通常，火力发电厂中的锅炉和汽轮发电机组分别进行控制。通过汽轮机调节系统，使汽机蒸汽消耗能量与输送到电网的电能达到平衡;通过输入燃料量的改变，以维持锅炉输入热能与汽机消耗蒸汽能量的平衡。这种通过分别控制实现能量平衡的方式称为间接能量平衡，这种被动的平衡方式使得平衡过程的动态响应较慢。随着控制理论的完善，一种被称为直接能量平衡的协调控制理论得到大家的认可和广泛的应用。直接能量平衡的思想，是将锅炉和汽轮发电机组看作是一个整体，作为协调控制系统的一个调节对象。当电能需求变化时，首先将需求信号送到汽轮机控制系统，改变调门位置，利用锅炉的蓄能向电网输送所需的一部分能量;同时将能量需求信号送到锅炉燃料控制系统，绕过了锅炉各环节的动态响应，提前改变燃料量，实现能量需求的预平衡，然后通过调压系统进行二次调整，实现能量的最终平衡。这种平衡方式实现了能量平衡的快速响应。在W型液态排渣直流炉中，这种控制方式能够很好地解决煤水配比和煤风配比在时间上的先后问题。在供热机组的控制中，不宜把供热部分的能量折算成相应的电能来对锅炉和汽机同时进行调整，这样容易引起系统的不稳定。比较好的办法是，直接把由于供热引起的电负荷和机前压力的变化作为汽机的内扰，系统根据电负荷的变化和机前压力的变化直接控制锅炉燃料量和的汽轮机调门大小:这样能更快和更稳定地消除由于供热对系统带来的影响。
本文从以下四个方面介绍W型液态排渣直流炉供热机组的直接能量平衡协调控制方案。
一、负荷指令处理
负荷指令处理回路见图1，它主要完成以下一些功能:
●目标负荷设定;
●一次调频;
●高低负荷设定及限幅;
●升降负荷速率限制;
●负荷闭锁增减;
●负荷指令保持/进行选择;
●辅机跳闸RB情况下的负荷自动设定。
目标负荷M/A站的主要功能是实现AGC方式和协调方式的切换，即在AGC方式下接受中调来的负荷指令信号，或机组协调级方式下的目标负荷给定。
目标负荷速率和上下限幅:负荷速率由运行人员在操作画面上通过速率设定器进行设定，但是上限不能超过机组额定负荷的105%，下限不能低于锅炉稳定运行的低限。目标负荷限幅上、下限:由运行人员在操作画面上设定。发生RB时，负荷下限值是向下浮动的，跟踪实际负荷与下限设定两者中的小值。
负荷指令保持/进行选择:在协调方式下，每进行一次目标负荷调整时，要进行负荷"进行/保持"确认，确认后目标负荷进入"进行"方式，当目标负荷升降到位时，自动切换到"保持"状态。
在AGC方式下，由运行人员手动选择"进行"方式。在协调方式下，运行人员在负荷变化过程中可随时根据实际运行情况进行"进行/保持"方式切换。在非协调方式下，"进行/保持"不起作用，实际负荷指令自动跟踪实际负荷。
一次调频功能是机组的必备功能，并且不能随意投切，电调机组无论在何种方式下运行都必须参与一次调频。DEH一般是将一次调频信号直接叠加在调速汽门指令上。在AGC或协调方式下，由DCS和DEH共同完成一次调频的功能，这样既保证了一次调频的速度，又保证了机组参与一次调频的持续性。
二、锅炉主控制器
锅炉主控制器回路见图2。炉主控器有两个PID调节器，一个炉主控M/A站。这两个调节器分别是BF压力调节器和CTF的功率调节器。
BF压力调节器在BF方式下工作，它接受机前压力定值和机前压力信号，调节器输出为炉主控指令。为加快炉侧调节速度，减少压力偏差，引入机侧能量信号Po*Pl/PT作为前馈。
