機組自啟停APS系統(tǒng)說明

1、專題十、機組自啟停APS系統(tǒng)專題十、機組自啟停APS系統(tǒng)專題機組自啟?？刂葡到y(tǒng)APS是熱工自動化技術(shù)的最新發(fā)展方向之一。APS是實現(xiàn)機組啟動和停止過程自動化的系統(tǒng)，其優(yōu)勢在于可以提高機組啟停的正確性、規(guī)范性，大大減輕運行人員的工作強度，縮短機組啟停時間，從整體上提高機組的自動化水平。FOXBORO公司根據(jù)應(yīng)用經(jīng)驗，做如下說明：APS功能設(shè)計APS功能包括機組自動啟動與自動停止。其中自動啟動有冷態(tài)、溫態(tài)、熱態(tài)和極熱態(tài)四種啟動方式，對于汽機來說，其區(qū)別主要在于汽輪機自動開始沖轉(zhuǎn)時對主蒸汽參數(shù)的要求不同，因而汽輪機沖轉(zhuǎn)前鍋爐升壓時間不同。l 冷態(tài)方式： 第一級金屬溫度£120l 溫態(tài)方式：

2、 第二級金屬溫度>120，且£300l 熱態(tài)方式： 第一級金屬溫度>300，且£380l 極熱態(tài)方式： 第一級金屬溫度>380對于鍋爐來說，區(qū)分以上4種啟動方式，主要由汽包壁溫、汽包壓力和停爐時間來決定。四種啟動方式都可分為九步，每步設(shè)計為1個斷點。只有在前一步完成的條件下，通過所提供的按鈕確認啟動下一步，APS才會開始下一步，在每一步的執(zhí)行過程中，均設(shè)計“GO/HOLD”邏輯，這九步為：1） 啟動準備2） 汽機抽真空3） 鍋爐初始清洗4） 鍋爐冷態(tài)清洗5） 鍋爐點火6） 熱態(tài)清洗7） 汽機沖轉(zhuǎn)8） 并網(wǎng)、帶初負荷9） 升至目標負荷（40BMCR）第九個斷

3、點即加負荷斷點中進行到由APS設(shè)定負荷指令為40%MCR并實現(xiàn)后，發(fā)出由CCS進行負荷控制并投入?yún)f(xié)調(diào)方式的命令，斷點完成后，APS退出，此時機組的啟動已完成，機組負荷由CCS系統(tǒng)控制升至操作員的設(shè)定值或由中調(diào)（AGC）給出的設(shè)定值方式。為了適應(yīng)隨后整個生產(chǎn)過程的全程自動控制，CCS必須能根據(jù)負荷指令要求自動地投切燃燒器，適應(yīng)不同的負荷要求。投入APS前，必須具備啟動允許條件，如鍋爐加藥系統(tǒng)、汽水采樣系統(tǒng)、鍋爐排污系統(tǒng)、灰處理系統(tǒng)、鍋爐補水系統(tǒng)具備投入條件，凝結(jié)水、給水系統(tǒng)上水，循環(huán)水系統(tǒng)上水，開閉式冷卻水系統(tǒng)上水、壓縮空氣系統(tǒng)、化學精處理系統(tǒng)、凝汽器膠球清洗系統(tǒng)、凝汽器銅管造膜系統(tǒng)具備投入條件

4、，啟動密封油系統(tǒng)，發(fā)電機充氫等已準備好。機組自動停止也可設(shè)6步，也設(shè)計“GO/HOLD”邏輯，這6步分別為： 減負荷 最小負荷 解列 汽機跳閘 真空破壞及燃燒器退出 停爐 APS結(jié)構(gòu)實現(xiàn)機組級自啟/停要通過一個漸進的過程來實現(xiàn)。如何在較短時間內(nèi)不但較高水平地完成DCS各個功能，又能實現(xiàn)APS功能且不影響DCS其它功能的實現(xiàn)，APS的結(jié)構(gòu)方案成了關(guān)鍵。機組級自啟停（APS）采用多層級功能組結(jié)構(gòu)，最高層為機組級自啟停功能組。這樣做不但使APS對下層DCS功能的影響較小，而且還可以把APS拆開分步試投。APS對電廠的控制是應(yīng)用電廠常規(guī)控制系統(tǒng)與上層控制邏輯共同實現(xiàn)的。常規(guī)控制系統(tǒng)是指：閉環(huán)控制系統(tǒng)（

