机组自启停APS系统说明

十、机组自启停APS系统专题

机组自启停控制系统APS是热工自动化技术的最新发展方向之一。APS是实现机组启动和停止过程自动化的系统，其优势在于可以提高机组启停的正确性、规范性，大大减轻运行人员的工作强度，缩短机组启停时间，从整体上提高机组的自动化水平。

FOXBORO公司根据应用经验，做如下说明：

APS功能设计

APS功能包括机组自动启动与自动停止。其中自动启动有冷态、温态、热态和极热态四种启动方式，对于汽机来说，其区别主要在于汽轮机自动开始冲转时对主蒸汽参数的要求不同，因而汽轮机冲转前锅炉升压时间不同。

●冷态方式：第一级金属温度≤120℃

●温态方式：第二级金属温度>120℃，且≤300℃

●热态方式：第一级金属温度>300℃，且≤380℃

●极热态方式：第一级金属温度>380℃

对于锅炉来说，区分以上4种启动方式，主要由汽包壁温、汽包压力和停炉时间来决定。

四种启动方式都可分为九步，每步设计为1个断点。只有在前一步完成的条件下，通过所提供的按钮确认启动下一步，APS才会开始下一步，在每一步的执行过程中，均设计“GO/HOLD”逻辑，这九步为：

1）启动准备

2）汽机抽真空

3）锅炉初始清洗

4）锅炉冷态清洗

5）锅炉点火

6）热态清洗

7）汽机冲转

8）并网、带初负荷

9）升至目标负荷（40％BMCR）

第九个断点即加负荷断点中进行到由APS设定负荷指令为40%MCR并实现后，发出由CCS进行负荷控制并投入协调方式的命令，断点完成后，APS退出，此时机组的启动已完成，机组负荷由CCS 系统控制升至操作员的设定值或由中调（AGC）给出的设定值方式。为了适应随后整个生产过程的全程自动控制，CCS必须能根据负荷指令要求自动地投切燃烧器，适应不同的负荷要求。

投入APS前，必须具备启动允许条件，如锅炉加药系统、汽水采样系统、锅炉排污系统、灰处理系统、锅炉补水系统具备投入条件，凝结水、给水系统上水，循环水系统上水，开闭式冷却水系统上水、压缩空气系统、化学精处理系统、凝汽器胶球清洗系统、凝汽器铜管造膜系统具备投入条件，启动密封油系统，发电机充氢等已准备好。

机组自动停止也可设6步，也设计“GO/HOLD”逻辑，这6步分别为：

①减负荷

②最小负荷

③解列

④汽机跳闸

⑤真空破坏及燃烧器退出

⑥停炉

APS结构

实现机组级自启/停要通过一个渐进的过程来实现。如何在较短时间内不但较高水平地完成DCS 各个功能，又能实现APS功能且不影响DCS其它功能的实现，APS的结构方案成了关键。机组级自启停（APS）采用多层级功能组结构，最高层为机组级自启停功能组。这样做不但使APS对下层DCS 功能的影响较小，而且还可以把APS拆开分步试投。

APS对电厂的控制是应用电厂常规控制系统与上层控制逻辑共同实现的。常规控制系统是指：闭环控制系统（MCS/CCS）、锅炉炉膛安全监视系统（FSSS）、顺序控制系统（SCS）、数据采集系统（DAS）、给水泵汽轮机数字电液调节系统（MEH）、汽轮机旁路控制系统（BPC）；给水全程控制系统；汽轮机数字电液控制系统（DEH）及电气控制部分（ECS）等。在没有投入APS的情况下，常规控制系统独立于APS实现对电厂的控制；在APS投入时，常规控制系统给APS提供支持，实现对电厂的自动启/停控制。

机组自启停系统可分为三层：

第一层为操作管理逻辑，其作用为选择和判断APS是否投入，是选择启动模式还是停止模式，选择哪个断点及判断该断点允许进行条件是否成立。如果条件成立则产生一信号使断点进行。可以直接选择最后一断点（如升负荷断点），其产生的指令会判断前面的五个断点是否已完成，如没有完成则先启动最前面的未完成断点，具有判断选择断点功能，从而实现机组的整机启动。

第二层为步进程序，是APS的构成核心内容，每个断点都具有逻辑结构大致相同的步进程序，步进程序结构分为允许条件判断（与门），步复位条件产生（或门）及步进计时。当该断点启动命令发出而且该断点无结束信号，则步进程序开始进行，每一步需确认条件是否成立，当该步开始进行时同时使上一步复位。如果发生步进时间超时，则发出该断点不正常的报警。

第三层为各步进行产生的指令。指令送到各个顺序控制功能组实现各个功能组的启动/停止，各个组启动/停止完毕后，均返回一完毕信号到APS。

APS的自动启动和自动停止功能结构初步可按下图1和图2所示：

图1 APS机组自动启动功能框架图

图2 APS机组自动停机功能框架图

各功能组及子功能组

APS的投入主要依靠各功能组来实现，APS系统相当于机组启停信息控制中心，按规定好的程序发出各个设备系统启动的命令，由各个系统相互协调共同完成：

●SCS锅炉/汽机顺序控制系统

●MCS/CCS机组自动控制系统

●FSSS锅炉炉膛安全监视系统

●DEH数字电液调节系统

●MEH给水泵汽轮机数字电液调节系统

●BPC汽轮机旁路控制系统

●其它控制系统（AVR电压自动调节系统）

APS能否全面投入运行的关键是各个控制子系统的自动投入情况，其中锅炉、汽机顺序控制系统、锅炉炉膛安全监视系统（FSSS）和机组闭环自动控制系统CCS的投入情况最为关键。

APS设计要灵活，在操作员站的APS操作画面上可以进行整机的自动启、停操作，也可以进行单独断点的自动进行操作。在机组启、停运行操作中，如果APS在退出状态下，也可以使用APS的操作画面很方便的按设定好的步骤，直接对某一功能组进行顺控操作，当该功能组中某一设备不能投自动时，可以立即调出该设备的操作站进行手动操作，以满足该功能继续执行。

SCS系统与APS系统的接口关系

SCS系统采用多层次的结构，分为功能组级、子功能组级和设备控制级等，从结构上来看，APS 实现上也是SCS系统的一个功能组，SCS是APS的一个子功能组。SCS系统是构成APS系统的核心部分，SCS系统的成功投运是APS系统投运的关键所在，设计完善合理的SCS系统是APS投运最主要