APS技術(shù)在數(shù)字化電廠中的應(yīng)用探索

吳雷

摘 要：APS（Automotlc Piont Stort up ond Shut down Control system） 是火力發(fā)電廠機(jī)組在啟動或停運(yùn)過程中使用的高級自動控制系統(tǒng)，該文簡單介紹了火力發(fā)電廠機(jī)組自啟停控制系統(tǒng)（APS）技術(shù)的定義。同時要求運(yùn)行設(shè)備長周期運(yùn)行可靠無故障，設(shè)備高度自動化，高度智能化，需要新技術(shù)的不斷應(yīng)用，對不合理的設(shè)備進(jìn)行合理的改造和創(chuàng)新。闡述了APS設(shè)計應(yīng)遵循的四個原則，著重介紹了APS系統(tǒng)功能與總體架構(gòu)及斷點設(shè)置策略，并指出APS系統(tǒng)設(shè)計及實施過程中存在的問題，對火力發(fā)電廠APS系統(tǒng)規(guī)劃及實施具有一定的參考價值。

關(guān)鍵詞：數(shù)字化 APS技術(shù) 系統(tǒng)功能 斷點

中圖分類號：TM621 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1672-3791（2014）11（b）-0004-02

機(jī)組自啟停控制系統(tǒng)APS是熱工自動化技術(shù)的最新發(fā)展方向之一，目前新建的建電廠都在做這方面的設(shè)計。APS（機(jī)組自啟停）技術(shù)的應(yīng)用可以使主輔機(jī)設(shè)備按照設(shè)定的邏輯程序進(jìn)行相應(yīng)的啟動＼停止動作，不僅大大簡化了運(yùn)行人員的操作，避免了誤操作的可能，而且保障了機(jī)組設(shè)備安全可靠運(yùn)行。準(zhǔn)確快速的機(jī)組啟動，大大縮短了機(jī)組整體啟停時間，APS系統(tǒng)對控制策略進(jìn)行大量的優(yōu)化，使機(jī)組啟停過程所需燃料量降低，降低了機(jī)組啟停的經(jīng)濟(jì)成本。

1 APS技術(shù)的定義

APS控制系統(tǒng)即機(jī)組自啟停控制系統(tǒng)。火電廠APS系統(tǒng)從本質(zhì)上分析是對火電機(jī)組運(yùn)行規(guī)程進(jìn)行程序化設(shè)計，它通過邏輯組態(tài)及高度設(shè)備自動化保證了大型機(jī)組主輔機(jī)設(shè)備嚴(yán)格遵守運(yùn)行規(guī)程進(jìn)行啟停動作，減少操作人員的運(yùn)行步驟，從而避免了誤操作，主輔機(jī)設(shè)備運(yùn)行的安全性也大大提高了，機(jī)組的順利啟動達(dá)到節(jié)能的目的。APS系統(tǒng)的設(shè)計除了對主輔設(shè)備運(yùn)行進(jìn)行規(guī)范優(yōu)化，同時也是對自動控制系統(tǒng)進(jìn)行優(yōu)化。APS系統(tǒng)設(shè)計要求的自動控制策略應(yīng)更加完善和成熟，要求機(jī)組各個系統(tǒng)設(shè)計合理，工藝詳細(xì)精湛，而且對維護(hù)人員的設(shè)備管理水平要求更高。

2 APS設(shè)計應(yīng)遵循的四個原則

（1）APS應(yīng)具有完整的功能，具有分多模式、分層次、分步驟操作能力，聯(lián)鎖保護(hù)邏輯應(yīng)完善，并具備設(shè)備異常處理功能，可以實現(xiàn)機(jī)組主輔設(shè)備在冷態(tài)、熱態(tài)等各種工況下的順控啟動和順控停機(jī)。

（2）系統(tǒng)應(yīng)采用大量的模塊化設(shè)計，層次分明、結(jié)構(gòu)合理、與現(xiàn)場自動化設(shè)備接口完善。

（3）系統(tǒng)操作畫面及邏輯組態(tài)應(yīng)友好，人機(jī)交互畫面布局應(yīng)立體、簡潔直觀，畫面關(guān)聯(lián)上要層次分明且操作便捷，系統(tǒng)運(yùn)行狀態(tài)信息及報警功能應(yīng)滿足機(jī)組運(yùn)行和故障分析要求。

（4）系統(tǒng)應(yīng)經(jīng)過運(yùn)行調(diào)試，不斷對設(shè)計進(jìn)行完善，達(dá)到降低運(yùn)行人員操作強(qiáng)度的要求，從而達(dá)到機(jī)組安全運(yùn)行的目的。

3 APS系統(tǒng)主要功能

APS系統(tǒng)根據(jù)機(jī)組工藝流程在啟停過程中不同階段的需要，對機(jī)組工況進(jìn)行全面、準(zhǔn)確、迅速的檢測，通過大量的條件與時間等方面的邏輯判斷，按規(guī)定好的程序向各功能組、子功能組或驅(qū)動級、協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)（CCS）、模擬量自動控制系統(tǒng)（MCS）、汽輪機(jī)數(shù)字電液控制系統(tǒng)（DEH）、小機(jī)調(diào)節(jié)系統(tǒng)（MEH）、汽輪機(jī)旁路控制系統(tǒng)（BPS）、爐膛安全監(jiān)控系統(tǒng)（FSSS）及其他控制系統(tǒng)（如電氣控制系統(tǒng)ECS、電壓自動調(diào)節(jié)系統(tǒng)AVR等）等發(fā)出啟動或停運(yùn)命令，最終實現(xiàn)發(fā)電機(jī)組的自動啟動或停運(yùn)。

