APS控制技術(shù)方案

1、 # APS控制技術(shù)新華控制工程有限公司APS是機(jī)組啟停管理系統(tǒng)，是機(jī)組啟停調(diào)度、信息管理與指令控制中心。APS根據(jù)機(jī)組啟停曲線、按規(guī)定好的程序發(fā)出各個(gè)系統(tǒng)、子系統(tǒng)、設(shè)備的啟停指令，從而實(shí)現(xiàn)單元機(jī)組的自動(dòng)啟動(dòng)或停止。APS上層管理控制各個(gè)功能組級(jí)，每個(gè)功能組級(jí)下有子組級(jí)的控制，最終控制終端設(shè)備。APS管理下層控制邏輯以實(shí)現(xiàn)單元機(jī)組協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)（CCS）、汽機(jī)電液調(diào)節(jié)系統(tǒng)（DEH）、鍋爐燃燒管理系統(tǒng)（BMS）和鍋爐、汽機(jī)及相應(yīng)輔機(jī)順序控制系統(tǒng)（SCS）等常規(guī)控制系統(tǒng)。CCS、DEH、BMS、SCS等常規(guī)控制系統(tǒng)是目前大多數(shù)電廠DCS系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)的控制功能，它們中的子組級(jí)控制是靠運(yùn)行人員手動(dòng)啟停，沒(méi)有

2、達(dá)到由計(jì)算機(jī)自動(dòng)控制的水平，如在不同的工況下，設(shè)備的啟停條件不允許而誤操作，會(huì)帶來(lái)設(shè)備的損壞或引發(fā)運(yùn)行事故，或沒(méi)有分析當(dāng)前運(yùn)行最佳模式隨機(jī)運(yùn)行，機(jī)組的運(yùn)行效率就會(huì)降低。APS系統(tǒng)就是根據(jù)這些需求，實(shí)現(xiàn)機(jī)組最高級(jí)自動(dòng)控制技術(shù)，具有高度的復(fù)雜性，是DCS控制系統(tǒng)中所有常規(guī)子系統(tǒng)的統(tǒng)領(lǐng)。要實(shí)現(xiàn)APS，必然要求機(jī)爐側(cè)SCS、MCS、DEH、MEH、FSSS、CCS、BYPASS，以及電氣側(cè)ECS等所有子系統(tǒng)的正確與完善，對(duì)系統(tǒng)設(shè)備提出更高的要求，對(duì)系統(tǒng)的重要測(cè)點(diǎn)如汽包水位信號(hào)要求全程可靠、測(cè)量正確，確保啟用APS滿(mǎn)足機(jī)組安全運(yùn)行的要求。實(shí)現(xiàn)機(jī)組APS功能在提高機(jī)組自動(dòng)化控制水平的同時(shí)，全面提高機(jī)組的運(yùn)

3、行水平，需要解決的技術(shù)問(wèn)題如下：需求APS控制計(jì)算單元DPU。進(jìn)一步完善聯(lián)鎖保護(hù)邏輯，定義不同控制接口的優(yōu)先級(jí)別，提高機(jī)組長(zhǎng)期安全運(yùn)行水平；提高自動(dòng)調(diào)節(jié)品質(zhì)，實(shí)現(xiàn)主要調(diào)節(jié)回路的全程控制，提高機(jī)組長(zhǎng)期經(jīng)濟(jì)運(yùn)行水平；全程旁路控制，縮短啟停時(shí)間，適應(yīng)機(jī)組運(yùn)行。分析運(yùn)行工況，操作規(guī)范，最佳模式運(yùn)行。技術(shù)仿真測(cè)試，提高APS系統(tǒng)投運(yùn)成功率。 機(jī)組級(jí)功能級(jí)子組級(jí)設(shè)備級(jí)圖1：APS結(jié)構(gòu)原理框圖 #1APS控制DPU # #APS控制DPU并列于DCS系統(tǒng)常規(guī)控制DPU，硬件配置與其它DPU相同。不同之處主要在于軟件邏輯組態(tài)部分，APS控制DPU不直接控制現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備，只是完成對(duì)常規(guī)DPU發(fā)生控制指令和接受其反饋

