一、系統概況
　　
　　華能銅川電廠2*600MW機組鍋爐為哈爾濱鍋爐廠有限公司制造的亞臨界參數、一次中間再熱、單爐膛、四角切圓燃燒方式、平衡通風、固態(tài)排渣、全鋼架懸吊結構、全露天布置汽包爐，配東方汽輪機廠制造的一次中間再熱、單軸、三缸四排汽、直接空冷汽輪機。機組控制系統采用美國西屋公司研制的OvationDCS,其包括數據采集系統（DAS）、爐膛安全監(jiān)控系統（FSSS）、模擬量控制系統（MCS）、順序控制系統（SCS）、數字式電液控制系統（DEH）、汽輪機緊急跳閘系統（ETS）、電氣控制系統（ECS）等。機組協調控制系統采用以鍋爐跟蹤方式為基礎的常規(guī)設計方案，其主要包括負荷指令處理回路、壓力指令處理回路、鍋爐主控制器、汽輪機主控制器等，為了提高機組負荷調節(jié)品質，取消了常規(guī)協調控制系統設計中的壓力拉回回路。鍋爐主控制器以直接能量平衡信號作為前饋信號。
　　
　　二、控制策略
　　
　　機組協調控制（UCC）系統是根據單元機組的負荷控制特點，為解決負荷控制中的內（機組內部鍋爐和汽輪機之間）、外（機組與外部電網之間）能量供求平衡關系提出的一種控制策略。它使鍋爐和汽輪機同時按照電網負荷需求指令和內部主要運行參數的偏差進行協調控制，以保證單元機組對外具有較快的功率響應速度和一定的調頻能力，對內具有將主蒸汽壓力偏差維持在允許范圍內的能力。
　　
　　（1）在協調控制系統中采用能量平衡信號作為前饋，采用能量平衡信號（當前汽輪機對鍋爐的能量需求量）Pl/Pt/Ps,（Pl為汽輪機第1級后的蒸汽壓力，Pt為機前壓力,Ps為過熱蒸汽壓力設定值）取代傳統協調控制系統中的功率給定信號（圖1）。其中，P1/Pt，與汽輪機調節(jié)閥的開度成正比，所以Pl/Pt，反映了汽輪機調節(jié)閥的開度，Pl/Pt/Ps，反映了汽輪機輸人能量。能量平衡信號是一個自校準的信號，P1與輸人至汽輪機的能量成近似比例關系，從而Pl與機組輸出的實發(fā)功率近似為比例關系。由于鍋爐制粉、燃燒和傳熱過程滯后，在負荷變化過程中P1受到影響。當Pt下降后，該能量平衡信號將增加，以補償鍋爐蓄能的流失。隨著丸逐漸趨于設定值，鍋爐的輸人能量與輸出能量達到平衡。
　　
　　（2）鍋爐主控燃料調節(jié)指令保持鍋爐熱量輸出與汽輪機熱量消耗的動態(tài)平衡。鍋爐主控PID的過程變量（PV）輸人信號為主蒸汽壓力，設定值（SP）輸人信號為主蒸汽壓力設定值，PID設計為比例積分調節(jié)功能。為了調試方便，將PV和SP輸人信號偏差的微分作用與PID模塊分開并單獨處理，其輸出與PID的輸出相加。對鍋爐主控指令起主要作用的能量平衡前饋信號進行P+PD處理，以使其及時、快速地響應機組負荷以及燃燒工況的變化，保證前饋信號能夠較準確地保持鍋爐燃燒和機組負荷之間的能量平衡。與前饋信號相比，PID的比例積分作用只起到補充和后續(xù)調節(jié)作用，因此其參數設計相對較小。利用PID調節(jié)作用，輔助燃燒調整起到減小偏差的作用。調試時應避免過度依靠PID的比例積分作用，減小調節(jié)指令的反復波動。前饋信號加PID的共同作用，既提高了鍋爐對負荷的快速響應能力，又保證鍋爐的穩(wěn)定燃燒。
　　
　　（3）汽輪機主控調節(jié)汽輪機蒸汽流量，保證正常情況下機組負荷按照電網負荷指令變化。機組負荷設定值與實際機組負荷偏差信號送到PID進行比例、積分運算。
　　
　　三、協調控制系統優(yōu)化
　　
　　機組的負荷指令經過限制處理后，分別輸人鍋爐主控制器和汽輪機主控制器。由于DEH制造廠已對閥門的流量特性進行了準確量化，所以只需整定汽輪機主控PID的比例、積分參數。但是，鍋爐主蒸汽壓力的控制出現了較大滯后，其原因是直接能量平衡信號在機、爐能量出現不平衡后起作用，鍋爐主控PID在主蒸汽壓力測量值與其設定值出現偏差時起作用對此，將機組負荷指令進行微分處理后得到負荷預估信號直接疊加到鍋爐蒸汽壓力控制回路，作為直接能量平衡前饋信號。優(yōu)化后的協調控制系統鍋爐主控制器見圖1。　　
　　負荷預估信號是指負荷設定值（LDCSP）發(fā)生改變后（手動或自動發(fā)電（AGC）指令改變）對其進行微分處理，并采用負荷增、減開關（圖1中SELRATE）控制負荷指令的微分生成量，再由負荷升速率（LDCRATE）進行修正。這樣，鍋爐主控制器的前饋信號就變成直接能量平衡和負荷預估2個信號。當要求負荷變化時，汽輪機主控得到一個經過幅度變化限制的指令，鍋爐側得到一個幅度變化瞬時被放大的指令，從l而消除鍋爐主蒸汽壓力控制的滯后。負荷預估信號題個動態(tài)信號，在負荷變化的起始階段起輔助作用，能夠提高機組快速響應負荷變化的能力，不影響控制的穩(wěn)定性。
　　
　　四、動態(tài)試驗
　　
　　協調控制系統投人協調控制方式并處于AGC模式，負荷變化速率為10MW/min，機組負荷由500MW降至400MW，試驗結果見表1。　　
　　協調控制系統投人協調控制方式并處于AGC模式，負荷變化速率為10MW/min，機組負荷由400MW升至550MW，試驗結果見表2。　　
　　由表1、表2可見，具有負荷預估信號的機組協調控制系統負荷適應能力強，響應速度快，各主要運行參數穩(wěn)定。