機組自啟停APS系統(tǒng)說明

-.z.十、機組自啟停APS系統(tǒng)專題機組自啟?？刂葡到y(tǒng)APS是熱工自動化技術(shù)的最新開展方向之一。APS是實現(xiàn)機組啟動和停頓過程自動化的系統(tǒng)，其優(yōu)勢在于可以提高機組啟停的正確性、標(biāo)準(zhǔn)性，大大減輕運行人員的工作強度，縮短機組啟停時間，從整體上提高機組的自動化水平。FO*BORO公司根據(jù)應(yīng)用經(jīng)歷，做如下說明：APS功能設(shè)計APS功能包括機組自動啟動與自動停頓。其中自動啟動有冷態(tài)、溫態(tài)、熱態(tài)和極熱態(tài)四種啟動方式，對于汽機來說，其區(qū)別主要在于汽輪機自動開場沖轉(zhuǎn)時對主蒸汽參數(shù)的要求不同，因而汽輪機沖轉(zhuǎn)前鍋爐升壓時間不同。冷態(tài)方式： 第一級金屬溫度120溫態(tài)方式： 第二級金屬溫度>120℃，且熱態(tài)方式： 第一級金屬溫度>300℃，且極熱態(tài)方式：第一級金屬溫度>380對于鍋爐來說，區(qū)分以上4種啟動方式，主要由汽包壁溫、汽包壓力和停爐時間來決定。四種啟動方式都可分為九步，每步設(shè)計為1個斷點。只有在前一步完成的條件下，通過所提供的按鈕確認(rèn)啟動下一步，APS才會開場下一步，在每一步的執(zhí)行過程中，均設(shè)計"GO/HOLD〞邏輯，這九步為：啟動準(zhǔn)備汽機抽真空鍋爐初始清洗鍋爐冷態(tài)清洗鍋爐點火熱態(tài)清洗汽機沖轉(zhuǎn)并網(wǎng)、帶初負(fù)荷升至目標(biāo)負(fù)荷〔40％BMCR〕第九個斷點即加負(fù)荷斷點中進(jìn)展到由APS設(shè)定負(fù)荷指令為40%MCR并實現(xiàn)后，發(fā)出由CCS進(jìn)展負(fù)荷控制并投入?yún)f(xié)調(diào)方式的命令，斷點完成后，APS退出，此時機組的啟動已完成，機組負(fù)荷由CCS系統(tǒng)控制升至操作員的設(shè)定值或由中調(diào)〔AGC〕給出的設(shè)定值方式。為了適應(yīng)隨后整個生產(chǎn)過程的全程自動控制，CCS必須能根據(jù)負(fù)荷指令要求自動地投切燃燒器，適應(yīng)不同的負(fù)荷要求。投入APS前，必須具備啟動允許條件，如鍋爐加藥系統(tǒng)、汽水采樣系統(tǒng)、鍋爐排污系統(tǒng)、灰處理系統(tǒng)、鍋爐補水系統(tǒng)具備投入條件，凝結(jié)水、給水系統(tǒng)上水，循環(huán)水系統(tǒng)上水，開閉式冷卻水系統(tǒng)上水、壓縮空氣系統(tǒng)、化學(xué)精處理系統(tǒng)、凝汽器膠球清洗系統(tǒng)、凝汽器銅管造膜系統(tǒng)具備投入條件，啟動密封油系統(tǒng)，發(fā)電機充氫等已準(zhǔn)備好。機組自動停頓也可設(shè)6步，也設(shè)計"GO/HOLD〞邏輯，這6步分別為：減負(fù)荷最小負(fù)荷解列汽機跳閘真空破壞及燃燒器退出停爐APS構(gòu)造實現(xiàn)機組級自啟/停要通過一個漸進(jìn)的過程來實現(xiàn)。如何在較短時間內(nèi)不但較高水平地完成DCS各個功能，又能實現(xiàn)APS功能且不影響DCS其它功能的實現(xiàn)，APS的構(gòu)造方案成了關(guān)鍵。機組級自啟停〔APS〕采用多層級功能組構(gòu)造，最高層為機組級自啟停功能組。這樣做不但使APS對下層DCS功能的影響較小，而且還可以把APS拆開分步試投。APS對電廠的控制是應(yīng)用電廠常規(guī)控制系統(tǒng)與上層控制邏輯共同實現(xiàn)的。常規(guī)控制系統(tǒng)是指：閉環(huán)控制系統(tǒng)〔MCS/CCS〕、鍋爐爐膛平安監(jiān)視系統(tǒng)〔FSSS〕、順序控制系統(tǒng)〔SCS〕、數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)〔DAS〕、給水泵汽輪機數(shù)字電液調(diào)節(jié)系統(tǒng)〔MEH〕、汽輪機旁路控制系統(tǒng)〔BPC〕；給水全程控制系統(tǒng)；汽輪機數(shù)字電液控制系統(tǒng)〔DEH〕及電氣控制局部〔ECS〕等。