浅析机组自启停控制系统的应用

浅析机组自启停控制系统的应用
发表时间：2018-09-13T11:10:42.320Z 来源：《河南电力》2018年7期作者：冉初萌1 胡金伟2 侯新建2 [导读] 机组自启停系统是机组自动启动和停运的控制中心，它按照设计的先后顺序、规定的时间和各控制子系统的运行情况
冉初萌1 胡金伟2 侯新建2 （1. 国电泰州发电有限公司江苏泰州 2253270；2.华东电力设计院上海 200063）摘要：机组自启停系统是机组自动启动和停运的控制中心，它按照设计的先后顺序、规定的时间和各控制子系统的运行情况，通过大量的条件与逻辑判断，自动发出各个设备/系统的启动或停运命令，以最终实现整个发电机组的自动启动或自动停运。

关键词：机组自启停系统；控制；断点一，机组自启停控制系统（APS）概述机组自启停控制系统（即Automatic Power Plant Startup and Shutdown System，简称APS）能根据机组不同工况实现冷态、温态、热态、极热态四种启动方式，将机组从启动升至满负荷；停机时，则依据停机条件，可以让机组从满负荷安全停运。

APS系统对电厂的控制是电厂常规控制系统与上层控制逻辑共同配合实现的。

这里提到的常规系统包括：顺序控制系统（SCS）、模拟量控制系统（MCS）、协调控制系统（CCS）、炉膛安全监控系统（FSSS）、汽轮机数字电液控制系统（DEH）、汽轮机旁路控制系统（BPC）以及其他控制系统（如电气控制系统ECS、电压自动调节系统AVR等）。

在没有投入APS的情况下，常规控制系统独立于APS实现电厂的控制；在APS投入时，常规控制系统给APS提供支持，实现对电厂机组的自启停控制。

二，APS系统在国内外的应用现状 APS是衡量机组自动化水平高低的一个重要方面，早在上世纪八十年代，就开始得到应用，美国、欧洲、日本等发达国家的很多电厂都实现了机组自启停功能。

目前多数国产机组的顺序控制仅做到了功能子组或功能组级，电厂运行人员通过对每一个主、辅设备的功能子组或功能组的操作，最终完成机组的启动、停止和事故处理。

国产机组未考虑机组自启停功能的原因，一方面主要是国产机组主、辅机的可控性无法满足机组自启停功能的控制要求，另一方面国内的分散控制系统供货商和组态单位也很少有设计APS的经验。

随着我国电力建设的高速发展、自动化水平和国产机组主、辅机可控性的提高，一些大容量、高参数的国产燃煤机组也逐步开始设计APS 功能。

三，APS的总体结构
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。

DCS控制系统的总体结构采用金字塔形的分层结构，如图1所示，总体上是四层，即机组控制级、功能组控制级、功能子组控制级和设备控制级。

APS系统属于最高层的机组控制级，是整个机组启停控制的管理中心，它根据系统和设备运行情况及既定的控制策略，向功能组及功能子组发出启动和退出的指令，保证机组的安全运行。

对功能子组和相关设备的控制则主要由功能组控制级来完成。

要实现强大的自启停控制功能，功能组控制级的功能越完善，把各子系统内的设备有效地组织到一起，就越能减少机组控制级的压力，减少DCS网络的通讯数据量，提高机组的自动化水平。

采用这样的分层控制方式，每层的任务明确、界限分明，同时4层之间联系密切可靠。

这种分层的结构将机组复杂的控制系统分成若干个功能相对独立和完善的功能组，减轻了APS系统作为机组控制级统筹全厂控制的压力，简化了控制系统的设大型火电机组工艺系统复杂，多个流程相互交叉相互影响，部分设备状态的自动判别准确性不够高，所以在启动和停止过程中的个别主要节点（断点）还需有经验的运行人员进行判断与确认。

