智慧電廠干貨｜APS導(dǎo)引的鍋爐給水一鍵啟?？刂?/h1>

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———智慧電廠干貨｜APS導(dǎo)引的鍋爐給水一鍵啟?？刂苹痣娙济簷C(jī)組的鍋爐給水系統(tǒng)可以“一鍵啟?！眴?？當(dāng)然可以。本文介紹的就是這樣一套由APS（APS-AutomaticProcedureStart-up／Shut-down）導(dǎo)引的全自動(dòng)程序掌握鍋爐給水系統(tǒng)，1999年在國內(nèi)600MW等級機(jī)組上開頭運(yùn)用，效果嘛，當(dāng)然的好。掌握水平可以做到“投后不管”，亦即機(jī)組啟動(dòng)前把給水系統(tǒng)管控的設(shè)備，做好啟動(dòng)預(yù)備，掌握方式無論開關(guān)量還是模擬量全部投入“自動(dòng)”，后面的事情，就都是DCS的事情了。

一、鍋爐給水系統(tǒng)概述

1、設(shè)備配置及掌握分級分組

通常，300MW及以上火電燃煤濕冷機(jī)組絕大多數(shù)鍋爐給水系統(tǒng)配備兩臺(tái)汽動(dòng)給水泵和一臺(tái)電動(dòng)給水泵。本文爭論的600MW等級機(jī)組汽動(dòng)給水泵單臺(tái)容量50%MCR，額定轉(zhuǎn)速5260rpm，流量1278t/h，用于機(jī)組正常運(yùn)行，一臺(tái)25%MCR容量液力偶合器調(diào)速電動(dòng)給水泵，額定最高轉(zhuǎn)速5250rpm；流量660t/h，主要用于在機(jī)組啟、停階段。三臺(tái)給水泵都能夠通過轉(zhuǎn)速調(diào)整給水流量掌握鍋爐汽包水位，汽動(dòng)給水泵由調(diào)速型汽輪機(jī)驅(qū)動(dòng)，給水泵汽輪機(jī)配備電液掌握裝置（MEH）。電動(dòng)給水泵有兩種流量調(diào)整方式，液力偶合器調(diào)速和給水調(diào)整閥節(jié)流。電動(dòng)給水泵出口有按“一二一”方式布置的兩條給水管路去給水母管，一條為電動(dòng)給水泵主給水，見圖1的⑤，另外一條為給水大旁路，見圖1的④，給水大旁路上安裝有調(diào)整閥。

圖1鍋爐給水系統(tǒng)圖

鍋爐給水掌握系統(tǒng)合計(jì)管控37臺(tái)套設(shè)備，其中給水系統(tǒng)17臺(tái)套以及汽動(dòng)給水泵小汽機(jī)蒸汽與潤滑油單元的20臺(tái)套設(shè)備（詳見圖5）。給水系統(tǒng)自動(dòng)掌握分組見圖2、圖3、圖4，包括7個(gè)挨次掌握單元，4套成組聯(lián)動(dòng)，2組自動(dòng)聯(lián)鎖和9個(gè)模擬量自動(dòng)調(diào)整回路，前置泵暖泵閥為遠(yuǎn)方手動(dòng)操作。給水挨次掌握為系統(tǒng)級設(shè)計(jì)，汽動(dòng)給水泵小汽機(jī)蒸汽與潤滑油挨次掌握設(shè)計(jì)為單元級，為汽動(dòng)給水泵小汽機(jī)專屬配置。