5、MCS/CCS）、鍋爐爐膛安全監(jiān)視系統(tǒng)（FSSS）、順序控制系統(tǒng)（SCS）、數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)（DAS）、給水泵汽輪機數(shù)字電液調(diào)節(jié)系統(tǒng)（MEH）、汽輪機旁路控制系統(tǒng)（BPC）；給水全程控制系統(tǒng)；汽輪機數(shù)字電液控制系統(tǒng)（DEH）及電氣控制部分（ECS）等。在沒有投入APS的情況下，常規(guī)控制系統(tǒng)獨立于APS實現(xiàn)對電廠的控制；在APS投入時，常規(guī)控制系統(tǒng)給APS提供支持，實現(xiàn)對電廠的自動啟/?？刂?。機組自啟停系統(tǒng)可分為三層：第一層為操作管理邏輯，其作用為選擇和判斷APS是否投入，是選擇啟動模式還是停止模式，選擇哪個斷點及判斷該斷點允許進行條件是否成立。如果條件成立則產(chǎn)生一信號使斷點進行。可以直接選擇最后一

6、斷點（如升負荷斷點），其產(chǎn)生的指令會判斷前面的五個斷點是否已完成，如沒有完成則先啟動最前面的未完成斷點，具有判斷選擇斷點功能，從而實現(xiàn)機組的整機啟動。第二層為步進程序，是APS的構(gòu)成核心內(nèi)容，每個斷點都具有邏輯結(jié)構(gòu)大致相同的步進程序，步進程序結(jié)構(gòu)分為允許條件判斷（與門），步復位條件產(chǎn)生（或門）及步進計時。當該斷點啟動命令發(fā)出而且該斷點無結(jié)束信號，則步進程序開始進行，每一步需確認條件是否成立，當該步開始進行時同時使上一步復位。如果發(fā)生步進時間超時，則發(fā)出該斷點不正常的報警。第三層為各步進行產(chǎn)生的指令。指令送到各個順序控制功能組實現(xiàn)各個功能組的啟動/停止，各個組啟動/停止完畢后，均返回一完畢信號到

7、APS。APS的自動啟動和自動停止功能結(jié)構(gòu)初步可按下圖1和圖2所示：各功能組及子功能組APS的投入主要依靠各功能組來實現(xiàn)，APS系統(tǒng)相當于機組啟停信息控制中心，按規(guī)定好的程序發(fā)出各個設(shè)備系統(tǒng)啟動的命令，由各個系統(tǒng)相互協(xié)調(diào)共同完成：l SCS鍋爐/汽機順序控制系統(tǒng)l MCS/CCS機組自動控制系統(tǒng)l FSSS鍋爐爐膛安全監(jiān)視系統(tǒng)l DEH數(shù)字電液調(diào)節(jié)系統(tǒng)l MEH給水泵汽輪機數(shù)字電液調(diào)節(jié)系統(tǒng)l BPC汽輪機旁路控制系統(tǒng)l 其它控制系統(tǒng)（AVR電壓自動調(diào)節(jié)系統(tǒng)）APS能否全面投入運行的關(guān)鍵是各個控制子系統(tǒng)的自動投入情況，其中鍋爐、汽機順序控制系統(tǒng)、鍋爐爐膛安全監(jiān)視系統(tǒng)（FSSS）和機組閉環(huán)自動控制

