機(jī)組自啟停APS系統(tǒng)說明

1、歐陽科創(chuàng)編2021.02.05、機(jī)組自啟停APS系統(tǒng)專題時間：2021.02.05創(chuàng)作：歐陽科機(jī)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(shí)現(xiàn)機(jī)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(jī)組啟停的正確性、規(guī)范性，大大減輕運(yùn)行人員的 工作強(qiáng)度，縮短機(jī)組啟停時間，從整體上提高機(jī)組的自動化水 平。FOXBORO公司根據(jù)應(yīng)用經(jīng)驗(yàn)，做如下說明：APS功能設(shè)計APS功能包括機(jī)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(jī)來說，其區(qū)別 主要在于汽輪機(jī)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(jī)沖轉(zhuǎn)前鍋爐升壓時間不同。冷態(tài)方式：第一

2、級金屬溫度120C。.溫態(tài)方式：第級金屬溫度120C，且300C熱態(tài)方式：第一級金屬溫度300C,且380C極熱態(tài)方式：第一級金屬溫度380C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(diǎn)。只有在前一步完成的條件下，通過所提供的按鈕確認(rèn)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(zhǔn)備2）汽機(jī)抽真空3）鍋爐初始清洗4）鍋爐冷態(tài)清洗5）鍋爐點(diǎn)火6）熱態(tài)清洗7）汽機(jī)沖轉(zhuǎn)8）并網(wǎng)、帶初負(fù)荷9）升至目標(biāo)負(fù)荷（40%BMCR）第九個斷點(diǎn)即加負(fù)荷斷點(diǎn)中進(jìn)行到由APS設(shè)

3、定負(fù)荷指令為 40%MCR并實(shí)現(xiàn)后，發(fā)出由CCS進(jìn)行負(fù)荷控制并投入?yún)f(xié)調(diào)方式的 命令，斷點(diǎn)完成后，APS退出，此時機(jī)組的啟動已完成，機(jī)組負(fù) 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(fù)荷指令要求自動地投切燃燒器，適應(yīng)不同的負(fù)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(bǔ)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(xué)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，啟動密封油

4、系統(tǒng)，發(fā) 電機(jī)充氫等已準(zhǔn)備好。機(jī)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(fù)荷最小負(fù)荷解列汽機(jī)跳閘真空破壞及燃燒器退出停爐APS結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)機(jī)組級自啟/停要通過一個漸進(jìn)的過程來實(shí)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(shí)現(xiàn)APS 功能且不影響DCS其它功能的實(shí)現(xiàn)，APS的結(jié)構(gòu)方案成了關(guān)鍵。 機(jī)組級自啟停（APS）采用多層級功能組結(jié)構(gòu)，最高層為機(jī)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(shí)現(xiàn)的。常規(guī)控制系統(tǒng)是指：閉環(huán)控制系統(tǒng)（MCS/C

5、CS）、 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(jī)數(shù)字電液調(diào)節(jié)系統(tǒng)（MEH）、 汽輪機(jī)旁路控制系統(tǒng)（BPC）；給水全程控制系統(tǒng)；汽輪機(jī)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(dú)立于APS實(shí)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(shí)現(xiàn)對電廠的自動 啟/?？刂?。機(jī)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(diǎn)及判斷該斷點(diǎn) 允許進(jìn)行條件是否成立。如果條件成立則產(chǎn)生一信號使斷點(diǎn)進(jìn) 行?？梢灾苯?/p>

6、選擇最后一斷點(diǎn)（如升負(fù)荷斷點(diǎn)），其產(chǎn)生的指令 會判斷前面的五個斷點(diǎn)是否已完成，如沒有完成則先啟動最前面 的未完成斷點(diǎn)，具有判斷選擇斷點(diǎn)功能，從而實(shí)現(xiàn)機(jī)組的整機(jī)啟 動。第二層為步進(jìn)程序，是APS的構(gòu)成核心內(nèi)容，每個斷點(diǎn)都具 有邏輯結(jié)構(gòu)大致相同的步進(jìn)程序，步進(jìn)程序結(jié)構(gòu)分為允許條件判 斷（與門），步復(fù)位條件產(chǎn)生（或門）及步進(jìn)計時。當(dāng)該斷點(diǎn)啟 動命令發(fā)出而且該斷點(diǎn)無結(jié)束信號，則步進(jìn)程序開始進(jìn)行，每一 步需確認(rèn)條件是否成立，當(dāng)該步開始進(jìn)行時同時使上一步復(fù)位。 如果發(fā)生步進(jìn)時間超時，則發(fā)出該斷點(diǎn)不正常的報警。第三層為各步進(jìn)行產(chǎn)生的指令。指令送到各個順序控制功能 組實(shí)現(xiàn)各個功能組的啟動/停止，各個組啟動/停