圖2給水系統(tǒng)掌握分級分組

圖3汽動(dòng)給水泵小汽機(jī)蒸汽系統(tǒng)掌握分級分組

圖4汽動(dòng)給水泵小汽機(jī)潤滑油系統(tǒng)掌握分級分組

2、給水泵啟停概述

機(jī)組啟動(dòng)初期，APS“機(jī)組幫助系統(tǒng)啟動(dòng)”（UNITSTARTPREPARATION）階段發(fā)出指令，電動(dòng)給水泵首先投入運(yùn)行，實(shí)發(fā)負(fù)荷＜75MW之前，給水流量相對較低，液力偶合器定速，鍋爐給水走大旁路，使用給水調(diào)整閥調(diào)整給水流量。機(jī)組負(fù)荷上升＞98MW或給水調(diào)整閥開度＞90%，液力偶合器調(diào)整電動(dòng)給水泵轉(zhuǎn)速掌握給水流量，鍋爐給水走主給水。機(jī)組負(fù)荷20%ECR第一臺(tái)汽動(dòng)給水泵投入，電動(dòng)給水泵解列、停運(yùn)，21%ECR負(fù)荷其次臺(tái)汽動(dòng)給水泵并列。APS導(dǎo)引機(jī)組停運(yùn)過程中，目標(biāo)負(fù)荷＜25%ECR解列第一臺(tái)汽動(dòng)給水泵，APS“機(jī)組降負(fù)荷”（LOADDOWN）階段再次啟動(dòng)電動(dòng)給水泵，目標(biāo)負(fù)荷≯22%ECR電動(dòng)給水泵并列、其次臺(tái)汽動(dòng)給水泵解列，電動(dòng)給水泵置換汽動(dòng)給水泵，兩臺(tái)汽動(dòng)給水泵采納后投先退的挨次解列、停泵。

表1機(jī)組啟動(dòng)電動(dòng)給水泵單元設(shè)備狀態(tài)表

圖5汽泵小汽機(jī)蒸汽與潤滑油系統(tǒng)

3、本文的專用術(shù)語

1）給水泵已啟動(dòng)：給水泵組已經(jīng)運(yùn)行，但還沒有向給水母管供水，通過出口最小流量閥去除氧器，再經(jīng)除氧器下降管回到給水前置泵入口，形成閉路循環(huán)。

2）給水泵并列：給水泵已啟動(dòng)，出口電動(dòng)門已經(jīng)打開，向給水母管供水，關(guān)閉最小流量閥。

3）給水泵解列：給水泵組關(guān)閉出口電動(dòng)門，打開最小流量閥，閉路循環(huán)，停止向給水母管供水，但給水泵仍在運(yùn)行。

4）給水泵已經(jīng)停止：給水泵解列后，停止運(yùn)行（電泵分閘、汽泵小汽機(jī)打閘）。

5）給水泵排出流量：給水泵入口流量減去再循環(huán)流量（最小流量閥流量），進(jìn)入給水母管的給水流量。

4、掌握功能

APS導(dǎo)引下的機(jī)組啟動(dòng)或停止，鍋爐給水系統(tǒng)啟、停操作相對較多。APS導(dǎo)引啟動(dòng)機(jī)組“機(jī)爐幫助系統(tǒng)啟動(dòng)”階段分布式主控器步序規(guī)律向鍋爐挨次掌握系統(tǒng)發(fā)出指令：啟動(dòng)鍋爐給水系統(tǒng)（FEEDWATERGR“ON”），由此開頭APS對鍋爐給水系統(tǒng)的掌握。鍋爐給水系統(tǒng)設(shè)備順控啟動(dòng)的開關(guān)量操作在鍋爐挨次自動(dòng)掌握系統(tǒng)中完成，給水流量調(diào)整由鍋爐給水自動(dòng)調(diào)整回路實(shí)現(xiàn)，兩種不同特性的參數(shù)在掌握過程中交叉互動(dòng)。APS啟動(dòng)機(jī)組時(shí)導(dǎo)引鍋爐給水系統(tǒng)的范圍包括：①電動(dòng)給水泵的挨次啟動(dòng)和停止；電動(dòng)給水泵定速大旁路調(diào)整閥調(diào)整；②電動(dòng)給水泵鍋爐上水；③電動(dòng)給水泵液力偶合器調(diào)速；④電動(dòng)給水泵出口管路大旁路/主給水切換；⑤汽動(dòng)給水泵的挨次啟動(dòng)；⑥汽動(dòng)給水泵自動(dòng)調(diào)整回路與給水泵汽輪機(jī)MEH掌握信號認(rèn)證互連；⑦汽動(dòng)給水泵自動(dòng)調(diào)整回路“自舉糾偏”與定值平衡；⑧給水泵汽/電切換；⑨汽動(dòng)給水泵的并列。APS停止機(jī)組時(shí)，第一階段“機(jī)組降負(fù)荷”（LOADDOWN）分布式主控器步序規(guī)律發(fā)出指令：啟動(dòng)鍋爐給水系統(tǒng)（FEEDWATERGRON）。鍋爐挨次掌握系統(tǒng)和模擬量調(diào)整系統(tǒng)掌握的范圍包括：①汽動(dòng)給水泵的解列；②汽動(dòng)給水泵的挨次停止；③電動(dòng)給水泵的順控啟動(dòng)和停止；④電動(dòng)給水泵液力偶合器調(diào)速；⑤電動(dòng)給水泵調(diào)整回路“自舉糾偏”與定值平衡；⑥給水泵電/汽切換；⑦電動(dòng)給水泵出口管路主給水/大旁路切換；⑧電動(dòng)給水泵定速大旁路調(diào)整閥調(diào)整。