在沒有投入APS的情況下，常規(guī)控制系統(tǒng)獨立于APS實現(xiàn)對電廠的控制；在APS投入時，常規(guī)控制系統(tǒng)給APS提供支持，實現(xiàn)對電廠的自動啟/?？刂?。機組自啟停系統(tǒng)可分為三層：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頓模式，選擇哪個斷點及判斷該斷點允許進(jìn)展條件是否成立。如果條件成立則產(chǎn)生一信號使斷點進(jìn)展。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的五個斷點是否已完成，如沒有完成則先啟動最前面的未完成斷點，具有判斷選擇斷點功能，從而實現(xiàn)機組的整機啟動。第二層為步進(jìn)程序，是APS的構(gòu)成核心內(nèi)容，每個斷點都具有邏輯構(gòu)造大致一樣的步進(jìn)程序，步進(jìn)程序構(gòu)造分為允許條件判斷〔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)出而且該斷點無完畢信號，則步進(jìn)程序開場進(jìn)展，每一步需確認(rèn)條件是否成立，當(dāng)該步開場進(jìn)展時同時使上一步復(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)展產(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/停頓，各個組啟動/停頓完畢后，均返回一完畢信號到APS。APS的自動啟動和自動停頓功能構(gòu)造初步可按下列圖1和圖2所示：各功能組及子功能組APS的投入主要依靠各功能組來實現(xiàn)，APS系統(tǒng)相當(dāng)于機組啟停信息控制中心，按規(guī)定好的程序發(fā)出各個設(shè)備系統(tǒng)啟動的命令，由各個系統(tǒng)相互協(xié)調(diào)共同完成：SCS鍋爐/汽機順序控制系統(tǒng)MCS/CCS機組自動控制系統(tǒng)FSSS鍋爐爐膛平安監(jiān)視系統(tǒng)DEH數(shù)字電液調(diào)節(jié)系統(tǒng)MEH給水泵汽輪機數(shù)字電液調(diào)節(jié)系統(tǒng)BPC汽輪機旁路控制系統(tǒng)其它控制系統(tǒng)〔AVR電壓自動調(diào)節(jié)系統(tǒng)〕APS能否全面投入運行的關(guān)鍵是各個控制子系統(tǒng)的自動投入情況，其中鍋爐、汽機順序控制系統(tǒng)、鍋爐爐膛平安監(jiān)視系統(tǒng)〔FSSS〕和機組閉環(huán)自動控制系統(tǒng)CCS的投入情況最為關(guān)鍵。APS設(shè)計要靈活，在操作員站的APS操作畫面上可以進(jìn)展整機的自動啟、停操作，也可以進(jìn)展單獨斷點的自動進(jìn)展操作。在機組啟、停運行操作中，如果APS在退出狀態(tài)下，也可以使用APS的操作畫面很方便的按設(shè)定好的步驟，直接對*一功能組進(jìn)展順控操作，當(dāng)該功能組中*一設(shè)備不能投自動時，可以立即調(diào)出該設(shè)備的操作站進(jìn)展手動操作，以滿足該功能繼續(xù)執(zhí)行。SCS系統(tǒng)與APS系統(tǒng)的接口關(guān)系SCS系統(tǒng)采用多層次的構(gòu)造，分為功能組級、子功能組級和設(shè)備控制級等，從構(gòu)造上來看，APS實現(xiàn)上也是SCS系統(tǒng)的一個功能組，SCS是APS的一個子功能組。SCS系統(tǒng)是構(gòu)成APS系統(tǒng)的核心局部，SCS系統(tǒng)的成功投運是APS系統(tǒng)投運的關(guān)鍵所在，設(shè)計完善合理的SCS系統(tǒng)是APS投運最主要根底。在APS的各斷點，SCS系統(tǒng)以功能組級、子功能組級和設(shè)備級的控制方式承受APS的控制指令，完成設(shè)備的啟停。