过程 10
3.4.3汽轮机做功过程 11
4.协调控制系统的仿真 15
4.1仿真提出的意义 15
4.2协调控制系统的选取 15
4.3 协调控制系统的仿真 15
4.3.1 以锅炉跟随为基础的协调控制方式的仿真方案 15
4.3.2仿真 17
4.3.3以汽轮机跟随为基础的协调控制方式的仿真方案 21
4.3.4 仿真 23
结论 28
致谢 30
参考文献 31
1.协调控制系统的观念与未来
1.1 协调控制系统的观念
在近几年中 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: &351916072&
，我国经济发展越来越好，居民的生活水平也随之提高，而电能又是与其密切相关的一个因素，因此随之而来的便是发电量以及用电量的大幅上涨。据国家近三年发布的发电总量数据统计，2016年全年的发电总量为248163.52亿千瓦时，比去年增长2.5%，2017年比2016年增长5.9%，2018年比2017年增长8.5%。另外由于科学技术的不断进步，电力结构也发生了一些变化，核能发电、水能发电、风能发电等新兴能源的发电量在总发电量中占的比重也在逐年增加。但目前我国的主力发电方式还是火力发电，据数据显示，2018年火力发电量占总发电量的73.23%，这足以证明火力发电的地位仍未动摇。在用电量如此巨大，火力发电又在整个发电界有着如此重要地位的现在，传统的自动控制系统已经无法满足日益上涨的用电量了，为此需要一种更加便利、高效的单元机组。为此，可以将汽轮机和锅炉看成一个整体，对这个整体进行协调控制。
而CCS系统就是这样的一个系统，它也称作为单元机组协调控制系统，它是把汽轮机以及锅炉的控制器作为一个整体来看，进而对这个整体发号施令。而它的诞生是在汽轮机和锅炉分别作为一个独立的控制系统的基础上建立起来的，是现在火电厂运用最广泛的一种控制方式。在以前，普通的汽轮机和锅炉只能一对一的进行控制，且结构简单，功能单一，不能很好地应对各种的突发情况。而协调控制系统却很好地解决了这一问题，为我们的生活提供了保障。
单元机组协调控制系统也可以理解为由两大部分组成，这两部分共同对机组进行控制的控制系统。整个系统的核心部分是由锅炉和汽轮机控制器组成的机炉控制器，而在锅炉中的一些变量的控制系统和控制汽机功率的控制系统则是另外一部分。核心部分的控制系统产生的信号可以控制锅炉和汽轮机的变化，而另外一部分则是辅佐核心部分控制系统发出的信号，使机炉完成相应的变化。
1.2协调控制系统的任务
（1）接受电网负荷需求信号，能自发进行控制也能由值班室的工作人员进行手动控制，同时能及时响应信号并采取相应的措施。
（2）机炉协调运行时，如果机组功率不稳定，能实现负荷的迫升、迫降，使整台机组不会因局部故障而全面停止工作，以保持需要保持其稳定工作。
（3）保持协调控制系统中子控制系统的的稳定性。
（4）协调控制系统能非常严密地根据机组的运行要求变换对机组的控制方式。
结合上述各项任务来看，单元机组协调控制系统在当今的电力发展领域有着举足轻重的地位。该控制系统把安全监测，自动控制，高效节能等特点融为一体，有利于对机组进行控制。
1.3协调控制系统的特征
不确定性
在协调控制系统的被控对象中有着许多相互制衡的变量，如机器随时间的推移所产生的变化、水质的变化、吹灰的控制等，所以在理论的基础上还要解决许多实际问题，也就是所说的不确定性。
不对称性
不对称性是因复杂的协调控制系统以及锅炉侧的延迟，干扰影响了响应速度，使锅炉控制器的控制变得非常困难。
全过程
全过程既是一个特点，也是一个状态，即是说电力生产是不分昼夜的，这也意味着协调控制系统也是需要二十四小时地不间断工作。
结构性
在火电厂的各种复杂环境中，协调控制系统是借助了各种数据之间的关系以及“前馈”、“反馈”这种结构方式才得以运行，而不是单纯的靠数学公式来进行控制。
模糊判断能力
协调控制系统在理论上是按“实际需要能量”控制，但在实际情况下，控制系统不仅要按“实际需要能量”控制，也必须要按“可能需要能量”控制，这样才能做到真正的控制。
1.4协调控制系统的基本原则
如果单靠锅炉燃烧率来改变输出电功率，那是具有一定的延迟和惯性的，这将不能使锅炉控制器对负荷变化迅速做出反应。但是如果利用汽轮机的进汽调节阀则可以储存或释放锅炉的部分能量，从而使控制器迅速对负荷变化做出反应。所以在锅炉放热的同时加大汽轮机调门的开度使机前压力在可控制的范围内就可以使锅炉的响应更加迅速，同时加大锅炉的进料量，进风量并充分燃烧，弥补刚才失去的热能，使锅炉恢复初始状态，整个机组重新处于一个平衡状态。
目录
1.协调控制系统的观念与未来 1
1.1协调控制系统的观念 1
1.2协调控制系统的任务 1
1.3协调控制系统的特征 2
1.4协调控制系统的基本原则 2
2.协调控制系统的负荷控制方式 4
2.1机炉分别控制方式 4
2.1.1锅炉跟随方式 4
2.1.2汽轮机跟随方式 5
2.2机炉协调控制方式 5
3.负荷控制方式的研究 7