4、信號(hào)，同時(shí)，與人機(jī)接口站MMI站交互信息，顯示APS控制信息指令、報(bào)警信息和接受運(yùn)行人員手動(dòng)干預(yù)操作指令。 # # # #圖2：電廠DCS硬件結(jié)構(gòu)原理框圖 # APS控制邏輯根據(jù)機(jī)組的不同，設(shè)計(jì)不同的控制邏輯組態(tài)。在具體的邏輯設(shè)計(jì)時(shí),采用了模塊化、階段化、結(jié)構(gòu)化等組態(tài)方式。一方面更為清晰有效地實(shí)現(xiàn)了控制策略;另一方面也便于調(diào)試和修改,不至于出現(xiàn)一處邏輯修改而引起多處連鎖反應(yīng)的情況,提高了系統(tǒng)安全性。2標(biāo)準(zhǔn)接口、控制級(jí)別由于APS與下層結(jié)構(gòu)接口眾多，也為了組態(tài)邏輯的易讀性，需要定義其標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范，否則帶來(lái)控制邏輯的混亂及設(shè)備亂動(dòng)。表1是APS與各控制系統(tǒng)的接口定義內(nèi)容，圖3為APS控制啟停、開(kāi)關(guān)類(lèi)設(shè)

5、備接口及優(yōu)先級(jí)別示意圖，圖4為APS控制調(diào)節(jié)類(lèi)設(shè)備接口示意圖。 #表1：APS與各控制系統(tǒng)的接口規(guī)范要求1、開(kāi)關(guān)型的設(shè)備控制塊DEVICE缺省狀態(tài)設(shè)為自動(dòng)；2、功能組、子組啟動(dòng)時(shí)首先將相關(guān)設(shè)備投自動(dòng)，DEVICE設(shè)備控制塊DMD自動(dòng)接口輸入僅供APS、功能組、子組輸出與SCS、FSSS的接口指令輸入；（啟停開(kāi)關(guān)類(lèi)設(shè)備）3、聯(lián)鎖設(shè)備須單獨(dú)設(shè)投切按鈕；4、冗余設(shè)備控制邏輯統(tǒng)一用DEVSWH接口；5、設(shè)備級(jí)的啟、停允許條件及設(shè)備跳閘保護(hù)條件原則要求單獨(dú)組態(tài)頁(yè)。APS干預(yù)MCS系統(tǒng)的方式有三種：1、設(shè)定值改變;二、輸出超馳值；三、調(diào)節(jié)回路的切換。與MCS的接口（調(diào)節(jié)類(lèi)設(shè)備）1、APS改變?cè)O(shè)定值通過(guò)M/

6、A站的APSTR和APSTS實(shí)現(xiàn)；不同階段不同定值的切換通過(guò)MSFT或者根據(jù)系統(tǒng)要求F（X）生成。2、保護(hù)性超馳放在M/A站之后；APS輸出的超馳信號(hào)放在M/A站之前，通過(guò)M/A站自動(dòng)輸出；不同階段不同超馳值通過(guò)MSFT輸出。3、通過(guò)邏輯回路組態(tài)實(shí)現(xiàn)，保證不同回路的切換跟蹤無(wú)擾。在APS自動(dòng)啟動(dòng)過(guò)程，DEH將在APS的調(diào)度下自動(dòng)完成汽機(jī)復(fù)位、掛閘、沖轉(zhuǎn)、低速檢查、中速暖機(jī)、3000轉(zhuǎn)定速、并網(wǎng)帶初始負(fù)荷、升負(fù)荷到30%、然后投入?yún)f(xié)調(diào)。在APS停機(jī)過(guò)程，DEH將配合APS、CCS完成機(jī)組減負(fù)荷、解列、汽機(jī)遮斷等工作。DEH接收來(lái)自APS的接口信號(hào)主要有：APSON狀態(tài)、目標(biāo)負(fù)荷（或主汽壓力定值、