5、自動(dòng)調(diào)整回路

鍋爐水位自動(dòng)屬于模擬量調(diào)整（MCS），給水系統(tǒng)順控歸屬鍋爐挨次掌握（SCS），APS對給水泵的啟、停、并列、解列、切換直接進(jìn)行導(dǎo)引。APS的鍋爐給水實(shí)現(xiàn)了全工況自動(dòng)掌握和調(diào)整，APS、SCS、MEH和MCS相互之間結(jié)成一體、隨機(jī)互動(dòng)?；A(chǔ)規(guī)律和回路設(shè)計(jì)與常規(guī)SCS、MEH和MCS有很大不同，很多掌握方法和實(shí)現(xiàn)的功能也是常規(guī)SCS、MEH和MCS所不具備的。在應(yīng)用方面，APS理念下的鍋爐給水自動(dòng)調(diào)整具有更高的自動(dòng)化程度和平安性能。

鍋爐汽包水位調(diào)整采納典型三沖量信號，汽包水位壓力補(bǔ)償、給水流量溫度修正、主汽流量經(jīng)“弗萊格爾”函數(shù)變換汽輪機(jī)復(fù)速級壓力得出。鍋爐給水調(diào)整系統(tǒng)采納三級串級PID調(diào)整，包含汽包水位調(diào)整器、給水調(diào)整器（Master）和給水泵（電動(dòng)給水泵、A汽動(dòng)給水泵、B汽動(dòng)給水泵）PI轉(zhuǎn)速調(diào)整器，汽包水位調(diào)整器是給水自動(dòng)調(diào)整回路頂層的校正調(diào)整器，輸出汽包水位給定信號，作用于鍋爐給水自動(dòng)調(diào)整的大環(huán)校正。給水調(diào)整器共有三套，分別為電泵定速給水調(diào)整門PI調(diào)整、單沖量給水泵變速調(diào)整和三沖量給水變速調(diào)整。三沖量給水自動(dòng)調(diào)整是給水自動(dòng)調(diào)整回路的主調(diào)整器（Master），在三沖量主調(diào)整器的入口綜合了鍋爐汽包水位、給水流量和蒸汽流量等輸入信號，運(yùn)算后輸出給水流量給定信號。兩臺(tái)50%MCR容量汽動(dòng)給水泵和一臺(tái)25%MCR容量電動(dòng)給水泵的給水流量調(diào)整，各由一個(gè)給水泵轉(zhuǎn)速PI調(diào)整器作為給水調(diào)整回路的副調(diào)整器，構(gòu)成給水自動(dòng)調(diào)整的內(nèi)回路，給水Master調(diào)整器輸出作為給水泵轉(zhuǎn)速PI調(diào)整器偏差給定信號（SVSET），給水泵給水流量（DISCH.FLOW）信號作為給水泵轉(zhuǎn)速PI調(diào)整器輸入偏差的過程信號（PV）。給水泵排出流量（DISCH.FLOW）等于給水泵入口流量（SUCTFLOW）減去給水泵再循環(huán)流量的差值。給水泵再循環(huán)流量即通過給水泵最小流量閥返回除氧器的流量，利用給水泵最小流量閥開度經(jīng)給水泵出口壓力補(bǔ)償后計(jì)算得出。

