機組自啟停技術在智能電廠建設中的應用研究

摘要：智能電廠是指以電廠數字化為主要前提條件，使用各種智能技術，具有整體化、智能化等特點的新型電廠。機組自啟停技術正是其中一種重要的智能控制手段。

關鍵詞：智能電廠;機組自啟停;AUS;協調控制

引言

機組自啟停系統（Automatic unit start-up and shut-down system簡稱AUS）是機組級高度自動化控制系統，是機組自動停的信息控制中心，它根據主機和重要輔機啟停和運行特點、啟動和停運過程中各工藝流程系統的運行要求，利用對主機和重要輔機運行狀態及相關工藝過程參數準確、全面、實時的檢測，在巨量的基本邏輯關系判斷的基礎上，按照預先定好的方式向順序控制系統SCS中各功能組、子功能組及單體設備發出啟動或停運指令并由MCS、CCS、FSSS、DEH、MEH、BPC、ECS、AVR等系統協調完成，最后完成發電機組的經濟又安全自動啟停控制。

機組自啟停并非完全是通過一個按鈕實現機組從冷態到并網和滿負荷及逆過程。因為機組是一個復雜和龐大的系統，通過設置少量斷點，使啟動或停止過程有一個合適的中斷，由運行人員的人工確認和干預，可有效防止非正常狀態的發生，在當前情況下采用斷點控制的自啟停控制策略實現發電機組的自動啟停是最有效的一種方式。

1 自啟停控制系統的控制策略

1） AUS采用斷點的啟停控制策略。受限于目前火電機組整體控制水平和運行管理水平，真正意義上的一鍵啟停尚未有實際的應用。對于火電機組來說，采用斷點的啟停控制策略實現機組自啟停是目前最成功的方式。國內外成功的例子，火電機組都是采用斷點的控制方式的，即根據機組工藝特點和運行特點，將機組的啟停過程分成若干個階段，每個階段間設置斷點。AUS啟停將大順控分成若干個順控來完成，每個斷點的執行將由人工確認后才開始執行[1]。在AUS控制方式時，機組的運行將根據機組的狀態和每個斷點的條件自動地進行，個別重要斷點由運行人員干預。在運行過程中若有異常情況出現時，AUS將以操作指導的形式發出報警，提示運行人員來處理。采用斷點的控制方式，各個斷點既相互聯系，又相互獨立，只要條件滿足，各個斷均可獨立執行，前續斷點已啟動完成，可以直接啟動后續斷點。

2） 邏輯設計模塊化策略。根據階段單元、步驟單元、信號單元、狀態顯示等各種完成特定功能的控制邏輯設計成模塊化。

3） 步驟階段化策略。大型火電機組的啟停自動化是一個綜合性很強的復雜的順序控制系統，通過合理而有效地控制設備程序的階段和步驟，以及對危及機組安全的反向判據的連續監視，使機組的啟停程序綜合考慮了安全性和經濟性，從而使AUS不僅是啟停裝置，同時也是安全裝置。

判據條理化策略。一次判據、二次判據、反向判據、指令時間、允許時間、等待時間、判據有效期及其對程序重定位的影響，確保啟停的安全性以及準確性。

2 ?APS設計主要內容

在采用AUS控制方式時，機組的運行方式可以依據機組的運行狀態和每個斷點的條件自動進行，少數重要的斷點將由運行操作人員人工干預。在正常運行中如果出現異常情況，AUS會以操作指導（專家支持）的方式發出告警，提醒運行操作人員來手動處理。使用斷點的控制方式，每個斷點既互相獨立，又互相聯系，在條件滿足的情況下，每個斷點都可以單獨運行，前一個斷點流程完成后，便允許立刻開始后續斷點，符合燃煤機組較繁復的運行操作方式，并且顯示出非凡的靈活性，滿足電廠生產過程的各種工藝要求[2]。

AUS分為啟動和停機兩種模式，而啟動模式又分為極熱態、熱態、溫態以及冷態這四種啟動方式。增加斷點設置是AUS設計時需要重點考慮的一個難題，設置合理的斷點會給AUS帶來很多好處。