8、系統(tǒng)CCS的投入情況最為關(guān)鍵。APS設(shè)計要靈活，在操作員站的APS操作畫面上可以進行整機的自動啟、停操作，也可以進行單獨斷點的自動進行操作。在機組啟、停運行操作中，如果APS在退出狀態(tài)下，也可以使用APS的操作畫面很方便的按設(shè)定好的步驟，直接對某一功能組進行順控操作，當該功能組中某一設(shè)備不能投自動時，可以立即調(diào)出該設(shè)備的操作站進行手動操作，以滿足該功能繼續(xù)執(zhí)行。 SCS系統(tǒng)與APS系統(tǒng)的接口關(guān)系SCS系統(tǒng)采用多層次的結(jié)構(gòu)，分為功能組級、子功能組級和設(shè)備控制級等，從結(jié)構(gòu)上來看，APS實現(xiàn)上也是SCS系統(tǒng)的一個功能組，SCS是APS的一個子功能組。SCS系統(tǒng)是構(gòu)成APS系統(tǒng)的核心部分，SCS系統(tǒng)的

9、成功投運是APS系統(tǒng)投運的關(guān)鍵所在，設(shè)計完善合理的SCS系統(tǒng)是APS投運最主要基礎(chǔ)。在APS的各斷點，SCS系統(tǒng)以功能組級、子功能組級和設(shè)備級的控制方式接受APS的控制指令，完成設(shè)備的啟停。機組啟動預備機組啟動預備是APS啟動的第一個斷點，是機組采取APS啟動的開始，初步設(shè)計如下的SCS功能子組：(a) 循環(huán)水子組，(b) 凝結(jié)水子組，(c) 低壓抽汽子組，(d) 高壓抽汽子組，(e) 給水子組，(f) 爐水循環(huán)子組，(g) 鍋爐疏水及排汽組，(h) 燃油子組等。要選擇該斷點，需要滿足以下條件（待進一步討論。以下類似作為條件時，均為待進一步討論）：(a) 選擇啟動方式，(b) 凝結(jié)水水位正常，

10、(c) 除氧器水位正常，(d) 儀用氣壓力正常，(e) 檢修氣壓力正常，(f) 凝結(jié)水在自動，(g) 循環(huán)水在自動，(h) 低壓抽汽在自動，(i) 高壓抽汽在自動，(j) 給水在自動，(k) 爐水循環(huán)泵在自動，(l) 鍋爐疏水及排汽在自動，(m) 燃油在自動，(n) 給水調(diào)門處于備用等。機組啟動預備斷點執(zhí)行結(jié)束的條件為：a) 循環(huán)水啟動完畢，b) 凝結(jié)水啟動完畢，c) 低壓抽汽投運，d) 高壓抽汽投運，e) 給水啟動完畢，f) 爐水循環(huán)泵投運，g) 鍋爐疏水及排汽投運，h) 燃油投運完畢。建立真空初步設(shè)計如下的SCS功能子組：（a） 汽機真空子組，（b） 汽泵子組，（c） 汽機掛閘等。要選擇該

11、斷點，需要滿足以下條件：（a） 汽機真空在自動模式，（b） 汽泵在自動模式等。建立真空斷點執(zhí)行結(jié)束的條件為：（a） 汽機真空建立，（b） 汽泵投運結(jié)束，汽機掛閘等。鍋爐初始清洗鍋爐冷態(tài)清洗爐膛吹掃及點火機組啟動預備完成后，可以進行爐膛吹掃及點火，初步設(shè)計如下的SCS功能子組：(a) 風煙系統(tǒng)子組，(b) 爐膛吹掃子組，(c) 輔汽子組，(d) 汽機疏水子組，(e) 燃油流量調(diào)節(jié)，(f) 鍋爐點火子組，(g) 汽機供油子組，(h) 發(fā)電機輔設(shè)等。要選擇該斷點，需要滿足以下條件：a) 風煙系統(tǒng)自動，b) 輔汽自動，c) A送風機入口控制擋板自動備用，d) B送風機入口控制擋板自動備用，e) A引風