7、止完畢后，均返 回一完畢信號到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(shí)現(xiàn)，APS系統(tǒng)相當(dāng)于機(jī)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：SCS鍋爐/汽機(jī)順序控制系統(tǒng)MCS/CCS機(jī)組自動控制系統(tǒng)FSSS鍋爐爐膛安全監(jiān)視系統(tǒng)DEH數(shù)字電液調(diào)節(jié)系統(tǒng)MEH給水泵汽輪機(jī)數(shù)字電液調(diào)節(jié)系統(tǒng)BPC汽輪機(jī)旁路控制系統(tǒng)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(yùn)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(jī)順序控制系統(tǒng)、鍋爐爐膛安全監(jiān)視系統(tǒng) （FSSS）和機(jī)組

8、閉環(huán)自動控制系統(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(jìn)行整 機(jī)的自動啟、停操作，也可以進(jìn)行單獨(dú)斷點(diǎn)的自動進(jìn)行操作。在 機(jī)組啟、停運(yùn)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(jìn) 行順控操作，當(dāng)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(jìn)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(shí)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)

9、 的核心部分，SCS系統(tǒng)的成功投運(yùn)是APS系統(tǒng)投運(yùn)的關(guān)鍵所在， 設(shè)計完善合理的SCS系統(tǒng)是APS投運(yùn)最主要基礎(chǔ)。在APS的各斷點(diǎn)，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(jī)組啟動預(yù)備機(jī)組啟動預(yù)備是APS啟動的第一個斷點(diǎn)，是機(jī)組采取APS 啟動的開始，初步設(shè)計如下的SCS功能子組：循環(huán)水子組，凝結(jié)水子組，低壓抽汽子組，高壓抽汽子組，給水子組，爐水循環(huán)子組，鍋爐疏水及排汽組，燃油子組等。要選擇該斷點(diǎn)，需要滿足以下條件(待進(jìn)一步討論。以下類 似作為條件時，均為待進(jìn)一步討論)：選擇啟動方式，凝結(jié)水水位正常，除氧器水位正常，儀用氣壓力正常，檢修氣壓力正常

10、，凝結(jié)水在自動，循環(huán)水在自動，低壓抽汽在自動，高壓抽汽在自動，(j)給水在自動，(k)爐水循環(huán)泵在自動， 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(jī)組啟動預(yù)備斷點(diǎn)執(zhí)行結(jié)束的條件為：循環(huán)水啟動完畢，凝結(jié)水啟動完畢，低壓抽汽投運(yùn)，高壓抽汽投運(yùn)，給水啟動完畢，爐水循環(huán)泵投運(yùn)，鍋爐疏水及排汽投運(yùn)，燃油投運(yùn)完畢。建立真空初步設(shè)計如下的SCS功能子組:汽機(jī)真空子組，(b)汽泵子組,(c)汽機(jī)掛閘等。要選擇該斷點(diǎn)，需要滿足以下條件:汽機(jī)真空在自動模式，汽泵在自動模式等。建立真空斷點(diǎn)執(zhí)行結(jié)束的條件為：汽機(jī)真空建立,汽泵投運(yùn)結(jié)束, 汽機(jī)掛閘等。鍋爐初始清洗鍋爐冷態(tài)清洗爐膛吹掃及點(diǎn)火初步

11、設(shè)計機(jī)組啟動預(yù)備完成后，可以進(jìn)行爐膛吹掃及點(diǎn)火, 如下的SCS功能子組：風(fēng)煙系統(tǒng)子組,爐膛吹掃子組,輔汽子組，汽機(jī)疏水子組,燃油流量調(diào)節(jié),鍋爐點(diǎn)火子組,汽機(jī)供油子組,發(fā)電機(jī)輔設(shè)等。要選擇該斷點(diǎn)，需要滿足以下條件：風(fēng)煙系統(tǒng)自動，輔汽自動，A送風(fēng)機(jī)入口控制擋板自動備用，B送風(fēng)機(jī)入口控制擋板自動備用，A引風(fēng)機(jī)入口擋板自動備用，B引風(fēng)機(jī)入口擋板自動備用，F(xiàn)SSS 在 APS 模式，輕油流量控制閥自動備用，汽機(jī)供油自動備用，盤車自動模式，汽機(jī)疏水自動模式，發(fā)電機(jī)輔助自動模式等。爐膛吹掃及點(diǎn)火斷點(diǎn)執(zhí)行結(jié)束的條件為：風(fēng)煙系統(tǒng)投運(yùn)結(jié)束，輔汽投入模式，汽包水位正常，空氣流量30%，MFT 復(fù)位，任一燃油層在投運(yùn)

