APS控制策略在300MW火力发电机组中应用

辛岩　徐兵

【摘 要】机组自启停控制系统作为提高自动化水平行之有效的方法，受到越来越多的关注和重视。本文通过在电厂中的实际应用，说明APS在组态过程中的步骤和方法，以及需要注意的问题。

【關键词】机组自启停控制系统；断点；组态

1 APS概述

机组自启停控制系统是机组自动启动和停运的信息控制中心，它按规定好的程序发出各个设备/系统的启动或停运命令，并由以下系统协调完成：模拟量自动调节控制系统（MCS）、协调控制系统（CCS）、锅炉炉膛安全监视系统（FSSS）、汽轮机数字电液调节系统（DEH）、锅炉汽机顺序控制系统（SCS）、给水全程控制系统、燃烧器负荷程控系统及其它控制系统（如ECS电气控制系统、AVR电压自动调节系统等），以最终实现机组的自动启动。

在设计有APS功能的机组时，MCS、CCS、FSSS、DEH等系统均要围绕APS进行设计，协调APS完成机组自启动功能。在机组启动过程中，随着机组负荷的增加，MCS系统与FSSS系统相互协调自动完成燃烧器的投切功能，以满足全程烧料自动控制功能；同时给水全程控制与SCS等系统相互协调，自动完成电泵、汽泵启动、停止，电泵、汽泵之间的并泵、倒泵等功能，以满足全程给水自动控制功能[1]。

APS的主要功能如下：

（1）实现对各设备系统子组顺控功能组的调度工作。

（2）APS控制系统状态控制及显示；

（3）机组APS控制系统设置为按需使用，不投入时不影响机组的正常控制；

（4）采用断点的形式，将机组各种系统按机组启动要求进行时序控制；

（5）具有对系统子组状态的监控功能；

（6）具有一定超驰控制能力，例如断点自动选择以及并行系统的跳步运行；

（7）每个断点顺控组应具有中断及恢复功能。按设备的运行情况选择执行步序；

（8）操作员站上具有根据系统控制逻辑的操作画面及指导。

本文以赤峰新城热电#1机组为例，阐述APS功能如何在实际DCS组态中的实现。

2 APS系统断点设置

依据赤峰新城热电厂的实际情况，在兼顾自动水平和运行安全性的基础上，计划冷态、温态启动设置六个断点。只有在前一断点完成的条件下，通过所提供的按钮确认启动下一断点，APS才会开始下一断点。这六个断点分别如下：

（1）机组启动准备断点。

（2）锅炉上水/冲洗断。

（3）锅炉点火及升温断点。

（4）汽轮机冲转（ATC）断点。

（5）机组并网断点。

（6）升负荷断点（方式可选择“CCS投入”或“升负荷至100%”）。

第6个断点完成后，机组负荷由CCS系统控制，APS退出。

3 APS系统各断点包括的功能组

（1）机组启动准备断点：凝补水功能组， 闭冷水系统功能组，闭式冷却水泵功能子组，磨煤机油系统功能子组，汽机油系统功能组，辅汽系统功能组，湿式排渣系统功能组。

（2）锅炉上水/冲洗断点：凝结水功能组，凝结水泵A/B功能子组，除氧器管道上水功能组，除氧器加热功能组，锅炉疏水系统功能组，给水管道注水功能组（电泵模式/汽泵模式），轴封投入功能组，空冷系统投运功能组，抽真空系统投入功能组，电动给水泵启动功能组，电泵暖泵功能组，给水泵汽轮机启动功能组，小机A/B冲转功能组，小机A/B盘车功能组，锅炉上水功能组，锅炉开式冲洗功能组，锅炉底部加热功能组。

（3）锅炉点火及升温断点：风烟系统功能组，引风机功能组，送风机功能组，一次风机功能组（变频启动/工频启动），空预器功能组，制粉准备系统功能组，制粉系统功能组，汽机EH油系统投运功能组，发电机定子冷却水系统投运功能组。

（4）汽轮机冲转（ATC）断点：低加水侧投入功能组，低加水侧退出功能组，5号低加投入功能组，6号低加投入功能组，7号低加投入功能组。

（5）机组并网断点：运行确认断点。

（6）升负荷断点：1号高加投入功能组，2号高加投入功能组，3号高加投入功能组。

4 APS操作画面

（1）APS启动操作画面

当选择APS启动时，相应的断点条件满足，点击调出操作面板，即可执行相应的断点。各断点执行的内容均在面板上显示出来，通过点击还可进入到相应的功能子组画面。当APS执行过程中遇到故障时，操作画面能直观地显示故障出现的子功能组及相应的执行步，就能立即找到故障所在的部位，以便消除故障使APS继续执行下去。

（2）APS操作画面定义

APS操作画面如图1所式，整个图形分成3大块：断点操作及状态参数显示区域；本功能组操作及显示区域；报警显示区域。

条件满足时，描述前的图框会打红勾。如需手动确认的设备或状态，点击“确认”按钮，进行确认，按钮由灰色背景变成绿色背景。

断点操作：

启动——当APS启动、停止允许条件满足时，背景状态P显示绿色，按下断点启动执行断点下 功能组及设备操作。同时，按钮变成红色。

暂停——当断点未启动时，此按钮不执行；当断点正在执行时，按“暂停”按钮，断点顺控操作暂停。同时，按钮变成红色。

复位——当断点运行过程中，按“复位”按钮，断点操作停止，输出指令清零。复位按钮瞬时变成红色，后仍为灰色。

状态显示：

运行/结束模式——断点运行时，灰色背景的“断点未运行”变成红色背景的“断点运行步序”。断点顺控执行完毕，变成绿色的“断点顺控结束”。如果完成判断条件满足，灰色背景的“断点状态”变成绿色背景的“断点结束”。

手动确认按钮：

灰色：断点未执行到该步；

红色：该手动确认前的操作已完成，等待执行手动确认中包含的设备。

绿色：手动确认包含的设备操作均完成。

闪烁：断点执行到该步。

“手动确认”中的设备属于断点管理的一部分，但不作为单独的功能组来操作。点击该按钮，会弹出需要手动确认已完成的操作或自动进行的操作。

“手动确认”旁边的向下箭头，在前一组功能组完成后，变成红色，该按钮对应的设备操作或确认完成后，箭头变成灰色。

5 总结

APS是单元机组最高级自动控制技术，是DCS控制系统中所有常规子系统的统领。要实现APS，必然要求机炉侧SCS、MCS、DEH、MEH、FSSS、CCS、BYPASS，以及电气侧ECS等所有子系统的正确与完善，小至每一个测点信号和通道，大至每一个阀门和转机设备的控制，都能满足机组安全运行的要求[2]。实现机组APS功能在提高机组自动化控制水平的同时，全面提高机组的运行水平，主要体现在：提高机组长期安全运行水平；提高机组长期经济运行水平；提高机组设备故障处理的正确率；减少运行人员的操作失误；减轻运行人员的操作强度。

【参考文献】

[1]郑慧莉.大型火电厂自动化设计的若干问题.电力系统自动化，2006，29（24）：79-82.

[2]任建勇，杨政.火力机组APS的应用研究.山西电力，2002，7（增刊1）：26-27.endprint