12、機入口擋板自動備用，f) B引風機入口擋板自動備用，g) FSSS在APS模式，h) 輕油流量控制閥自動備用，i) 汽機供油自動備用，j) 盤車自動模式，k) 汽機疏水自動模式，l) 發(fā)電機輔助自動模式等。爐膛吹掃及點火斷點執(zhí)行結(jié)束的條件為：(a) 風煙系統(tǒng)投運結(jié)束，(b) 輔汽投入模式，(c) 汽包水位正常，(d) 空氣流量>30%，(e) MFT復位，(f) 任一燃油層在投運，(g) 沖轉(zhuǎn)蒸汽允許等。（c） 鍋爐熱態(tài)清洗汽機沖轉(zhuǎn)汽機沖轉(zhuǎn)升速的具體功能由DEH的ATC來完成，ATC程序接受APS系統(tǒng)的指令，主要有：（a） 汽機摩擦檢查，（b） 升速，（c） 應(yīng)力計算，（d） 暖機，（e

13、） 閥切換，（f） 定速等。 并網(wǎng)、帶初負荷當汽機沖轉(zhuǎn)結(jié)束定速3000 r/min后，APS進入到并網(wǎng)斷點，等待操作員發(fā)出“GO”命令后，并網(wǎng)斷點開始執(zhí)行，向電氣系統(tǒng)發(fā)出同期投入命令，向DEH系統(tǒng)發(fā)出投入同期投入命令，由同期裝置完成并網(wǎng)功能。在剛并網(wǎng)時，由DEH完成初始負荷功能。根據(jù)機組的啟動方式完成初始負荷暖機后，并網(wǎng)及初負荷斷斷點結(jié)束，進入到加負荷斷點。 升至目標負荷（40BMCR）加負荷過程中需要各個MCS/CCS閉環(huán)自動系統(tǒng)、FSSS系統(tǒng)、MEH系統(tǒng)、DEH系統(tǒng)、給水全程系統(tǒng)（完成水位調(diào)節(jié)、并泵、倒泵等）協(xié)調(diào)共同完成，按以下步驟進行（機組負荷增減時，具體如何投切鍋爐燃料，應(yīng)在與鍋爐專業(yè)

14、一起做進一步的研究）：a) 加負荷到15%；b) 投下層油燃燒器及投電除灰（若有電除灰的話）；c) 目標負荷到40%，實際負荷增加到25%時再投一層油燃燒器；d) 當實際負荷達到40%時，向FSSS系統(tǒng)及CCS系統(tǒng)發(fā)出油燃燒器數(shù)量控制投自動指令，由FSSS系統(tǒng)和CCS系統(tǒng)根根據(jù)負荷情況自動投切油燃燒器；e) 向FSSS系統(tǒng)發(fā)出退出輕油系統(tǒng)指令；f) 向CCS系統(tǒng)發(fā)出投入負荷自動控制投入指令，機組啟動結(jié)束，機組進入正常的負荷調(diào)節(jié)，由操作員或AGC設(shè)置機組目標負荷即可。要選擇該斷點，需要滿足以下條件（根據(jù)實際情況補充完善）：（a） 輕油層在投運，（b） DEH在APS方式，（c） 油燃燒在自動方式

15、，（d） 第一臺鍋爐給水泵小汽機控制自動啟動狀態(tài)，（e） 輕油自動方式，（f） 1級過熱器噴水減溫閥A、B自動備用方式，（g） 2級過熱器噴水減溫閥A、B自動備用方式，（h） 冷再噴水減溫閥A、B自動備用方式等。加負荷斷點執(zhí)行結(jié)束后，機組啟動結(jié)束，APS退出，機組進入正常的負荷調(diào)節(jié)，判斷的條件為：a) CCS負荷控制方式,b) 任一臺鍋爐給水泵小汽機投運結(jié)束,c) 實際功率40%,d) 三沖量控制方式,e) 油燃燒器投入2層,f) 所有輕油燃燒器閥關(guān)閉,g) 輕燃油退出結(jié)束狀態(tài),h) 汽機疏水閥關(guān)閉,i) 低壓加熱器投運完成,j) 高壓加熱器投運完成,k) A省煤器再循環(huán)閥關(guān)閉,l) B省煤器