鍋爐給水自動(dòng)全部調(diào)整回路都采納“三態(tài)式自舉糾偏無擾投自動(dòng)”的功能（原理另文中具體介紹）設(shè)計(jì)，無需人為干預(yù)就能夠完成調(diào)整回路從手動(dòng)轉(zhuǎn)為自動(dòng)。糾偏過程中對于過程信號的監(jiān)測、設(shè)備和系統(tǒng)工況的認(rèn)知以及對掌握方式的選擇、決策完全依靠DCS來實(shí)現(xiàn)。自舉糾偏掌握策略能夠在機(jī)組啟動(dòng)過程中自動(dòng)地完成電動(dòng)給水泵與汽動(dòng)給水泵的并列、解列和切換，其次臺(tái)汽動(dòng)給水泵與第一臺(tái)汽動(dòng)給水泵的并列，在機(jī)組停運(yùn)過程中自動(dòng)地實(shí)現(xiàn)電動(dòng)給水泵與其次臺(tái)投運(yùn)汽動(dòng)給水泵的并列、解列和切換，以及第一臺(tái)汽動(dòng)汽動(dòng)給水泵的解列退出。給水泵自動(dòng)并列、解列是一套簡單的自動(dòng)掌握過程，需要汽包水位調(diào)整器和給水主、副調(diào)整回路親密協(xié)同，給水泵并列、解列的發(fā)起和結(jié)束與SCS、MEH和APS都有直接關(guān)聯(lián)。

圖6鍋爐給水自動(dòng)調(diào)整原理圖

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火電燃煤機(jī)組的鍋爐給水系統(tǒng)可以“一鍵啟?！眴?？當(dāng)然可以。本文介紹的就是這樣一套由APS（APS-AutomaticProcedureStart-up／Shut-down）導(dǎo)引的全自動(dòng)程序掌握鍋爐給水系統(tǒng)，1999年在國內(nèi)600MW等級機(jī)組上開頭運(yùn)用，效果嘛，當(dāng)然的好。掌握水平可以做到“投后不管”，亦即機(jī)組啟動(dòng)前把給水系統(tǒng)管控的設(shè)備，做好啟動(dòng)預(yù)備，掌握方式無論開關(guān)量還是模擬量全部投入“自動(dòng)”，后面的事情，就都是DCS的事情了。

一、鍋爐給水系統(tǒng)概述

1、設(shè)備配置及掌握分級分組

通常，300MW及以上火電燃煤濕冷機(jī)組絕大多數(shù)鍋爐給水系統(tǒng)配備兩臺(tái)汽動(dòng)給水泵和一臺(tái)電動(dòng)給水泵。本文爭論的600MW等級機(jī)組汽動(dòng)給水泵單臺(tái)容量50%MCR，額定轉(zhuǎn)速5260rpm，流量1278t/h，用于機(jī)組正常運(yùn)行，一臺(tái)25%MCR容量液力偶合器調(diào)速電動(dòng)給水泵，額定最高轉(zhuǎn)速5250rpm；流量660t/h，主要用于在機(jī)組啟、停階段。三臺(tái)給水泵都能夠通過轉(zhuǎn)速調(diào)整給水流量掌握鍋爐汽包水位，汽動(dòng)給水泵由調(diào)速型汽輪機(jī)驅(qū)動(dòng)，給水泵汽輪機(jī)配備電液掌握裝置（MEH）。電動(dòng)給水泵有兩種流量調(diào)整方式，液力偶合器調(diào)速和給水調(diào)整閥節(jié)流。電動(dòng)給水泵出口有按“一二一”方式布置的兩條給水管路去給水母管，一條為電動(dòng)給水泵主給水，見圖1的⑤，另外一條為給水大旁路，見圖1的④，給水大旁路上安裝有調(diào)整閥。

