国外660MW燃煤机组APS的实施

宁春鹏　王海莲

摘  要：APS是英文“Automatic Plant Start-up and Shutdown System”的缩写，意思是自动启/停机控制系统。燃煤电站的APS就是按照火力发电的热力流程和设备运行工况，调动并协调各功能子系统进行预定参数、预定进程的控制，可提高机组启停的正确性、规范性，减轻运行人员的工作强度，缩短机组启停时间，整体提高机组的自动化水平。以某国外工程为依托实施APS，该文介绍了从设计到调试阶段，如何研究规划机组自启停功能的工作组织、设计方案、国内仿真测试和现场调试验证;实施过程关键点的考虑和做法，将对EPC承包商和业主单位有一定的借鉴价值。

关键词：APS  组织  设计方案  仿真试验

中图分类号：TQ53    文献标识码：A 文章编号：1672-3791（2019）12（a）-0050-02

1  工程情况简介

该电站建设规模为2×660MW超临界燃煤发电机组，2015年5月开工，2台机组在2018年1月投产发电。

主要设备情况：锅炉采用哈尔滨生产的超临界、变压运行、一次中间再热、单炉膛、平衡通风、四角切圆燃烧、固态排渣、Π型直流炉;汽轮机采用东方生产的超临界、一次中间再热、单轴、三缸四排汽、凝汽式汽轮机;发电机采用东方生产的水氢氢冷却、静态励磁汽轮发电机;DCS采用艾默生公司的Ovation系统。

2  APS实施的整体考虑

2012年公司承建的中东某660MW燃油机组主机岛部分已成功投入APS，在方案设计、组态以及现场调试中积累了很多经验教训。2015年中标初期公司就决定在此燃煤机组上实现APS。

作为EPC总包方，必须要做好以下几个方面的工作。

（1）建立强有力的执行组织：人员涉及设计、采购、施工、调试、运行整个链条，大家必须群策群力、盯紧目标、务期必成。

（2）重视设计源头，抓住设计院和制造厂的工艺系统设计、设备规范书、控制方案、设计联络会等关键环节。

（3）协调主辅机厂积极配合，给设计院及DCS组态方提供所需的功能说明、运行说明、控制策略、连锁保护要求、工况参数计算书、必要的数学模型或函数关系。

（4）在DCS和调试单位的招标中，APS作为特殊項单列人员配置和资金保障。

（5）在国内仿真机平台上进行APS的全方位测试。

（6）强调安装及调试质量，保证足够的调试周期。

3  APS研究启动会

在工程开工后2个月，我们就组织召开了APS研究启动会，确定了小组成员，对每人担负的主要工作进行了安排;结合工程里程碑计划，讨论了APS主要的工作计划表。鉴于工期紧张，而APS需要进行深度精细的调试，强调必须做好国内逻辑设计、组态和仿真机试验工作，给现场调试创造良好条件。

4  APS的范围确定

在工程初设阶段，要求设计院在工艺设计和设备采购规范书中体现APS的需要，能够实现带6～8个断点的一键启停功能，APS的范围是：启机起点从锅炉上水开始，终点为升负荷过程中2台汽泵并泵、投入5套制粉系统;停机起点为当前时刻的负荷，终点是汽轮机停机锅炉跳闸，煤油退出，一次风系统停运，而脱硫系统、发电机气体置换系统、电气操作及公用系统不纳入APS控制。

5  APS设计框架

APS是机组启停调度、信息管理与指令控制中心，处于电站控制的最高级。APS设计要求按规定好的流程向各个设备/系统发出启动或停运命令，与机组配置的常规监控系统：协调控制系统（CCS）、模拟量控制系统（MCS）、炉膛安全监视系统（FSSS）、汽轮机数字电液调节系统（DEH）、锅炉给水泵小机调节系统（MEH）、汽轮机旁路控制系统（BPC）、锅炉和汽轮机顺控系统（SCS）等无缝衔接，从而实现发电机组的自启动或自停运。

