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投运最主要基础。

在APS的各断点，SCS系统以功能组级、子功能组级和设备级的控制方式接受APS的控制指令，完成设备的启停。

机组启动预备机组启动预备是APS启动的第一个断点，是机组采取APS启动的开始，初步设计如下的SCS功能子组：(a)循环水子组，(b)凝结水子组，(c)低压抽汽子组，(d)高压抽汽子组，(e)给水子组，(f)炉水循环子组，(g)锅炉疏水及排汽组，(h)燃油子组等。

要选择该断点，需要满足以下条件（待进一步讨论。

以下类似作为条件时，均为待进一步讨论）：(a)选择启动方式，(b)凝结水水位正常，(c)除氧器水位正常，(d)仪用气压力正常，(e)检修气压力正常，(f)凝结水在自动，(g)循环水在自动，(h)低压抽汽在自动，(i)高压抽汽在自动，(j)给水在自动，(k)炉水循环泵在自动，(l)锅炉疏水及排汽在自动，(m)燃油在自动，(n)给水调门处于备用等。

机组启动预备断点执行结束的条件为：a)循环水启动完毕，b)凝结水启动完毕，c)低压抽汽投运，d)高压抽汽投运，e)给水启动完毕，f)炉水循环泵投运，g)锅炉疏水及排汽投运，h)燃油投运完毕。

建立真空初步设计如下的SCS功能子组：（a）汽机真空子组，（b）汽泵子组，（c）汽机挂闸等。

要选择该断点，需要满足以下条件：（a）汽机真空在自动模式，（b）汽泵在自动模式等。

建立真空断点执行结束的条件为：（a）汽机真空建立，（b）汽泵投运结束，汽机挂闸等。

锅炉初始清洗锅炉冷态清洗炉膛吹扫及点火机组启动预备完成后，可以进行炉膛吹扫及点火，初步设计如下的SCS功能子组：(a)风烟系统子组，(b)炉膛吹扫子组，(c)辅汽子组，(d)汽机疏水子组，(e)燃油流量调节，(f)锅炉点火子组，(g)汽机供油子组，(h)发电机辅设等。

要选择该断点，需要满足以下条件：a)风烟系统自动，b)辅汽自动，c) A送风机入口控制挡板自动备用，d) B送风机入口控制挡板自动备用，e) A引风机入口挡板自动备用，f) B引风机入口挡板自动备用，g) FSSS在APS模式，h)轻油流量控制阀自动备用，i)汽机供油自动备用，j)盘车自动模式，k)汽机疏水自动模式，l)发电机辅助自动模式等。

炉膛吹扫及点火断点执行结束的条件为：(a)风烟系统投运结束，(b)辅汽投入模式，(c)汽包水位正常，(d)空气流量>30%，(e) MFT复位，(f)任一燃油层在投运，(g)冲转蒸汽允许等。

（c）锅炉热态清洗汽机冲转汽机冲转升速的具体功能由DEH的ATC来完成，ATC程序接受APS系统的指令，主要有：（a）汽机摩擦检查，（b）升速，（c）应力计算，（d）暖机，（e）阀切换，（f）定速等。

并网、带初负荷当汽机冲转结束定速3000 r/min后，APS进入到并网断点，等待操作员发出“GO”命令后，并网断点开始执行，向电气系统发出同期投入命令，向DEH系统发出投入同期投入命令，由同期装置完成并网功能。

在刚并网时，由DEH完成初始负荷功能。

根据机组的启动方式完成初始负荷暖机后，并网及初负荷断断点结束，进入到加负荷断点。

升至目标负荷（40％BMCR）加负荷过程中需要各个MCS/CCS闭环自动系统、FSSS系统、MEH系统、DEH系统、给水全程系统（完成水位调节、并泵、倒泵等）协调共同完成，按以下步骤进行（机组负荷增减时，具体如何投切锅炉燃料，应在与锅炉专业一起做进一步的研究）：a)加负荷到15%；b)投下层油燃烧器及投电除灰（若有电除灰的话）；c)目标负荷到40%，实际负荷增加到25%时再投一层油燃烧器；d)当实际负荷达到40%时，向FSSS系统及CCS系统发出油燃烧器数量控制投自动指令，由FSSS系统和CCS系统根根据负荷情况自动投切油燃烧器；e)向FSSS系统发出退出轻油系统指令；f)向CCS系统发出投入负荷自动控制投入指令，机组启动结束，机组进入正常的负荷调节，由操作员或AGC设置机组目标负荷即可。

要选择该断点，需要满足以下条件（根据实际情况补充完善）：（a）轻油层在投运，（b） DEH在APS方式，（c）油燃烧在自动方式，（d）第一台锅炉给水泵小汽机控制自动启动状态，（e）轻油自动方式，（f） 1级过热器喷水减温阀A、B自动备用方式，（g） 2级过热器喷水减温阀A、B自动备用方式，（h）冷再喷水减温阀A、B自动备用方式等。

加负荷断点执行结束后，机组启动结束，APS退出，机组进入正常的负荷调节，判断的条件为：a) CCS负荷控制方式,b)任一台锅炉给水泵小汽机投运结束,c)实际功率≥40%,d)三冲量控制方式,e)油燃烧器投入2层,f)所有轻油燃烧器阀关闭,g)轻燃油退出结束状态,h)汽机疏水阀关闭,i)低压加热器投运完成,j)高压加热器投运完成,k) A省煤器再循环阀关闭,l) B省煤器再循环阀关闭等。