7、負(fù)荷升或降速率）、汽機(jī)掛閘指令DEH向APS發(fā)送的信號(hào)主要有：主汽壓力、再熱蒸汽壓力、發(fā)電機(jī)功率、汽機(jī)轉(zhuǎn)速、主汽溫度、再熱蒸汽溫度、冷態(tài)啟動(dòng)方式、溫態(tài)啟動(dòng)方式、熱態(tài)啟動(dòng)方式、極熱態(tài)啟動(dòng)方式、汽機(jī)復(fù)位信號(hào)、汽機(jī)遮斷信號(hào)、汽機(jī)沖轉(zhuǎn)允許、DEH處APS控制方式、DEH處ATC控制方式、選擇自動(dòng)同期方式、GV閥控制方式、主汽門(mén)全開(kāi)、自動(dòng)同期允許、沖轉(zhuǎn)完成、DEH升負(fù)荷允許、DEH減負(fù)荷允許、功率控制方式，當(dāng)前鍋爐最大允許升負(fù)荷率等。DEH自己完成汽機(jī)GO指令、汽機(jī)HOLD指令、遠(yuǎn)方ETS復(fù)位指令。在APS自動(dòng)啟動(dòng)過(guò)程，MEH將在APS的調(diào)度下自動(dòng)完成小與MEH接口機(jī)掛閘功能級(jí)子組級(jí)設(shè)備級(jí)功能級(jí)子組級(jí)設(shè)

8、備級(jí) # 功能級(jí)子組級(jí)設(shè)備級(jí)功能級(jí)子組級(jí)設(shè)備級(jí) # #功能級(jí)子組級(jí)設(shè)備級(jí)功能級(jí)子組級(jí)設(shè)備級(jí) # #圖3：APS控制啟停、開(kāi)關(guān)類(lèi)設(shè)備接口及優(yōu)先級(jí)別示意圖 #圖4：APS與MCS系統(tǒng)控制接口示意圖 # 啟停、開(kāi)關(guān)類(lèi)設(shè)備是電廠中最基本的單臺(tái)控制設(shè)備，設(shè)計(jì)有手動(dòng)、自動(dòng)級(jí)保護(hù)工作方式，手、自動(dòng)工作方式受到許可條件限制，命令控制權(quán)限由高到低依次為保護(hù)、手動(dòng)、自動(dòng)。通常，自動(dòng)控制命令接受上一級(jí)子組STEP步序塊發(fā)出的控制指令,對(duì)于并列設(shè)備有自動(dòng)聯(lián)鎖要求，電廠出于運(yùn)行安全的需求部分工藝按相同容量設(shè)備雙重或多重配置，正常工作時(shí)至少有1臺(tái)設(shè)備運(yùn)行，余者處于備有狀態(tài)，采用設(shè)備聯(lián)鎖應(yīng)急啟動(dòng)備有設(shè)備。聯(lián)鎖啟動(dòng)備有設(shè)備條

9、件有兩個(gè)：一是運(yùn)行設(shè)備跳閘，二是工藝參數(shù)偏離規(guī)定值，前者稱(chēng)電氣聯(lián)鎖，后者叫做熱工聯(lián)鎖。圖4為APS與MCS系統(tǒng)控制接口示意圖，ESMA手操器為通用手操器，在原有ESMA手操器的基礎(chǔ)上增加APSTR、APSTS輸入接口，通過(guò)MSFT多功能切換塊接入定值指令。OV、OS為超馳置位信號(hào)，級(jí)別最高，也是通過(guò)MSFT塊接入多路置位指令。3提高調(diào)節(jié)品質(zhì)，實(shí)現(xiàn)主要調(diào)節(jié)回路的全程控制APS系統(tǒng)執(zhí)行過(guò)程講究數(shù)據(jù)正確、過(guò)程穩(wěn)定，這對(duì)參數(shù)控制尤為重要，任何控制回路參數(shù)不穩(wěn)定、振蕩都對(duì)APS產(chǎn)生影響，增加APS系統(tǒng)執(zhí)行等待時(shí)間或者程序執(zhí)行允許條件不滿(mǎn)足；常規(guī)MCS控制，MCS調(diào)節(jié)在低負(fù)荷段和機(jī)組啟停階段，控制回路大都

10、在手動(dòng)控制，MCS的品質(zhì)考核只在鍋爐穩(wěn)燃或機(jī)組穩(wěn)定階段。對(duì)于機(jī)組啟停階段，由于系統(tǒng)多變，熱力設(shè)備頻繁啟動(dòng)，自然對(duì)控制參數(shù)產(chǎn)生較大的影響，所以，要投入APS系統(tǒng)，不但要解決穩(wěn)定工況的調(diào)節(jié)特性，還要隨著啟停設(shè)備、工況的多變，保持過(guò)程參數(shù)的持續(xù)穩(wěn)定。甚至個(gè)別控制系統(tǒng)，在不同的工況下，連過(guò)程量都要變化控制。對(duì)于單元制控制機(jī)組，有一些主要控制系統(tǒng)，如全程給水控制、燃料控制、風(fēng)煙系統(tǒng)控制，是要重點(diǎn)解決的控制回路，任何一個(gè)控制回路存在缺陷，都會(huì)影響APS全程控制過(guò)程。根據(jù)不同鍋爐機(jī)組，這些控制系統(tǒng)的控制要求也不盡相同，如何控制好這些系統(tǒng)，是要有豐富的MCS設(shè)計(jì)及調(diào)試經(jīng)驗(yàn)。 # # # 本工程采用CCI公司的