该项目APS结构体现了分层分级的设计思想。

第一层为操作管理逻辑及断点过程程序，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，也包含了各断点逻辑。

第二层是模块化设计的断点下的各步骤，即APS子模块，在允许条件满足时发出子模块指令，并判断子模块完成条件是否满足。

第三层子控制回路级，接受APS子模块指令，执行具体动作。

APS程序分为启机和停机程序，启机5个断点：启动前准备、锅炉启动、汽机冲转（至定速）、发电机并网、机组带负荷;停机3个断点：降负荷至25%、降负荷至15%、机组停机。

6  设备要求及详设阶段联络会

6.1 对DCS的要求

DCS招标之前就要初步确定APS的框架方案，在技术规范书中明确系统的具体要求、达到的功能和考核指标;APS设计、组态、现场服务采用独立报价，保证执行中得到足够的重视和资金。

APS需要设计大量的控制逻辑，在控制器使用上明确APS控制器单独设置，根据实际情况合理增加某些子系统的控制器对数。

6.2 对仪控设备的要求

工艺系统设计及测点设置要充分考虑运行需求，并综合DCS组态方、调试方提出的相关仪控设备需求，加强各方沟通、协作，及时追加APS需要的设备。如适度增加替代人工操作判据的监视测点;出于顺控功能组及功能子组步序控制初始条件的需要，部分手动门应装设限位开关。

6.3 重视APS对工艺系统及主辅机技术条件的要求

机组启停初期及升负荷过程中，主辅机设备及阀门挡板操作频繁、相关过程参数变化范围大，对机炉参数匹配及主、辅机设备可控性提出了更高的要求，以下几点需要关注。

（1）取得合理、优化的炉/机启动曲线。

（2）凝结水系统、闭式水系统中涉及启动注水操作的阀门，以及辅汽、轴封蒸汽系统中需要暖管操作的阀门，除设计为受控阀门，还尽量考虑中停功能。

（3）锅炉疏水放气系统、辅汽系统、开/闭式冷却水系统、高/低加疏水放气系统，要整体提高阀门的受控程度和质量，以适应APS的操作需求。

6.4 联络会

及时组织召开APS设计联络会，可与DCS联络会合并进行。一般地第一次联络会确定APS的范围、断点的数量和内容、与其他系统的接口、参与单位的分工和进度;第二次联络会讨论确定APS的设备配置、框架方案和存在问题，梳理PID图中不满足APS要求的设备和测点，提出增补建议;第三次设计联络会参与各方审查APS的具体控制逻辑。

对于现场还没有调试的功能组，对两个版本的差异逐一检查，以仿真所用版本为准进行修改。修改工作按现场管理制度执行，特别是联锁和保护信号的修改需要同调试单位协商确认后再行修改。

5月下旬仿真试验接近尾声，青岛试验小组和现场调试运行人员对APS几个关键对接点的具体参数达成一致，具体有汽机冲转投低加汽侧、第二台磨煤机暖磨、首台小机冲转、第二三四五台磨煤机启动、退电泵的控制方式、汽泵并泵节点等。

7  结语

APS的投运将提高机组运行的规范化水平，能缩短机组启停时间、减少操作失误、减少非停次数;在系统的设计、调试过程中多单位协同反复讨论审核，完善的联锁保护逻辑功能，能极大地减轻运行人员的操作强度，也为实施单位培养了一批懂设计会调试的人才队伍。投运APS功能体现了一个电厂的先进自动化水平和管理水平，更是EPC承包方在市场竞争中的一大亮点优势。

参考文献

[1] 潘凤萍.火力发电机组自启停控制技术及应用[M].北京：科学出版社，2011.

[2] 袁淑贤.火力发电机组自启停控制系统开发与实现[D].华东理工大学，2010.

[3] 李毅杰，蔡纯，孙伟鹏，等.百万千瓦超超临界机组自启停控制系统（APS）开发与投用[J].汕头科技，2014（3）：35-45.