APS控制策略在300MW火力發電機組中應用

辛巖　徐兵

【摘 要】機組自啟停控制系統作為提高自動化水平行之有效的方法，受到越來越多的關注和重視。本文通過在電廠中的實際應用，說明APS在組態過程中的步驟和方法，以及需要注意的問題。

【關鍵詞】機組自啟停控制系統；斷點；組態

1 APS概述

機組自啟停控制系統是機組自動啟動和停運的信息控制中心，它按規定好的程序發出各個設備/系統的啟動或停運命令，并由以下系統協調完成：模擬量自動調節控制系統（MCS）、協調控制系統（CCS）、鍋爐爐膛安全監視系統（FSSS）、汽輪機數字電液調節系統（DEH）、鍋爐汽機順序控制系統（SCS）、給水全程控制系統、燃燒器負荷程控系統及其它控制系統（如ECS電氣控制系統、AVR電壓自動調節系統等），以最終實現機組的自動啟動。

在設計有APS功能的機組時，MCS、CCS、FSSS、DEH等系統均要圍繞APS進行設計，協調APS完成機組自啟動功能。在機組啟動過程中，隨著機組負荷的增加，MCS系統與FSSS系統相互協調自動完成燃燒器的投切功能，以滿足全程燒料自動控制功能；同時給水全程控制與SCS等系統相互協調，自動完成電泵、汽泵啟動、停止，電泵、汽泵之間的并泵、倒泵等功能，以滿足全程給水自動控制功能[1]。

APS的主要功能如下：

（1）實現對各設備系統子組順控功能組的調度工作。

（2）APS控制系統狀態控制及顯示；

（3）機組APS控制系統設置為按需使用，不投入時不影響機組的正常控制；

（4）采用斷點的形式，將機組各種系統按機組啟動要求進行時序控制；

（5）具有對系統子組狀態的監控功能；

（6）具有一定超馳控制能力，例如斷點自動選擇以及并行系統的跳步運行；

（7）每個斷點順控組應具有中斷及恢復功能。按設備的運行情況選擇執行步序；

（8）操作員站上具有根據系統控制邏輯的操作畫面及指導。

本文以赤峰新城熱電#1機組為例，闡述APS功能如何在實際DCS組態中的實現。

2 APS系統斷點設置

依據赤峰新城熱電廠的實際情況，在兼顧自動水平和運行安全性的基礎上，計劃冷態、溫態啟動設置六個斷點。只有在前一斷點完成的條件下，通過所提供的按鈕確認啟動下一斷點，APS才會開始下一斷點。這六個斷點分別如下：

（1）機組啟動準備斷點。

（2）鍋爐上水/沖洗斷。

（3）鍋爐點火及升溫斷點。

（4）汽輪機沖轉（ATC）斷點。

（5）機組并網斷點。

（6）升負荷斷點（方式可選擇“CCS投入”或“升負荷至100%”）。

第6個斷點完成后，機組負荷由CCS系統控制，APS退出。

3 APS系統各斷點包括的功能組

（1）機組啟動準備斷點：凝補水功能組， 閉冷水系統功能組，閉式冷卻水泵功能子組，磨煤機油系統功能子組，汽機油系統功能組，輔汽系統功能組，濕式排渣系統功能組。

（2）鍋爐上水/沖洗斷點：凝結水功能組，凝結水泵A/B功能子組，除氧器管道上水功能組，除氧器加熱功能組，鍋爐疏水系統功能組，給水管道注水功能組（電泵模式/汽泵模式），軸封投入功能組，空冷系統投運功能組，抽真空系統投入功能組，電動給水泵啟動功能組，電泵暖泵功能組，給水泵汽輪機啟動功能組，小機A/B沖轉功能組，小機A/B盤車功能組，鍋爐上水功能組，鍋爐開式沖洗功能組，鍋爐底部加熱功能組。

（3）鍋爐點火及升溫斷點：風煙系統功能組，引風機功能組，送風機功能組，一次風機功能組（變頻啟動/工頻啟動），空預器功能組，制粉準備系統功能組，制粉系統功能組，汽機EH油系統投運功能組，發電機定子冷卻水系統投運功能組。

（4）汽輪機沖轉（ATC）斷點：低加水側投入功能組，低加水側退出功能組，5號低加投入功能組，6號低加投入功能組，7號低加投入功能組。

（5）機組并網斷點：運行確認斷點。

（6）升負荷斷點：1號高加投入功能組，2號高加投入功能組，3號高加投入功能組。

4 APS操作畫面

（1）APS啟動操作畫面

當選擇APS啟動時，相應的斷點條件滿足，點擊調出操作面板，即可執行相應的斷點。各斷點執行的內容均在面板上顯示出來，通過點擊還可進入到相應的功能子組畫面。當APS執行過程中遇到故障時，操作畫面能直觀地顯示故障出現的子功能組及相應的執行步，就能立即找到故障所在的部位，以便消除故障使APS繼續執行下去。

（2）APS操作畫面定義

APS操作畫面如圖1所式，整個圖形分成3大塊：斷點操作及狀態參數顯示區域；本功能組操作及顯示區域；報警顯示區域。

條件滿足時，描述前的圖框會打紅勾。如需手動確認的設備或狀態，點擊“確認”按鈕，進行確認，按鈕由灰色背景變成綠色背景。

斷點操作：

啟動——當APS啟動、停止允許條件滿足時，背景狀態P顯示綠色，按下斷點啟動執行斷點下 功能組及設備操作。同時，按鈕變成紅色。

暫停——當斷點未啟動時，此按鈕不執行；當斷點正在執行時，按“暫停”按鈕，斷點順控操作暫停。同時，按鈕變成紅色。

復位——當斷點運行過程中，按“復位”按鈕，斷點操作停止，輸出指令清零。復位按鈕瞬時變成紅色，后仍為灰色。

狀態顯示：

運行/結束模式——斷點運行時，灰色背景的“斷點未運行”變成紅色背景的“斷點運行步序”。斷點順控執行完畢，變成綠色的“斷點順控結束”。如果完成判斷條件滿足，灰色背景的“斷點狀態”變成綠色背景的“斷點結束”。

手動確認按鈕：

灰色：斷點未執行到該步；

紅色：該手動確認前的操作已完成，等待執行手動確認中包含的設備。

綠色：手動確認包含的設備操作均完成。

閃爍：斷點執行到該步。

“手動確認”中的設備屬于斷點管理的一部分，但不作為單獨的功能組來操作。點擊該按鈕，會彈出需要手動確認已完成的操作或自動進行的操作。

“手動確認”旁邊的向下箭頭，在前一組功能組完成后，變成紅色，該按鈕對應的設備操作或確認完成后，箭頭變成灰色。

5 總結

APS是單元機組最高級自動控制技術，是DCS控制系統中所有常規子系統的統領。要實現APS，必然要求機爐側SCS、MCS、DEH、MEH、FSSS、CCS、BYPASS，以及電氣側ECS等所有子系統的正確與完善，小至每一個測點信號和通道，大至每一個閥門和轉機設備的控制，都能滿足機組安全運行的要求[2]。實現機組APS功能在提高機組自動化控制水平的同時，全面提高機組的運行水平，主要體現在：提高機組長期安全運行水平；提高機組長期經濟運行水平；提高機組設備故障處理的正確率；減少運行人員的操作失誤；減輕運行人員的操作強度。

【參考文獻】

[1]鄭慧莉.大型火電廠自動化設計的若干問題.電力系統自動化，2006，29（24）：79-82.

[2]任建勇，楊政.火力機組APS的應用研究.山西電力，2002，7（增刊1）：26-27.endprint