16、再循環(huán)閥關(guān)閉等。 CCS系統(tǒng)與APS的接口關(guān)系CCS機組閉環(huán)自動控制系統(tǒng)完成機組模擬量的自動控制，其控制過程必須是全程自動，并且具有設(shè)定值跟蹤、自動變化設(shè)定曲線，平滑改變設(shè)定值等功能，以滿足系統(tǒng)全程自動的要求。當系統(tǒng)工藝未滿足自動投入條件時，系統(tǒng)應(yīng)處于備用的自動狀態(tài)，并與SCS系統(tǒng)配合自動跟蹤輸出以滿足工藝要求。待滿足投入系統(tǒng)自動時，系統(tǒng)應(yīng)能由自動備用狀態(tài)切換到自動運算狀態(tài)，而無須人為干預。為實現(xiàn)機組的全程自動控制，CCS系統(tǒng)與FSSS系統(tǒng)密切結(jié)合，設(shè)計一個油燃器自動投/切邏輯，該邏輯根據(jù)CCS的加減負荷要求自動投切油燃燒器，真正實現(xiàn)全程的負荷自動調(diào)節(jié)，在CCS負荷調(diào)節(jié)下，操作員只需輸入一個目

17、標負荷即可，其它不需要人為操作。a） 機組啟動階段，CCS系統(tǒng)根據(jù)機組的停爐時間、主汽壓力和汽機的熱狀態(tài)等參數(shù)，向APS系統(tǒng)發(fā)出冷態(tài)啟動、溫態(tài)啟動、熱態(tài)啟動、極熱態(tài)啟動狀態(tài)。b） 根據(jù)APS系統(tǒng)的選擇，CCS系統(tǒng)按照冷態(tài)啟動、溫態(tài)啟動、熱態(tài)啟動、極熱態(tài)啟動的方式，建立機組升溫升壓負荷曲線，以相應(yīng)的負荷設(shè)定值、壓力設(shè)定值及變化率完成鍋爐的啟動控制。c） 旁路系統(tǒng)全程自動投入，滿足鍋爐啟動及機組沖轉(zhuǎn)要求。d） 根據(jù)鍋爐燃燒設(shè)備的投運，適時建立并監(jiān)視機組的帶負荷能力。e） CCS系統(tǒng)具有設(shè)定值跟蹤、自動變化設(shè)定曲線，平滑改變設(shè)定值功能，與SCS系統(tǒng)接口完成控制系統(tǒng)的自舉功能。f） CCS系統(tǒng)在加/減負荷時，與SCS密切配合，能根據(jù)負荷要求自動投/切燃燒器。 FSSS系統(tǒng)與APS系統(tǒng)的接口關(guān)系FSSS系統(tǒng)接受APS的控制指令信號，完成鍋爐點火前的爐膛吹掃、燃油泄露試驗、燃燒器點火的控制功能。另外FSSS與CCS結(jié)合，設(shè)計一個燃燒器臺數(shù)的自動控制邏輯，根據(jù)機組的升/降負荷，自動投/切燃燒設(shè)備，實現(xiàn)全程負荷自動調(diào)節(jié)。 旁路系統(tǒng)與APS系統(tǒng)的接口關(guān)系旁路系統(tǒng)根據(jù)APS系統(tǒng)的指令，完成高壓旁路、低壓旁路的控制。實現(xiàn)旁路系統(tǒng)啟動過程中對壓力的定壓控制、滑壓控制、汽機沖轉(zhuǎn)過程的定壓控制。并將旁路PCV閥的控制狀態(tài)發(fā)送給