APS技术在数字化电厂中的应用探索

吴雷

摘 要：APS（Automotlc Piont Stort up ond Shut down Control system） 是火力发电厂机组在启动或停运过程中使用的高级自动控制系统，该文简单介绍了火力发电厂机组自启停控制系统（APS）技术的定义。同时要求运行设备长周期运行可靠无故障，设备高度自动化，高度智能化，需要新技术的不断应用，对不合理的设备进行合理的改造和创新。阐述了APS设计应遵循的四个原则，着重介绍了APS系统功能与总体架构及断点设置策略，并指出APS系统设计及实施过程中存在的问题，对火力发电厂APS系统规划及实施具有一定的参考价值。

关键词：数字化 APS技术 系统功能 断点

中图分类号：TM621 文献标识码：A 文章编号：1672-3791（2014）11（b）-0004-02

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，目前新建的建电厂都在做这方面的设计。APS（机组自启停）技术的应用可以使主辅机设备按照设定的逻辑程序进行相应的启动＼停止动作，不仅大大简化了运行人员的操作，避免了误操作的可能，而且保障了机组设备安全可靠运行。准确快速的机组启动，大大缩短了机组整体启停时间，APS系统对控制策略进行大量的优化，使机组启停过程所需燃料量降低，降低了机组启停的经济成本。

1 APS技术的定义

APS控制系统即机组自启停控制系统。火电厂APS系统从本质上分析是对火电机组运行规程进行程序化设计，它通过逻辑组态及高度设备自动化保证了大型机组主辅机设备严格遵守运行规程进行启停动作，减少操作人员的运行步骤，从而避免了误操作，主辅机设备运行的安全性也大大提高了，机组的顺利启动达到节能的目的。APS系统的设计除了对主辅设备运行进行规范优化，同时也是对自动控制系统进行优化。APS系统设计要求的自动控制策略应更加完善和成熟，要求机组各个系统设计合理，工艺详细精湛，而且对维护人员的设备管理水平要求更高。

2 APS设计应遵循的四个原则

（1）APS应具有完整的功能，具有分多模式、分层次、分步骤操作能力，联锁保护逻辑应完善，并具备设备异常处理功能，可以实现机组主辅设备在冷态、热态等各种工况下的顺控启动和顺控停机。

（2）系统应采用大量的模块化设计，层次分明、结构合理、与现场自动化设备接口完善。

（3）系统操作画面及逻辑组态应友好，人机交互画面布局应立体、简洁直观，画面关联上要层次分明且操作便捷，系统运行状态信息及报警功能应满足机组运行和故障分析要求。

（4）系统应经过运行调试，不断对设计进行完善，达到降低运行人员操作强度的要求，从而达到机组安全运行的目的。

3 APS系统主要功能

APS系统根据机组工艺流程在启停过程中不同阶段的需要，对机组工况进行全面、准确、迅速的检测，通过大量的条件与时间等方面的逻辑判断，按规定好的程序向各功能组、子功能组或驱动级、协调控制系统（CCS）、模拟量自动控制系统（MCS）、汽轮机数字电液控制系统（DEH）、小机调节系统（MEH）、汽轮机旁路控制系统（BPS）、炉膛安全监控系统（FSSS）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）等发出启动或停运命令，最终实现发电机组的自动启动或停运。

APS的主要功能有：（1）实现对各设备系统子组顺控功能组的调度工作；（2）分为机组启动顺序控制和机组停止顺序控制两组；（3）APS控制系统状态控制；（4）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；（5）采用断点的形式，将机组各种系统按机组启动或停止要求进行分类控制；（6）具有对系统子组状态的监控功能；（7）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；（8）每个断点顺控组应具有中断及恢复功能；（9）按设备的运行情况选择执行步序。

4 APS總体架构及断点设置

4.1 APS三层总体架构

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几个断点是否已完成，如没有完成则先启动最前面未完成的断点，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核心。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且该断点无结束信号时，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，均返回完毕信号到APS。

4.2 APS断点设置策略

断点方式就是将APS启动和停止这个大顺控分为若干个顺控来完成，每个断点的执行均需人为确认才能开始。采用断点控制方式，各断点既相互联系又相互独立，只要条件满足，各断点均可独立执行。

APS系统分启动模式和停止模式，一般启动过程设置4个断点，停止过程设置3个断点。只有在上一断点启动完成后，运行人员才能通过操作启停控制画面上的按钮启动下一个断点。APS启动模式包括以下4个断点，即机组启动准备（含冷态冲洗及真空建立）断点、锅炉点火升温断点、汽轮机冲转断点和机组并网升负荷断点。APS停机模式包括3个断点，即降负荷断点、机组解列断点和机组停运断点。

5 APS系统设计及实施存在的问题

（1）当前，机组容量越来越大，为提高机组性能，主汽温度、压力逐步提高，特别是百万机组工艺过程复杂且运行方式多变，对于自动控制系统的设计要求极高，相应的APS系统设计将更加复杂。

（2）设备的可用性、可靠性要求非常高。要使APS系统功能能够顺利实现，必须选用优良的机组设备，及时淘汰故障率高的设备，且平时注意定期维护。对检修人员的业务水平要求更高，能够高标准完成设备检修任务，确保机组启/停过程中无故障。

（3）从机组自动启/停控制方面考虑，要求纳入自动控制系统的仪控设备较多，比如很多手动门按APS要求都应改为远程电动、气动执行器，新建或改造机组从控制项目投资成本的角度考虑有所保留。

6 结语

APS是CCS、BMS、DEH、MEH、SCS、BPS等各控制系统或装置的有机结合体。APS技术的真正实现，需要设计大量的逻辑组态，不能简单地将简单的小程控串联成大顺控，在设计中要具有信息汇集、决策运算、协同控制、指令发布的高端控制，并采用模块化设计，且结构合理，具有完善的联锁保护逻辑，能够对任何设备异常做出迅速响应，从而较常规组态寻求质的突破。同时要求运行设备长周期运行可靠无故障，设备高度自动化，高度智能化，需要新技术的不断应用，对不合理的设备进行合理的改造和创新。APS技术应用对建设数字化电厂起到强大的推动作用，需要热工同仁不断努力，为之奋斗，使APS自动化系统名副其实。

参考文献

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