AUS的斷點設置需要遵循以下首要原則：1）按照火電站各工藝系統的流程特性劃分;2）按照火電站各工藝系統啟動和停運的特性與需求劃分;

（1）AUS啟動斷點設置

AUS啟動過程從投入凝結水補水系統功能組開始，到機組負荷升到滿負荷的40%-50%后協調控制系統投入運行，AUS啟動模式完成退出。機組啟動常規設置5個斷點（6個階段），6個階段如下：

1）機組啟動準備斷點;2）冷態沖洗及真空建立斷點;3）鍋爐點火及升溫升壓斷點;4）汽機沖轉斷點;5）機組并網斷點;6）升負荷斷點

（2）AUS停機斷點設置

AUS停機過程從機組目標負荷開始減到汽機投盤車，煙風系統停運結束，AUS停機模式完成退出。系統考慮設置以下斷點：

1）降負荷斷點;2）機組解列斷點;3）機組停運斷點;

（3）AUS主要功能

機組自啟停有如下主要功能：

1）完成對各設備工藝系統子功能組順控的調用;2）機組自啟停控制系統狀態控制;3）機組自啟停控制系統采用按需投入方式，機組正常開停機時按需要選擇投入與否;4）各個斷點順控功能組具備可以隨時中斷且恢復的功能。依據設備的具體運行情況選擇需要執行的步序;5）具備簡單的超馳控制能力，比如自動選擇斷點并且同時進行系統的跳步操作[3]。

3 啟動過程

在設備可用的情況下，AUS按照啟動操作流程，逐步投用各系統，從設備全停狀態至機組并網帶60%額定負荷，包括系統上水、輔助系統啟動、鍋爐點火準備、冷態水沖洗、鍋爐點火升溫升壓、汽機沖轉、機組并網、升負荷。程序應具備自動判斷功能，依據不同系統的投用狀況，自動選擇程序步，直至系統全部投入，系統啟動完成后應檢測系統運行狀況。

系統啟動前，應按照操作卡進行相關條件與系統的檢查與確認，重要步驟設置斷點，進行人工操作與確認，如鍋爐點火、汽水品質釋放、汽機升速、機組并網等。機組啟動設置斷點設置暫定為啟動前的準備、鍋爐點火升溫、汽機沖轉及機組并網、升負荷共4個斷點，程序執行到預選斷點后將等待人工進行確認及選擇后續步驟。

4 ?影響AUS系統功能實現因素

AUS系統功能最后能否實現，取決于多方面的因素：

1） 有賴于工程的精心策劃，從工藝系統設計、設備選型到邏輯設計、系統調試需要有一個整體的策劃，單靠任何一個環節精心設計或一個專業的努力是無法實現的。

2） 汽機廠、鍋爐廠AUS工程經驗及其提供的自啟停系統設計的完善性在很大程度上影響著機組AUS系統功能的實現[4]。

3） DCS供貨商的AUS工程能力和工程經驗與機組AUS系統功能的實現有很大的關系，DCS各個子系統的自動投入是AUS最終得以實現的基礎。

5 ?結語

AUS機組自啟停控制系統的實現是大型火力發電廠自動化控制水平提高的一大標志，它不單單降低了運行操作人員的工作量，更重要的是它對機組啟停的操作程序進行規范和標準化，改良了控制系統，降低了運行人員誤操作的風險，減少了機組啟停的時間，整體上提升了機組的經濟效益與安全水平。

參考文獻

[1]. 金毅. 660MW火電機組智能化電廠實施方案[D]. 華北電力大學（北京），2017.

[2] 何立榮 等. 構建云、大、物、移的智能電廠[J]. 《中國設備工》，2018（4）：12-17.

[3] 王曉雄. 淺談智能電廠規劃建設[J]. 《南方能源建設》，2017（03）：30-34.

[4]. 耿清華. 淺談基于大數據的智慧水電廠建設[J].

《水電與新能源》2018（10）：33-35

作者簡介：謝進安，（1984—），性別男，籍貫寧夏石嘴山市（省和市），職稱工程師，學歷本科，研究方向火電廠熱工控制。