单元机组运行时，锅炉和汽轮发电机共同维持外部负荷的要求，也共同保证内部运行参数（主要是主蒸汽压力）稳定。因此，单元机组的输出功率与负荷要求是否一致，反映了机组与外部电网之间能量供求的平衡关系；而主蒸汽压力则反映了机组内部锅炉和汽轮发电机之间能量供求的平衡关系。也就是说，功率和主汽压力是单元机组协调控制的主要参数。由于锅炉和汽轮发电机的运行过程各有特点它们的动态特性存在很大差异，汽轮发电机的负荷响应快，锅炉负荷响应慢。因此，单元机组在进行负荷控制时，必须很好地协调机、炉两侧的控制操作，合理地保持好内外两个能量的供求平衡关系，以兼顾负荷响应性能和内部运行参数稳定。也就是说，要使单元机组对外有较快的功率响应和一定的调频能力，对内确保主蒸汽压力维持在允许范围内，这就是单元机组协调控制的任务。
二、协调控制的基本组成和功能
协调控制的基本组成包括负荷指令计算和机组运行方式管理两大部分。
负荷指令计算部分的主要作用是:对ads（automatic dispatch system）给出的负荷指令、运行人员设定的机组目标负荷、由电网频率偏差对机组负荷的修正、机组内部出现异常情况时对机组负荷的修正，进行选择并加以处理，使之转变为与当时机组设备状况及安全运行情况相适应的实际负荷指令（ald），作为输出电功率的给定值信号。
机组运行方式管理部分的主要作用是:根据机组运行条件及要求选择适当的机组运行方式，使锅炉主控制器和汽机主控制器在控制机组功率和主蒸汽压力时分别取用合适的调节方式，以产生锅炉主控指令和汽机主控指令。
三、负荷指令运算回路
负荷指令运算回路如图1。机组负荷指令的形成，首先是根据外部负荷变化要求来确定，＂目标负荷选择＂就是选择依据运行人员的负荷设定还是电网控制指令。当输入是一个阶跃变化的负荷指令时，通过速率限制器后输出的是一个以一定斜率变化的斜坡信号，斜率就是负荷变化的速率，它可以由运行人员根据负荷跟踪能力和运行要求人为设定。在机组重要辅机发生故障的情况下，选择不同的速率及目标值。＂负荷指令选择＂还负责在机组处于不同运行方式时负荷指令的切换跟踪，以使运行方式切换时无扰。如果要求机组对电网的频率偏差进行自动变负荷修正，负荷指令就要加上频率偏差修正，zui终输出经频率偏差修正后的指令。禁止负荷指令增blin（block inckease）、禁止负荷指令减blde （block deckease），是根据机组重要参数（燃料、送风、炉膛压力、给水）与指令偏差超过一定值时，或者调节设备己经达到极*产生的。
四、协调控制的运行方式
协调控制是指单元机组锅炉和汽机协调动作、控制机组的功率和主汽压力。当负荷指令改变时，机组主控制器并行地改变锅炉的燃烧率和汽机的进汽量，同时为了使主汽压力波动在合理的范围内，用汽压的变化来适当地限制汽机调门开度变化和适当加强锅炉的调节作用。在这种协调控制方式下，机组既能较快地响应负荷的变化，又能维持机组稳定运行。
当锅炉或汽机有一方受到限制，机组就不能在协调方式下运行。若锅炉侧运行正常，而机组的输出功率受到汽机的限制时，主控制器可以采用通过锅炉的调节来维持汽压稳定的运行方式，这就是锅炉跟随方式。若单元机组中汽机运行正常，机组的输出功率受到锅炉限制时，主控制器可以采用通过汽机的调节来维持汽压稳定的运行方式，这就是汽机跟随方式。
1.锅炉跟随方式（bf方式）
锅炉跟随方式是由汽机调节机组输出功率，锅炉调节汽压。当负荷改变时，先由汽机侧发出控制动作，由此引起主汽压力改变，再由锅炉跟随发出控制动作，因此称为锅炉跟随方式。原理图如图2。