圖1鍋爐給水系統(tǒng)圖

鍋爐給水掌握系統(tǒng)合計(jì)管控37臺(tái)套設(shè)備，其中給水系統(tǒng)17臺(tái)套以及汽動(dòng)給水泵小汽機(jī)蒸汽與潤滑油單元的20臺(tái)套設(shè)備（詳見圖5）。給水系統(tǒng)自動(dòng)掌握分組見圖2、圖3、圖4，包括7個(gè)挨次掌握單元，4套成組聯(lián)動(dòng)，2組自動(dòng)聯(lián)鎖和9個(gè)模擬量自動(dòng)調(diào)整回路，前置泵暖泵閥為遠(yuǎn)方手動(dòng)操作。給水挨次掌握為系統(tǒng)級設(shè)計(jì)，汽動(dòng)給水泵小汽機(jī)蒸汽與潤滑油挨次掌握設(shè)計(jì)為單元級，為汽動(dòng)給水泵小汽機(jī)專屬配置。

圖2給水系統(tǒng)掌握分級分組

圖3汽動(dòng)給水泵小汽機(jī)蒸汽系統(tǒng)掌握分級分組

圖4汽動(dòng)給水泵小汽機(jī)潤滑油系統(tǒng)掌握分級分組

2、給水泵啟停概述

機(jī)組啟動(dòng)初期，APS“機(jī)組幫助系統(tǒng)啟動(dòng)”（UNITSTARTPREPARATION）階段發(fā)出指令，電動(dòng)給水泵首先投入運(yùn)行，實(shí)發(fā)負(fù)荷＜75MW之前，給水流量相對較低，液力偶合器定速，鍋爐給水走大旁路，使用給水調(diào)整閥調(diào)整給水流量。機(jī)組負(fù)荷上升＞98MW或給水調(diào)整閥開度＞90%，液力偶合器調(diào)整電動(dòng)給水泵轉(zhuǎn)速掌握給水流量，鍋爐給水走主給水。機(jī)組負(fù)荷20%ECR第一臺(tái)汽動(dòng)給水泵投入，電動(dòng)給水泵解列、停運(yùn)，21%ECR負(fù)荷其次臺(tái)汽動(dòng)給水泵并列。APS導(dǎo)引機(jī)組停運(yùn)過程中，目標(biāo)負(fù)荷＜25%ECR解列第一臺(tái)汽動(dòng)給水泵，APS“機(jī)組降負(fù)荷”（LOADDOWN）階段再次啟動(dòng)電動(dòng)給水泵，目標(biāo)負(fù)荷≯22%ECR電動(dòng)給水泵并列、其次臺(tái)汽動(dòng)給水泵解列，電動(dòng)給水泵置換汽動(dòng)給水泵，兩臺(tái)汽動(dòng)給水泵采納后投先退的挨次解列、停泵。

表1機(jī)組啟動(dòng)電動(dòng)給水泵單元設(shè)備狀態(tài)表

圖5汽泵小汽機(jī)蒸汽與潤滑油系統(tǒng)

3、本文的專用術(shù)語

1）給水泵已啟動(dòng)：給水泵組已經(jīng)運(yùn)行，但還沒有向給水母管供水，通過出口最小流量閥去除氧器，再經(jīng)除氧器下降管回到給水前置泵入口，形成閉路循環(huán)。

