在母管制蒸汽动力设备配置中，由多台锅炉向汽机供汽，汽机的负荷变化对于庞大的汽源来讲基本不影响供汽压力。但在单元制机组中，一台锅炉向一台汽机供汽，锅炉的能量储备将大大减少，汽机负荷变化直接影响到锅炉的运行；例如，在电网负荷改变时，汽机需要蒸汽量的变化完全由这台锅炉承担，锅炉本身反应的迟延使得调节过程中主蒸汽压力有较大的变化，压力的动态超调甚至会危及锅炉的安全运行。
对单元制机组来讲，从锅炉运行角度出发，要求限制汽机负荷变化的速度，特别是不希望负荷增加太快，以至主汽压下降速度过快，或汽压下降过多；但是从电网运行角度出发，又希望能尽快满足外负荷的需要。两者之间存在着矛盾。解决这一矛盾主要取决于对锅炉蓄热的利用，以及机炉协同调节使之密切配合，在可能的范围内最大限度地调动机组的内在潜力，尽量满足外负荷的要求。这样必须一反以往机炉分别独立控制的运行模式，有必要把机炉作为一个整体来考虑，也就是采用协调控制系统，即CCS(CoordinationControl System )对机炉实现统一控制。此时汽机及锅炉的控制系统都作为CCS系统的执行器，根据CCS下发的指令进行控制。
国内某电厂CCS操作画面
CCS控制系统一般有机炉协调控制、机跟炉（TF）以及炉跟机（BF）三种控制方式，来适应机组不同运行工况的需要。炉跟机由汽轮机调节负荷，锅炉调节压力。机跟炉一般用于带基本负荷的循环硫化床锅炉机组，由汽机调节压力，锅炉调节负荷。协调控制则是在汽机跟踪和锅炉跟踪的基础上，引入前馈、交叉、非线性控制，构成机炉二侧同时调节功率与压力的控制方式。它的控制策略的关键在于充分利用和补偿锅炉的动态蓄能，尽可能减少机炉二侧多变量的相互影响。机炉协调控制系统中，机炉的控制不再是分别单独控制，而是作为单元机组的综合控制。
这种方式的示意图如图1所示。当CCS接受到的功率指令变化后，例如增加，CCS的输出经锅炉调节器直接控制燃烧系统，随着燃烧强度的增加，主蒸汽压力升高。为维持主蒸汽压力，汽机控制系统接受CCS的输出指令开大调节阀保持主蒸汽压力不变。由进汽调节阀开度的增加，来满足功率指令增加的要求。这种控制方式，汽轮机调压的动态响应比锅炉快，主蒸汽压力变化比较小，但未利用锅炉的蓄热，而且因燃烧调节的迟滞对负荷响应比较慢，这对电力系统的频率和功率控制都是不够理想的，只适宜用于带固定负荷的机组。
这种控制方式用于滑压运行时，汽轮机调节阀开度保持不变，功率的改变只靠燃烧系统调节压力来保证，燃烧过程迟后的动态响应仍然存在。为了改善响应，有时采用前馈控制，当要求功率增加时，先将调节阀开大，利用锅炉的蓄热来响应功率的变化，待燃烧过程跟上时，再把汽机调节阀开度恢复到原先的开度。
二、 锅炉跟随汽机控制方式：
图2是锅炉跟随汽机控制方式的示意图。当汽轮发电机组按照功率指令改变负荷时，首先由汽轮机控制系统接受CCS的指令改变汽机进汽调节阀的开度，改变汽轮机进汽量，使发电机输出功率跟上功率指令。由于蒸汽流量的改变，引起主蒸汽压力的改变，锅炉燃烧将接受CCS的指令按其出口的主蒸汽压力来调节。使主蒸汽压力维持不变。作为燃烧控制的风量也同时进行调节。
这种方式是根据功率指令的变化，调节过程利用了锅炉的蓄热，使机组负荷跟随指令改变。如果锅炉出口压力变化尚在允许的范围内，则对电网负荷要求的响应速度是可以接受的。但当负荷变化幅度超过锅炉蓄热能力时，由于锅炉的燃烧过程过于滞后，蒸汽流量不能很快跟踪，因此主蒸汽压力变化较大。为了防止这种现象，汽机控制系统中的低汽压负荷限制回路（TPL）应参与工作，当主蒸汽压力低于一定值后，即自动按一定速率减负荷，来限制主蒸汽压力过大的变化。这种控制方式虽有利于电网的一次调频，但不能适应负荷变化幅度过大，对锅炉运行会带来的不利影响，尤其是直流锅炉。
三、 机炉协调控制方式：
机炉协调控制方式是机炉协调控制系统的一个主要的控制方式，如图3所示。它的控制策略，在于处理机组负荷适应性与运行稳定性之间的矛盾，吸取锅炉跟踪和汽机跟踪的各自优点。因此，协调控制的动态响应既具有锅炉跟踪的初始响应快，又具有汽机跟踪的稳定性。
当负荷定值信号变化时，通过机炉协调控制系统对锅炉和汽机分别发出改变负荷的指令，平行地改变锅炉的给水，燃料和汽机调节汽阀开度，同时还根据主蒸汽压力偏离的情况适当地限制汽机调节阀的开度和适当地加强对锅炉的调节作用。在调节结束时，机组的输出功率满足负荷变化的要求，主蒸汽压力恢复给定值。这样，就可以让主汽压在允许的范围内变化，充分利用锅炉的蓄热，使机组尽快地适应负荷变化的要求。由于汽压变化的范围不大，因而机组运行也比较稳定。
联系客服