在主控制器中，利用调门开度作为前馈控制，一方面补偿锅炉动态特性的延迟和惯性，加快响应，另一方面在变动负荷控制过程中起粗调作用，调节器只需对压力偏差稍加校正即＂细调＂，可使系统趋于稳定。这样在一定程度上避免了锅炉侧必须要等到主汽压力发生偏差后才进行调节的弱点，既可使控制质量大为提高，也可使控制过程缩短。锅炉跟随方式由于较好地利用了锅炉的蓄热而使电功率有较快的响应，因此对带变动负荷及电网调频有利。但是，由于其对主汽压力波动影响较大，对于蓄热能力较小的直流锅炉以及负荷变化较剧烈的场合，不宜采用。当机组的汽机部分调节受到限制，功率变动受到了限制，这时可以采用锅炉跟随方式，由锅炉维持主汽压力稳定，使机组较安全地运行。
2.汽机跟随方式（tf方式）
汽机跟随方式是由锅炉调节机组输出功率，汽机调节主汽压力。当负荷改变时，先由锅炉侧发出控制动作，待主汽压力改变后，再由汽机跟随发出控制动作，因此称为汽机跟随方式。原理图如图3。
汽机跟随方式中，由于主汽压力对调门开度改变反应很快，汽机主控制器可保证主汽压力变化很小，有利于机组运行的安全和稳定。但是负荷变化时由于没有利用机组的蓄热能力，电功率的改变要等到燃料、风量、给水等变化引起蒸发量、蓄能及主汽压力变化后才开始响应，有较大的延迟，因此负荷适应能力较差，不利于带变动负荷和参与电网调频。这种方式一般适用于带基本负荷的单元机组和蓄热能力较小的直流锅炉。当单元机组的锅炉部分调节受到限制、或者当机组发生runback或fcb（汽轮发电机故障或电网故障要求机组停机不停炉或带厂用电）时，为使机组安全运行而采用汽机跟随的运行方式。
3.协调运行方式
以上所述的两种控制方式，由于没有考虑锅炉和汽机动态特性上的差异和它们之间内在的相互关联性，因此在功率和汽压的控制性能万面存在顾此失彼的问题，如表1所示。
为了克服这些缺点，必须使锅炉和汽机协调动作，既能共同适应负荷的需要，又能共同保证内部参数的稳定。
（1）以锅炉跟随为基础的协调运行方式
原理图如图4。当负荷指令改变时，通过汽机主控制器的功率调节器输出，汽机调门动作，使功率迅速与目标负荷一致；同时锅炉侧通过负荷指令的前馈作用提前改变燃烧率及时补偿锅炉侧蓄能，锅炉调节器通过压力偏差修正锅炉燃烧率。当主汽压力偏差超过一定值后，作用于汽机侧，以防止过度利用锅炉蓄能，从而使主汽压力的动态变化减小。汽机主控带器不仅要保证功率与负荷指令一致，且协助锅炉较快地控制主汽压力的稳定。
从主汽压力偏差对汽机调门的限制作用可见，尽管这样可减缓主汽压力的急剧变化，但同时也减慢了输出电功率的响应速度，实质上是以降低功率响应性能为代价换取主汽压力控带质量的提高。在此意义上，协调的结果是兼顾了电功率和主汽压力两方面的控制质量。
（2）以汽机跟随为基础的协调运行方式
原理图如图5。当负荷指令改变时，锅炉侧在负荷指令前馈和反馈功率调节器作用下，锅炉主控制器输出改变，从而改变燃烧率；在锅炉燃烧延迟期间，作用在汽机侧的功率偏差信号立即使汽机调门动作，暂时利用蓄热能力使机组的输出功率迅速响应。蓄热量的变化导致主汽压力变化，这时一方面主汽压力的微分信号作用于锅炉主控制器，加快锅炉侧的响应，另一方面通过汽机侧的压力反馈调节器zui终使主汽压力恢复为给定值，由锅炉侧保证输出功率与负荷指令一致。
功率偏差作用在汽机侧，使汽机调门配合锅炉侧动作。由于暂时利用了蓄热能力，机组功率响应是加快了，但是主汽压力偏差也因此加大，实质上是以加大主汽压力动态偏差为代价换取功率响应的提高。
（3）直接能量平衡方式（deb方式、direct-energy-balance）
直接能量平衡方式（deb方式）的设计思想主要为:①体现机炉协调控制的原则，当出现负荷需求时，机炉并行参与控制功率和汽压；②以＂能量平衡＂的观点来设计协调控制系统。＂能量＂指单位时间内的能量，即＂功率＂。原理图如图6。