機組啟動預(yù)備機組啟動預(yù)備是APS啟動的第一個斷點，是機組采取APS啟動的開場，初步設(shè)計如下的SCS功能子組：循環(huán)水子組，凝結(jié)水子組，低壓抽汽子組，高壓抽汽子組，給水子組，爐水循環(huán)子組，鍋爐疏水及排汽組，燃油子組等。要選擇該斷點，需要滿足以下條件〔待進(jìn)一步討論。以下類似作為條件時，均為待進(jìn)一步討論〕：選擇啟動方式，凝結(jié)水水位正常，除氧器水位正常，儀用氣壓力正常，檢修氣壓力正常，凝結(jié)水在自動，循環(huán)水在自動，低壓抽汽在自動，高壓抽汽在自動，給水在自動，爐水循環(huán)泵在自動，鍋爐疏水及排汽在自動，燃油在自動，給水調(diào)門處于備用等。機組啟動預(yù)備斷點執(zhí)行完畢的條件為：循環(huán)水啟動完畢，凝結(jié)水啟動完畢，低壓抽汽投運，高壓抽汽投運，給水啟動完畢，爐水循環(huán)泵投運，鍋爐疏水及排汽投運，燃油投運完畢。建立真空初步設(shè)計如下的SCS功能子組：汽機真空子組，汽泵子組，汽機掛閘等。要選擇該斷點，需要滿足以下條件：汽機真空在自動模式，汽泵在自動模式等。建立真空斷點執(zhí)行完畢的條件為：汽機真空建立，汽泵投運完畢，汽機掛閘等。鍋爐初始清洗鍋爐冷態(tài)清洗爐膛吹掃及點火機組啟動預(yù)備完成后，可以進(jìn)展?fàn)t膛吹掃及點火，初步設(shè)計如下的SCS功能子組：風(fēng)煙系統(tǒng)子組，爐膛吹掃子組，輔汽子組，汽機疏水子組，燃油流量調(diào)節(jié)，鍋爐點火子組，汽機供油子組，發(fā)電機輔設(shè)等。要選擇該斷點，需要滿足以下條件：風(fēng)煙系統(tǒng)自動，輔汽自動，A送風(fēng)機入口控制擋板自動備用，B送風(fēng)機入口控制擋板自動備用，A引風(fēng)機入口擋板自動備用，B引風(fēng)機入口擋板自動備用，F(xiàn)SSS在APS模式，輕油流量控制閥自動備用，汽機供油自動備用，盤車自動模式，汽機疏水自動模式，發(fā)電機輔助自動模式等。爐膛吹掃及點火斷點執(zhí)行完畢的條件為：風(fēng)煙系統(tǒng)投運完畢，輔汽投入模式，汽包水位正常，空氣流量>30%，MFT復(fù)位，任一燃油層在投運，沖轉(zhuǎn)蒸汽允許等。鍋爐熱態(tài)清洗汽機沖轉(zhuǎn)汽機沖轉(zhuǎn)升速的具體功能由DEH的ATC來完成，ATC程序承受APS系統(tǒng)的指令，主要有：汽機摩擦檢查，升速，應(yīng)力計算，暖機，閥切換，定速等。并網(wǎng)、帶初負(fù)荷當(dāng)汽機沖轉(zhuǎn)完畢定速3000r/min后，APS進(jìn)入到并網(wǎng)斷點，等待操作員發(fā)出"GO〞命令后，并網(wǎng)斷點開場執(zhí)行，向電氣系統(tǒng)發(fā)出同期投入命令，向DEH系統(tǒng)發(fā)出投入同期投入命令，由同期裝置完成并網(wǎng)功能。在剛并網(wǎng)時，由DEH完成初始負(fù)荷功能。根據(jù)機組的啟動方式完成初始負(fù)荷暖機后，并網(wǎng)及初負(fù)荷斷斷點完畢，進(jìn)入到加負(fù)荷斷點。升至目標(biāo)負(fù)荷〔40％BMCR〕加負(fù)荷過程中需要各個MCS/CCS閉環(huán)自動系統(tǒng)、FSSS系統(tǒng)、MEH系統(tǒng)、DEH系統(tǒng)、給水全程系統(tǒng)〔完成水位調(diào)節(jié)、并泵、倒泵等〕協(xié)調(diào)共同完成，按以下步驟進(jìn)展〔機組負(fù)荷增減時，具體如何投切鍋爐燃料，應(yīng)在與鍋爐專業(yè)一起做進(jìn)一步的研究〕：加負(fù)荷到15%；投下層油燃燒器及投電除灰〔假設(shè)有電除灰的話〕；目標(biāo)負(fù)荷到40%，實際負(fù)荷增加到25%時再投一層油燃燒器；當(dāng)實際負(fù)荷到達(dá)40%時，向FSSS系統(tǒng)及CCS系統(tǒng)發(fā)出油燃燒器數(shù)量控制投自動指令，由FSSS系統(tǒng)和CCS系統(tǒng)根根據(jù)負(fù)荷情況自動投切油燃燒器；向FSSS系統(tǒng)發(fā)出退出輕油系統(tǒng)指令；向CCS系統(tǒng)發(fā)出投入負(fù)荷自動控制投入指令，機組啟動完畢，機組進(jìn)入正常的負(fù)荷調(diào)節(jié)，由操作員或AGC設(shè)置機組目標(biāo)負(fù)荷即可。