在CTF协调方式下，CTF的功率调节器工作，功率偏差信号经PID运算后作为炉主控指令。为加快负荷响应速度，引入负荷指令信号作为前馈，并经动态处理加快调节。为保证负荷变化过程具有较快的响应速度，稳态具有良好的克服扰动能力，采用变参数控制技术。为克服锅炉初始响应速度慢的缺点，增加了预加煤处理回路。同时，机侧部分参与功率调节，即在满足机组参数稳定的基础上，牺牲有限的压力性能指标，利用锅炉蓄热提高负荷响速度。引入功率指令作前馈，增减负荷时预先开大关小汽机调门。
三、汽机主控制器
汽机主控器回路见图3。汽机主控器有三个PID调节器，一个汽机主控M/A站。这三个调节器分别是TF压力调节器、CTF的压力调节器和 RB压力调节器。
TF压力调节器在TF方式下工作，它接受机前压力定值和机前压力信号，调节器输出为机主控指令。它是一个典型的单回路调节系统。在CTF协调方式下，CTF的压力调节器工作，压力偏差信号经PID运算后，作为机主控指令。为加快负荷响应速度，CTF压力调节器引入功率偏差信号，校正压力定值信号，这样可以提高负荷的初始响应速度。
根据锅炉主控制器和汽机主控制器的不同投运方式，可以分成以下几种控制方式:
●ASE方式:即基本方式，机炉全手动。
●方式:即机跟炉方式，机自动调压，炉手动调功。
●方式:即炉跟机方式，机手动调功，炉自动调压。
●CBF方式:即以炉跟机为基础的协调控制方式，机炉自动，协调调功、调压。
●CTF方式:即以机跟炉为基础的协调控制方式，机炉自动，协调调功、调压。
四、协调时RB情况下的控制
1.RB的类型
根据不同的机组类型有不同的情况，但是以下几种是基本的。
●风机类和空预RB，风机包括送风机、引风机、一次风机;
●给水泵RB;
●制粉系统类，根据情况还可分为跳一套、两套制粉系统或更多。
2.RB在不同控制方式下的动作情况
DEH方式:当DEH在就地(未接受CCS的高调门指令信号)时，CCS发送发生RB类型的指令到DEH,DEH根据RB类型按照指定速率、幅值直接控制高调门开度。
CCS方式:当DEH在远方(高调门开度指令直接接受CCS来的开度信号)时，为CCS方式，又分调压方式和高调门方式。
调压方式:发生RB时，切除锅炉主控自动，联投TF。
高调门方式:发生RB时，切除锅炉主控自动，强制汽机主控按照指定速率、幅值直接控制高调门。
RB发生前机组处在协调方式下时，其机组目标负荷根据辅机的出力来决定。辅机的出力是预先设定在程序中的。当发生RB时，机组目标负荷自动切换到相应的值，直到机组的实际负荷降到目标负荷时，整个RB过程才结束。在整个RB的过程中随时可以人工干预。有的机组在发生RB时不切除CCS，而是采用专用PID回路来加强整个RB过程的调节作用。但是，在W型直流炉中这种方式效果不是很好，有以下一些原因。第一是W型炉的燃烧区非常短，一旦燃料大幅度减少，对整个系统的扰动是很大的，水和风必须迅速的配合;第二是直流炉没有汽包，锅炉的蓄热能力很小，当RB发生时进入汽机的蒸汽流量迅速减少，机前压力难以维持。在W型直流炉发生RB的情况下，最好是直接由协调方式进入TF方式，保证机前压力不至于过低。
五、结论
W型液态排渣直流炉供热机组的协调控制方案比较复杂。首先，W型锅炉的燃烧器一般都是下喷式的，火焰是向下俯冲然后再向上形成w型的火焰，火焰中心的位置对锅炉受热面的影响非常大。其次，直流炉的蓄热能力比汽包炉小得多，在负荷增加的过程中对燃料要加强控制，在负荷减小的过程中燃料控制要减弱。在大型供热机组中，由于热负荷的变化很大，对机组的扰动也很大，而且热负荷的整个回路一般都是很庞大的，所以热负荷的每一次变化对机组的影响将持续一个相当长的时间。所有这些都是在协调系统的设计过程中要注意的。