APS的主要功能有：（1）實現(xiàn)對各設(shè)備系統(tǒng)子組順控功能組的調(diào)度工作；（2）分為機(jī)組啟動順序控制和機(jī)組停止順序控制兩組；（3）APS控制系統(tǒng)狀態(tài)控制；（4）機(jī)組APS控制系統(tǒng)設(shè)置為按需使用，不投入時不影響機(jī)組的正常控制；（5）采用斷點的形式，將機(jī)組各種系統(tǒng)按機(jī)組啟動或停止要求進(jìn)行分類控制；（6）具有對系統(tǒng)子組狀態(tài)的監(jiān)控功能；（7）具有一定超馳控制能力，例如斷點自動選擇以及并行系統(tǒng)的跳步運(yùn)行；（8）每個斷點順控組應(yīng)具有中斷及恢復(fù)功能；（9）按設(shè)備的運(yùn)行情況選擇執(zhí)行步序。

4 APS總體架構(gòu)及斷點設(shè)置

4.1 APS三層總體架構(gòu)

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(jìn)行條件是否成立。如果條件成立則產(chǎn)生一信號使斷點進(jìn)行。可以直接選擇最后一斷點（如升負(fù)荷斷點），其產(chǎn)生的指令會判斷前面幾個斷點是否已完成，如沒有完成則先啟動最前面未完成的斷點，具有判斷選擇斷點功能，從而實現(xiàn)機(jī)組的整機(jī)啟動。

第二層為步進(jìn)程序，是APS核心。每個斷點都具有邏輯結(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)該斷點啟動命令發(fā)出且該斷點無結(jié)束信號時，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)出該斷點不正常的報警。

第三層為各步進(jìn)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，均返回完畢信號到APS。

4.2 APS斷點設(shè)置策略

斷點方式就是將APS啟動和停止這個大順控分為若干個順控來完成，每個斷點的執(zhí)行均需人為確認(rèn)才能開始。采用斷點控制方式，各斷點既相互聯(lián)系又相互獨立，只要條件滿足，各斷點均可獨立執(zhí)行。

APS系統(tǒng)分啟動模式和停止模式，一般啟動過程設(shè)置4個斷點，停止過程設(shè)置3個斷點。只有在上一斷點啟動完成后，運(yùn)行人員才能通過操作啟停控制畫面上的按鈕啟動下一個斷點。APS啟動模式包括以下4個斷點，即機(jī)組啟動準(zhǔn)備（含冷態(tài)沖洗及真空建立）斷點、鍋爐點火升溫斷點、汽輪機(jī)沖轉(zhuǎn)斷點和機(jī)組并網(wǎng)升負(fù)荷斷點。APS停機(jī)模式包括3個斷點，即降負(fù)荷斷點、機(jī)組解列斷點和機(jī)組停運(yùn)斷點。

5 APS系統(tǒng)設(shè)計及實施存在的問題

（1）當(dāng)前，機(jī)組容量越來越大，為提高機(jī)組性能，主汽溫度、壓力逐步提高，特別是百萬機(jī)組工藝過程復(fù)雜且運(yùn)行方式多變，對于自動控制系統(tǒng)的設(shè)計要求極高，相應(yīng)的APS系統(tǒng)設(shè)計將更加復(fù)雜。

（2）設(shè)備的可用性、可靠性要求非常高。要使APS系統(tǒng)功能能夠順利實現(xiàn)，必須選用優(yōu)良的機(jī)組設(shè)備，及時淘汰故障率高的設(shè)備，且平時注意定期維護(hù)。對檢修人員的業(yè)務(wù)水平要求更高，能夠高標(biāo)準(zhǔn)完成設(shè)備檢修任務(wù)，確保機(jī)組啟/停過程中無故障。

（3）從機(jī)組自動啟/停控制方面考慮，要求納入自動控制系統(tǒng)的儀控設(shè)備較多，比如很多手動門按APS要求都應(yīng)改為遠(yuǎn)程電動、氣動執(zhí)行器，新建或改造機(jī)組從控制項目投資成本的角度考慮有所保留。

6 結(jié)語

APS是CCS、BMS、DEH、MEH、SCS、BPS等各控制系統(tǒng)或裝置的有機(jī)結(jié)合體。APS技術(shù)的真正實現(xiàn)，需要設(shè)計大量的邏輯組態(tài)，不能簡單地將簡單的小程控串聯(lián)成大順控，在設(shè)計中要具有信息匯集、決策運(yùn)算、協(xié)同控制、指令發(fā)布的高端控制，并采用模塊化設(shè)計，且結(jié)構(gòu)合理，具有完善的聯(lián)鎖保護(hù)邏輯，能夠?qū)θ魏卧O(shè)備異常做出迅速響應(yīng)，從而較常規(guī)組態(tài)尋求質(zhì)的突破。同時要求運(yùn)行設(shè)備長周期運(yùn)行可靠無故障，設(shè)備高度自動化，高度智能化，需要新技術(shù)的不斷應(yīng)用，對不合理的設(shè)備進(jìn)行合理的改造和創(chuàng)新。APS技術(shù)應(yīng)用對建設(shè)數(shù)字化電廠起到強(qiáng)大的推動作用，需要熱工同仁不斷努力，為之奮斗，使APS自動化系統(tǒng)名副其實。

參考文獻(xiàn)

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