要選擇該斷點，需要滿足以下條件〔根據(jù)實際情況補充完善〕：輕油層在投運，DEH在APS方式，油燃燒在自動方式，第一臺鍋爐給水泵小汽機控制自動啟動狀態(tài)，輕油自動方式，1級過熱器噴水減溫閥A、B自動備用方式，2級過熱器噴水減溫閥A、B自動備用方式，冷再噴水減溫閥A、B自動備用方式等。加負(fù)荷斷點執(zhí)行完畢后，機組啟動完畢，APS退出，機組進(jìn)入正常的負(fù)荷調(diào)節(jié)，判斷的條件為：CCS負(fù)荷控制方式,任一臺鍋爐給水泵小汽機投運完畢,實際功率≥40%,三沖量控制方式,油燃燒器投入2層,所有輕油燃燒器閥關(guān)閉,輕燃油退出完畢狀態(tài),汽機疏水閥關(guān)閉,低壓加熱器投運完成,高壓加熱器投運完成,A省煤器再循環(huán)閥關(guān)閉,B省煤器再循環(huán)閥關(guān)閉等。CCS系統(tǒng)與APS的接口關(guān)系CCS機組閉環(huán)自動控制系統(tǒng)完成機組模擬量的自動控制，其控制過程必須是全程自動，并且具有設(shè)定值跟蹤、自動變化設(shè)定曲線，平滑改變設(shè)定值等功能，以滿足系統(tǒng)全程自動的要求。當(dāng)系統(tǒng)工藝未滿足自動投入條件時，系統(tǒng)應(yīng)處于備用的自動狀態(tài)，并與SCS系統(tǒng)配合自動跟蹤輸出以滿足工藝要求。待滿足投入系統(tǒng)自動時，系統(tǒng)應(yīng)能由自動備用狀態(tài)切換到自動運算狀態(tài)，而無須人為干預(yù)。為實現(xiàn)機組的全程自動控制，CCS系統(tǒng)與FSSS系統(tǒng)密切結(jié)合，設(shè)計一個油燃器自動投/切邏輯，該邏輯根據(jù)CCS的加減負(fù)荷要求自動投切油燃燒器，真正實現(xiàn)全程的負(fù)荷自動調(diào)節(jié)，在CCS負(fù)荷調(diào)節(jié)下，操作員只需輸入一個目標(biāo)負(fù)荷即可，其它不需要人為操作。機組啟動階段，CCS系統(tǒng)根據(jù)機組的停爐時間、主汽壓力和汽機的熱狀態(tài)等參數(shù)，向APS系統(tǒng)發(fā)出冷態(tài)啟動、溫態(tài)啟動、熱態(tài)啟動、極熱態(tài)啟動狀態(tài)。根據(jù)APS系統(tǒng)的選擇，CCS系統(tǒng)按照冷態(tài)啟動、溫態(tài)啟動、熱態(tài)啟動、極熱態(tài)啟動的方式，建立機組升溫升壓負(fù)荷曲線，以相應(yīng)的負(fù)荷設(shè)定值、壓力設(shè)定值及變化率完成鍋爐的啟動控制。旁路系統(tǒng)全程自動投入，滿足鍋爐啟動及機組沖轉(zhuǎn)要求。根據(jù)鍋爐燃燒設(shè)備的投運，適時建立并監(jiān)視機組的帶負(fù)荷能力。CCS系統(tǒng)具有設(shè)定值跟蹤、自動變化設(shè)定曲線，平滑改變設(shè)定值功能，與SCS系統(tǒng)接口完成控制系統(tǒng)的自舉功能。CCS系統(tǒng)在加/減負(fù)荷時，與SCS密切配合，能根據(jù)負(fù)荷要求自動投/切燃燒器。FSSS系統(tǒng)與APS系統(tǒng)的接口關(guān)系FSSS系統(tǒng)承受APS的控制指令信號，完成鍋爐點火前的爐膛吹掃、燃油泄露試驗、燃燒器點火的控制功能。另外FSSS與CCS結(jié)合，設(shè)計一個燃燒器臺數(shù)的自動控制邏輯，根據(jù)機組的升/降負(fù)荷，自動投/切燃燒設(shè)備，實現(xiàn)全程負(fù)荷自動調(diào)節(jié)。旁路系統(tǒng)與APS系統(tǒng)的接口關(guān)系旁路系統(tǒng)根據(jù)APS系統(tǒng)的指令，完成高壓旁路、低壓旁路的控制。實現(xiàn)旁路系統(tǒng)啟動過程中對壓力的定壓控制、滑壓控制、汽機沖轉(zhuǎn)過程的定壓控制。并將旁路PCV閥的控制狀態(tài)發(fā)送給CC