12、，沖轉(zhuǎn)蒸汽允許等。鍋爐熱態(tài)清洗汽機(jī)沖轉(zhuǎn)汽機(jī)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(jī)摩擦檢查(b)升速，(c)應(yīng)力計算，(d)暖機(jī)，(e)閥切換，(f)定速等。并網(wǎng)、帶初負(fù)荷當(dāng)汽機(jī)沖轉(zhuǎn)結(jié)束定速3000 r/min后，APS進(jìn)入到并網(wǎng)斷點(diǎn)， 等待操作員發(fā)出“GO”命令后，并網(wǎng)斷點(diǎn)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(fù)荷功能。根據(jù)機(jī)組的啟動方式完成初始負(fù)荷暖機(jī)后，并網(wǎng)及初負(fù)荷斷 斷點(diǎn)結(jié)束，進(jìn)入到加負(fù)荷斷點(diǎn)。升至目標(biāo)負(fù)荷（40%BMCR）加負(fù)荷過程中需要各個

13、 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(jìn)行（機(jī)組負(fù)荷增減 時，具體如何投切鍋爐燃料，應(yīng)在與鍋爐專業(yè)一起做進(jìn)一步的研 究）a）加負(fù)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(biāo)負(fù)荷到40%，實(shí)際負(fù)荷增加到25%時再投一層油燃 燒器；d）當(dāng)實(shí)際負(fù)荷達(dá)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(fù)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(fù)荷自動控制投入指令，機(jī)組啟 動結(jié)

14、束，機(jī)組進(jìn)入正常的負(fù)荷調(diào)節(jié)，由操作員或 AGC 設(shè)置機(jī)組目標(biāo)負(fù)荷即可。要選擇該斷點(diǎn)，需要滿足以下條件（根據(jù)實(shí)際情況補(bǔ)充完（a）輕油層在投運(yùn)，（b）DEH 在 APS 方式，（c）油燃燒在自動方式，（d）第一臺鍋爐給水泵小汽機(jī)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(fù)荷斷點(diǎn)執(zhí)行結(jié)束后，機(jī)組啟動結(jié)束，APS退出，機(jī)組進(jìn) 入正常的負(fù)荷調(diào)節(jié)，判斷的條件為：a）CCS負(fù)荷控制方式，b）任一臺鍋爐給水泵小汽機(jī)投運(yùn)結(jié)束，c）實(shí)際功率N40%,d）三沖量控制方式，e）油燃燒器

15、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(jī)疏水閥關(guān)閉，i）低壓加熱器投運(yùn)完成，j）高壓加熱器投運(yùn)完成，k）A省煤器再循環(huán)閥關(guān)閉，i） B省煤器再循環(huán)閥關(guān)閉等。CCS系統(tǒng)與APS的接口關(guān)系CCS機(jī)組閉環(huán)自動控制系統(tǒng)完成機(jī)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(dāng) 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(yùn)算狀態(tài)，而無 須人為干預(yù)。為實(shí)現(xiàn)機(jī)組的全程自動控制，C

16、CS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(fù) 荷要求自動投切油燃燒器，真正實(shí)現(xiàn)全程的負(fù)荷自動調(diào)節(jié)，在 CCS負(fù)荷調(diào)節(jié)下，操作員只需輸入一個目標(biāo)負(fù)荷即可，其它不需 要人為操作。a）機(jī)組啟動階段，CCS系統(tǒng)根據(jù)機(jī)組的停爐時間、主汽壓力和汽機(jī)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(jī)組升溫升 壓負(fù)荷曲線，以相應(yīng)的負(fù)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(jī)組沖轉(zhuǎn)要 求。d）根據(jù)

17、鍋爐燃燒設(shè)備的投運(yùn)，適時建立并監(jiān)視機(jī)組的帶負(fù)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(fù)荷時，與SCS密切配合，能根據(jù)負(fù)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(diǎn)火前的爐 膛吹掃、燃油泄露試驗(yàn)、燃燒器點(diǎn)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(jī)組的升 /降負(fù)荷，自動投/切燃燒設(shè)備，實(shí)現(xiàn)全程負(fù)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(shí)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(jī)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 CCS系統(tǒng)，共同完成啟動過程的升負(fù)荷控制。常規(guī)控制