2）給水泵并列：給水泵已啟動(dòng)，出口電動(dòng)門已經(jīng)打開，向給水母管供水，關(guān)閉最小流量閥。

3）給水泵解列：給水泵組關(guān)閉出口電動(dòng)門，打開最小流量閥，閉路循環(huán)，停止向給水母管供水，但給水泵仍在運(yùn)行。

4）給水泵已經(jīng)停止：給水泵解列后，停止運(yùn)行（電泵分閘、汽泵小汽機(jī)打閘）。

5）給水泵排出流量：給水泵入口流量減去再循環(huán)流量（最小流量閥流量），進(jìn)入給水母管的給水流量。

4、掌握功能

APS導(dǎo)引下的機(jī)組啟動(dòng)或停止，鍋爐給水系統(tǒng)啟、停操作相對較多。APS導(dǎo)引啟動(dòng)機(jī)組“機(jī)爐幫助系統(tǒng)啟動(dòng)”階段分布式主控器步序規(guī)律向鍋爐挨次掌握系統(tǒng)發(fā)出指令：啟動(dòng)鍋爐給水系統(tǒng)（FEEDWATERGR“ON”），由此開頭APS對鍋爐給水系統(tǒng)的掌握。鍋爐給水系統(tǒng)設(shè)備順控啟動(dòng)的開關(guān)量操作在鍋爐挨次自動(dòng)掌握系統(tǒng)中完成，給水流量調(diào)整由鍋爐給水自動(dòng)調(diào)整回路實(shí)現(xiàn)，兩種不同特性的參數(shù)在掌握過程中交叉互動(dòng)。APS啟動(dòng)機(jī)組時(shí)導(dǎo)引鍋爐給水系統(tǒng)的范圍包括：①電動(dòng)給水泵的挨次啟動(dòng)和停止；電動(dòng)給水泵定速大旁路調(diào)整閥調(diào)整；②電動(dòng)給水泵鍋爐上水；③電動(dòng)給水泵液力偶合器調(diào)速；④電動(dòng)給水泵出口管路大旁路/主給水切換；⑤汽動(dòng)給水泵的挨次啟動(dòng)；⑥汽動(dòng)給水泵自動(dòng)調(diào)整回路與給水泵汽輪機(jī)MEH掌握信號認(rèn)證互連；⑦汽動(dòng)給水泵自動(dòng)調(diào)整回路“自舉糾偏”與定值平衡；⑧給水泵汽/電切換；⑨汽動(dòng)給水泵的并列。APS停止機(jī)組時(shí)，第一階段“機(jī)組降負(fù)荷”（LOADDOWN）分布式主控器步序規(guī)律發(fā)出指令：啟動(dòng)鍋爐給水系統(tǒng)（FEEDWATERGRON）。鍋爐挨次掌握系統(tǒng)和模擬量調(diào)整系統(tǒng)掌握的范圍包括：①汽動(dòng)給水泵的解列；②汽動(dòng)給水泵的挨次停止；③電動(dòng)給水泵的順控啟動(dòng)和停止；④電動(dòng)給水泵液力偶合器調(diào)速；⑤電動(dòng)給水泵調(diào)整回路“自舉糾偏”與定值平衡；⑥給水泵電/汽切換；⑦電動(dòng)給水泵出口管路主給水/大旁路切換；⑧電動(dòng)給水泵定速大旁路調(diào)整閥調(diào)整。

5、自動(dòng)調(diào)整回路

鍋爐水位自動(dòng)屬于模擬量調(diào)整（MCS），給水系統(tǒng)順控歸屬鍋爐挨次掌握（SCS），APS對給水泵的啟、停、并列、解列、切換直接進(jìn)行導(dǎo)引。APS的鍋爐給水實(shí)現(xiàn)了全工況自動(dòng)掌握和調(diào)整，APS、SCS、MEH和MCS相互之間結(jié)成一體、隨機(jī)互動(dòng)?；A(chǔ)規(guī)律和回路設(shè)計(jì)與常規(guī)SCS、MEH和MCS有很大不同，很多掌握方法和實(shí)現(xiàn)的功能也是常規(guī)SCS、MEH和MCS所不具備的。在應(yīng)用方面，APS理念下的鍋爐給水自動(dòng)調(diào)整具有更高的自動(dòng)化程度和平安性能。

鍋爐汽包水位調(diào)整采納典型三沖量信號，汽包水位壓力補(bǔ)償、給水流量溫度修正、主汽流量經(jīng)“弗萊格爾”函數(shù)變換汽輪機(jī)復(fù)速級壓力得出。鍋爐給水調(diào)整系統(tǒng)采納三級串級PID調(diào)整，包含汽包水位調(diào)整器、給水調(diào)整器（Master）和給水泵（電動(dòng)給水泵、A汽動(dòng)給水泵、B汽動(dòng)給水泵）PI轉(zhuǎn)速調(diào)整器，汽包水位調(diào)整器是給水自動(dòng)調(diào)整回路頂層的校正調(diào)整器，輸出汽包水位給定信號，作用于鍋爐給水自動(dòng)調(diào)整的大環(huán)校正。給水調(diào)整器共有三套，分別為電泵定速給水調(diào)整門PI調(diào)整、單沖量給水泵變速調(diào)整和三沖量給水變速調(diào)整。三沖量給水自動(dòng)調(diào)整是給水自動(dòng)調(diào)整回路的主調(diào)整器（Mast