11、高壓旁路（主蒸汽）和低壓旁路（再熱蒸汽）二級(jí)串聯(lián)旁路系統(tǒng)，旁路容量為40%BMCR，高壓旁路系統(tǒng)裝置由高壓蒸汽壓力調(diào)節(jié)閥、高壓溫度調(diào)節(jié)閥、高壓截止閥等組成，低壓旁路系統(tǒng)裝置由低壓蒸汽壓力調(diào)節(jié)閥、低壓溫度調(diào)節(jié)閥、低壓截止閥等組成。本系統(tǒng)為常規(guī)旁路控制系統(tǒng)，分為BYPASSON和BYPASSOFF兩種方式，BYPASSON方式下只設(shè)計(jì)旁路快關(guān)功能，不設(shè)計(jì)快開(kāi)功能。旁路系統(tǒng)設(shè)計(jì)在APS投運(yùn)情況下，依次設(shè)計(jì)有：旁路暖管功能組、旁路投入功能組、高旁退出功能組和旁路退出功能組。旁路BYPASSON方式發(fā)生下面兩種情況時(shí)，自動(dòng)轉(zhuǎn)為BYPASSON方式：當(dāng)未并網(wǎng)，高旁隔絕門(mén)和低旁隔絕門(mén)全開(kāi)；所有調(diào)門(mén)在自動(dòng)，調(diào)

12、門(mén)在全關(guān)位置，且高旁隔絕門(mén)和低旁隔絕門(mén)全開(kāi)；旁路BYPASSOFF方式發(fā)生下面兩種情況時(shí)，自動(dòng)轉(zhuǎn)為BYPASSOFF方式：當(dāng)機(jī)組未并網(wǎng)，高旁隔絕門(mén)和低旁隔絕門(mén)全關(guān)；機(jī)組并網(wǎng)，中調(diào)門(mén)全開(kāi)，且高旁隔絕門(mén)和低旁隔絕門(mén)全關(guān)；旁路跳閘保護(hù)旁路跳閘邏輯如圖7所示： # 延時(shí)10分鐘跳閘汽機(jī)狀態(tài)決定沖轉(zhuǎn)壓力冷：6MPa溫：8MPa熱：10MPa極熱：12MPa鍋爐溫升率高限制汽機(jī)狀態(tài)決定高旁滑壓開(kāi)度：冷：35%溫:30%熱：25%極熱：20%最小開(kāi)度控制10%開(kāi)度滑壓開(kāi)度控制（壓力最小定值）壓力汽機(jī)狀態(tài)沖轉(zhuǎn)壓力定壓控制記憶壓力最小定值（與1MPa）高選定壓控制0.2MPa5%開(kāi)度暖管10分鐘升壓速率目標(biāo)定壓控制0.5MPa圖8：APS高低旁投運(yùn)控制流程 # 5分析工況，操作規(guī)范，最佳模式運(yùn)行圖9：利港電廠#4機(jī)組凝結(jié)水系統(tǒng)圖 凝汽器水位0i!世口壓方低于5bar目動(dòng)自動(dòng)#4低加進(jìn)水門(mén)ggn自動(dòng)！詁50)自動(dòng)1o除氧器再循環(huán)泵#1、2、3低加水側(cè)門(mén)#4低加出水門(mén)2650排放疣星除氧器溫度2000，除氧器水位注水泵B，聯(lián)啟1；壓力高于爲(wèi)卜，停送)！備用(凝器正常補(bǔ)水調(diào)門(mén)自戲hOQ)凝器爭(zhēng)故補(bǔ)水調(diào)門(mén)工頻凝泵注水泵至除氧器上水調(diào)門(mén)輔汽至除氧器門(mén)除氧器水位