采用断点的方式也符合火电机组的运行工艺要求，对于火电机组的点火、冲转、并网等均要人为的确认才能进行。

另外，采用断点的控制方式，各个断点既相互联系，又相互独立，只要条件满足，均可独立执行，这样适合火电机组多种多样的运行方式，符合电厂生产过程的工艺要求。

四，机组自启停断点设置根据以往的工程经验，APS启动过程一般设置6个断点，停止过程拟设置3个断点。

4.1 APS机组自启动断点及各断点主要完成的功能 a）机组启动准备断点，完成功能如下： 1）凝补水系统启动 2）闭式冷却水系统启动； 3）循环水系统启动； 4）启动磨煤机油站； 5）启动电动给水泵和给水泵汽轮机油站； 6）启动汽机旁路油站（如采用液压旁路阀）； 7）汽机油系统启动； 8）锅炉底渣系统启动； b）冷态冲洗及真空建立断点，完成功能如下： 1）凝结水系统启动； 2）凝结水上水并进行凝结水系统清洗； 3）凝结水水质合格； 4）炉水泵注水； 5）投入辅汽系统； 6）锅炉疏水排气；
7）给水管道静态注水； 8）汽机轴封系统启动； 9）凝汽器真空建立； 10）除氧器加热； 11）主给水泵暖机启动； 12）锅炉上水及开式清洗； 13）锅炉冷态循环清洗； c）锅炉点火及升温断点，完成功能如下： 1）锅炉烟风系统启动； 2）启动火检冷却风机； 3）投入火焰电视和烟温探针； 4）锅炉点火系统准备； 5）进行燃油泄露实验； 6）启动炉膛吹扫，投送风自动； 7）高压缸预暖； 8）锅炉点火； 9）旁路系统投自动； 10）启动定子冷却水泵； 11）启动EH油泵； 12）分离器温度满足要求时进行锅炉热态清洗； 13）继续升温升压； 14）高压主汽门、调门预暖； 15）主蒸汽达到冲转参数； d）汽轮机冲转断点，完成功能如下： 1）投入汽机润滑油冷却器； 2）DEH报警、跳闸复位； 3）汽机挂闸； 4）汽机冲转自动控制； 5）冲转过程中投低加；6）汽机冲转完成确认； e）机组并网断点，完成功能如下： 1）启动自动并网功能组； 2）带初负荷暖机； 3）投高加；
4）燃油模式时启动制粉系统准备功能组； 5）燃油模式时启动第一台制粉系统； 6）启动第二台循环水泵； f）升负荷断点，完成功能如下： 1）旁路逐渐关闭，进入跟踪模式； 2）投第二套制粉系统； 3）给水切换至主路运行； 4）电动给水泵退出； 5）投第三套制粉系统； 6）退油枪；
7）启动第二台凝结水泵； 8）投第四套制粉系统，投入磨煤机管理自动； 9）设定目标负荷660MW，完成APS启动过程。

4.2 APS机组自动停机断点设置及各断点主要完成的功能 a）降负荷断点，完成功能如下： 1）降负荷程序启动（磨煤机台数自动控制） 2）辅汽功能组启动； 3）高加退出； 4）锅炉转入湿态运行； 5）启动炉水再循环系统； 6）停运一台凝结水泵； 7）最后一套制粉系统退出； b）机组解列断点，完成功能如下： 1）汽机跳闸； 2）发电机跳闸；
c）机组停运断点，完成功能如下： 1）停运燃烧器； 2）锅炉烟风系统停运； 3）停运底渣系统； 4）关闭高中压主汽门前疏水； 5）抽真空系统停运； 6）轴封系统停运； 7）主给水泵停运； 8）停运一台循环水泵。

五、结论 APS系统是建立在完善的控制系统设计、主辅机有良好的可控性基础上的。

它可以有效促进和提高机组自动化水平，使机组按照规定的、优化的程序进行设备的启停操作，不仅大大简化了操作人员的工作，更重要的是规范了机组启停操作的标准程序，减少了出现误操作的可能性，整体提高了机组的安全性能，同时，一套优秀的APS系统投运可以缩短机组启动或停运的时间，提高机组起停运行的经济效
益。