几个关键变量为:
① 汽机速度级压力p1。它代表进入汽机的蒸汽流量，亦即汽机的输入功率。
② 汽机调节阀有效开度p1/pt。汽机速度级压力与主汽压力比值pl/pt正比于调节阀开度，它只对阀门开度有反应，不受燃料量（内扰）的影响。pt为主汽压力。
③ 能量平衡信号（p1/pt）*psp。它代表汽机预期的输入功率，psp为主汽压定值。
④ 热量信号hr=p1+c（dpd/dt）。pd为汽包压力，c为锅炉蓄热系数。热量信号代表单位时间内燃料燃烧传给锅炉的热量。
⑤ 热量指令bd=（p1/pt）*psp+（p1/pt）*psp*k1*d（（p1/pt）*psp）/dt
热量指令由二部分组成。（p1/pt）*psp是bd的主体，稳态时pt=psp，（p1/pt）*psp等于p1，它代表汽机的即时功率；在过渡过程中，pt≠psp，（pl/pt）*psp等于未来达到稳定时的pl值，代表汽机的预期功率。（p1/pt）*psp*k1*d（（p1/pt）*psp）/dt代表由于汽机功率的变化在单位时间内锅炉所需补充的蓄热。
直接能量平衡方式的控制策略是:热量信号hr作为锅炉主控调节器的被调量，热量指令bd作为锅炉主控调节器的设定值，处于稳态时，调节器的被调量应等于设定值，即bd=hr；此外，各微分项为零。即:
hr=p1+c（dpd/dt）=p1 bd=（p1/pt）*psp+（p1/pt）*psp*kl*d（（p1/pt）*psp）/dt=（p1/pt）*psp
p1=（p1/pt）*psp，即pt=psp
以上设计的控制方案实质上是以锅炉跟随为基础的协调运行方式。
五、控制方式的改进
以上讨论的协调控制方式在理论上都可使锅炉和汽机协调动作，zui终控制主汽压力及功率信号稳定，但是要达到较理想的控制，均有优缺点。在调试期间工期短、任务艰巨的情况下，难以有充足的时间对参数进行*整定。下面介绍的控制方式结合了以上控制方案，参数容易整定，在国电宁夏石嘴山发电有限责任公司1号机组上已应用成功。该控制方案主要是在deb方式基础上改进的，原理图如图7。
在deb方式中，汽机侧原采用以速度级压力为前馈的串级控制，原理虽好，但参数难以整定，故在改进方案中取消了该功能。为了达到加快功率响应，可调整汽机侧调节器参数来解决。串级调节器参数设置不当，易出现积分饱和现象。增加主汽压力偏差作用于汽机功率调节回路，防止在功率改变时压力偏差过调。
在锅炉侧增加负荷指令前馈，是为了加快锅炉侧燃烧率变化。虽然速度级压力有前馈作用，但在需要功率快速响应时，速度级压力响应速度还是不够。从宁夏石嘴山发电有限公司1号机组的情况看，在稳定负荷工况下能满足运行要求；但*次负荷变动试验时，锅炉给煤量变化反映较慢，导致主汽压力波动（大于±0.6mpa），因此功率变化（20mw）也较慢。我们在锅炉主控回路中加上协调指令分量，直接作用于燃料主控回路，加快锅炉给煤量反映速度。经过改进后，在第二次负荷变动试验（15%mcr，3%mcr/min）过程中，主汽压力变动范围为士0.3mpa，达到国家规定的优良等级。
改进后，控带参数容易整定。锅炉侧在炉跟随方式下已经初步整定，负荷指令前馈系数也容易确定。汽机侧改为单级控制，参数也容易整定。建议以后的调试过程可尝试采用此种方式。
六、结论
从以上所述对控制方式的分析，结合新建机组在调试阶段工期短、任务大的情况下，建议bf方式采用deb方式中锅炉侧调节方案，tf方式采用主汽压力控制，ccs方式采用本文介绍的deb修改方案，结合机组的特性，整定出适合本机组的控制参数。