3.1协调控制系统的动态特性 7
3.2协调控制系统数学模型分析 7
3.3 对协调控制系统数学模型分析的意义 7
3.4协调控制系统数学模型建立 7
3.4.1炉内燃烧与传热过程 9
3.4.2汽包传热管道传热过程 10
3.4.3汽轮机做功过程 11
4.协调控制系统的仿真 15
4.1仿真提出的意义 15
4.2协调控制系统的选取 15
4.3 协调控制系统的仿真 15
4.3.1 以锅炉跟随为基础的协调控制方式的仿真方案 15
4.3.2仿真 17
4.3.3以汽轮机跟随为基础的协调控制方式的仿真方案 21
4.3.4 仿真 23
结论 28
致谢 30
参考文献 31
1.协调控制系统的观念与未来
1.1 协调控制系统的观念
在近几年中 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: &351916072&
，我国经济发展越来越好，居民的生活水平也随之提高，而电能又是与其密切相关的一个因素，因此随之而来的便是发电量以及用电量的大幅上涨。据国家近三年发布的发电总量数据统计，2016年全年的发电总量为248163.52亿千瓦时，比去年增长2.5%，2017年比2016年增长5.9%，2018年比2017年增长8.5%。另外由于科学技术的不断进步，电力结构也发生了一些变化，核能发电、水能发电、风能发电等新兴能源的发电量在总发电量中占的比重也在逐年增加。但目前我国的主力发电方式还是火力发电，据数据显示，2018年火力发电量占总发电量的73.23%，这足以证明火力发电的地位仍未动摇。在用电量如此巨大，火力发电又在整个发电界有着如此重要地位的现在，传统的自动控制系统已经无法满足日益上涨的用电量了，为此需要一种更加便利、高效的单元机组。为此，可以将汽轮机和锅炉看成一个整体，对这个整体进行协调控制。
而CCS系统就是这样的一个系统，它也称作为单元机组协调控制系统，它是把汽轮机以及锅炉的控制器作为一个整体来看，进而对这个整体发号施令。而它的诞生是在汽轮机和锅炉分别作为一个独立的控制系统的基础上建立起来的，是现在火电厂运用最广泛的一种控制方式。在以前，普通的汽轮机和锅炉只能一对一的进行控制，且结构简单，功能单一，不能很好地应对各种的突发情况。而协调控制系统却很好地解决了这一问题，为我们的生活提供了保障。
单元机组协调控制系统也可以理解为由两大部分组成，这两部分共同对机组进行控制的控制系统。整个系统的核心部分是由锅炉和汽轮机控制器组成的机炉控制器，而在锅炉中的一些变量的控制系统和控制汽机功率的控制系统则是另外一部分。核心部分的控制系统产生的信号可以控制锅炉和汽轮机的变化，而另外一部分则是辅佐核心部分控制系统发出的信号，使机炉完成相应的变化。
1.2协调控制系统的任务
（1）接受电网负荷需求信号，能自发进行控制也能由值班室的工作人员进行手动控制，同时能及时响应信号并采取相应的措施。
（2）机炉协调运行时，如果机组功率不稳定，能实现负荷的迫升、迫降，使整台机组不会因局部故障而全面停止工作，以保持需要保持其稳定工作。
（3）保持协调控制系统中子控制系统的的稳定性。
（4）协调控制系统能非常严密地根据机组的运行要求变换对机组的控制方式。
结合上述各项任务来看，单元机组协调控制系统在当今的电力发展领域有着举足轻重的地位。该控制系统把安全监测，自动控制，高效节能等特点融为一体，有利于对机组进行控制。
1.3协调控制系统的特征
不确定性
在协调控制系统的被控对象中有着许多相互制衡的变量，如机器随时间的推移所产生的变化、水质的变化、吹灰的控制等，所以在理论的基础上还要解决许多实际问题，也就是所说的不确定性。
不对称性
不对称性是因复杂的协调控制系统以及锅炉侧的延迟，干扰影响了响应速度，使锅炉控制器的控制变得非常困难。
全过程
全过程既是一个特点，也是一个状态，即是说电力生产是不分昼夜的，这也意味着协调控制系统也是需要二十四小时地不间断工作。
结构性
在火电厂的各种复杂环境中，协调控制系统是借助了各种数据之间的关系以及“前馈”、“反馈”这种结构方式才得以运行，而不是单纯的靠数学公式来进行控制。
模糊判断能力
协调控制系统在理论上是按“实际需要能量”控制，但在实际情况下，控制系统不仅要按“实际需要能量”控制，也必须要按“可能需要能量”控制，这样才能做到真正的控制。
1.4协调控制系统的基本原则
如果单靠锅炉燃烧率来改变输出电功率，那是具有一定的延迟和惯性的，这将不能使锅炉控制器对负荷变化迅速做出反应。但是如果利用汽轮机的进汽调节阀则可以储存或释放锅炉的部分能量，从而使控制器迅速对负荷变化做出反应。所以在锅炉放热的同时加大汽轮机调门的开度使机前压力在可控制的范围内就可以使锅炉的响应更加迅速，同时加大锅炉的进料量，进风量并充分燃烧，弥补刚才失去的热能，使锅炉恢复初始状态，整个机组重新处于一个平衡状态。
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