660MW超临界机组APS自启停控制

初汶襁 王海莲

摘  要：单元机组自启停控制（APS）根据单元机组启停过程中不同阶段的需要对锅炉、汽轮机、发电机、辅机等系统和设备工况进行检测和逻辑判断，并按预定好的程序（带有若干断点）向顺序控制系统各功能组、子功能组、驱动级以及模拟量控制系统（MCS）、汽轮机数字电液控制系统（DEH）等各控制子系统发出启动或停止命令，从而实现单元机组的自动启动或停止。以国外某项目660MW超临界机组自动启停控制为例，介绍机组自启停的控制过程，并针对功能组在升温升压阶段技术难点，分析升温升压的控制策略。

关键词：自启停控制  升温升压  典型顺控  功能组

中图分类号：TK229                文献标识码：A 文章编号：1672-3791（2019）12（b）-0037-02

1  系统概况

该项目660MW超临界锅炉是哈尔滨锅炉厂有限责任公司自主开发研制的660MW褐煤超临界锅炉。该锅炉为一次中间再热、变压运行、单炉膛、平衡通风、固态排渣、全钢架、全悬吊结构、露天布置的π型直流锅炉。汽轮机为东方电气集团东方汽轮机有限公司生产的N660-24.2/566/566型，超临界、一次中间再热、三缸四排汽、单轴、凝汽式汽轮机，额定出力660MW，最大连续出力687.2MW，采用复合变压运行方式。发电机为东方发电机厂发电机额定功率660MW，额定频率50Hz，功率因数0.80，额定励磁电压514.22V，额定励磁电流4918.15A，采用水—氢—氢冷却方式。

2  自启停控制过程

APS机组升负荷全程自动控制过程，必须在风、煤、水等基础自动投入的情况下实现。机组点火以后启动第一套制粉系统，并投入燃料闭环控制，此后以一定速率增加给粉量直到达到冲转参数要求。汽机ATC控制完成汽机暖机、冲转等相关控制，燃料指令来自于分离器入口温升率控制回路计算生成的给煤率。在旁路收尽之前，汽机主控已投入闭环控制主汽压力，锅炉主控由锅炉厂提供温升曲线投入煤量，DEH处于本地负荷方式;旁路全关后，自动投入锅炉主控自动，汽机遥控自动，进入湿态CCS阶段，接受APS置位指令以设定速率增加给煤量，加强燃烧直到转干完成。进入干态方式后CCS转为常规控制，此时升负荷指令和升负荷速率来自于操作员具体设定。

2.1 机组启动过程

（1）机组启动准备断点前要将各设备工作状态，电气盘柜工作位等检查完毕，该条件由运行确认后，再选择启动模式并最终点击启动，APS开始正式啟动执行。

（2）汽机侧上水准备，执行凝结水补水启动功能组，然后启动循环水功能组、闭冷水系统启动功能组，待补水功能准备完毕再开始启动凝结水系统启动功能组、凝结水上水冲洗功能组，机侧水系统准备同时启动汽机油系统启动功能组、密封油系统功能组，小机油系统功能组，为机侧大小机运转做准备。

（3）锅炉上水准备，锅炉上水准备断点主要完成锅炉侧系统注水和冲洗，通过执行锅炉冷态循环清洗功能组实现，冷态循环清洗功能组启动完成后确认省煤器入口水质合格。

（4）风烟系统启动，按照预选的顺序启动锅炉各大风机，控制锅炉风量和负压。

（5）锅炉点火及升温，启动磨煤机系统功能组，控制给水控制分离器水位，旁路控制系统压力到达冲转参数。

（6）汽轮机冲转，执行汽机ATC自动冲转程控，汽轮机升速至3000r/min。

（7）机组并网断点，执行自动并网顺控。

（8）升负荷1，该过程完成升温升压控制，主要完成干湿态转换过程。

（9）升负荷2，该过程靠CCS指令带动至所需负荷。

该项目汽机侧功能组包含凝结水补水启动功能组、循环水功能组、闭冷水系统启动功能组、汽机油系统启动功能组、凝结水系统启动功能组、密封油系统功能组、凝结水上水冲洗功能组、高加投运功能组、低加投运功能组、辅助蒸汽功能组、除氧器加热等功能组;锅炉侧功能组包括给水管道注水功能组、锅炉上水功能组、锅炉冷态循环清洗功能组、风烟系统功能组、制粉系统功能组等顺控子组。

2.2 APS停机过程断点及其完成条件

2.2.1 降负荷断点

CCS带动机组负荷降至40%附近，根据煤仓煤量停运，机组负荷小于35%执行停机指令，停运烧空的顶层磨煤机，直至底层煤层停运投油请求时，开始准备机组解列。

2.2.2 机组解列断点

（1）完成汽轮机跳闸;（2）发电机解列。

2.2.3 机组停运断点

（1）风烟系统停止功能组完成;（2）水系统停运维持各设备润滑油系统运转。

另外，该项目机组停运功能组使用风烟停运功能组、真空停运功能组、制粉停运功能组等子顺控子组。其中联锁和保护使用原自带逻辑，包括停机时润滑油系统投运、停磨吹扫等。

3  锅炉升温升压阶段控制策略

控制系统出厂调试时在锅炉升温升压阶段控制策略为此次策划的重点，在锅炉点火升温阶段，制粉系统投入后按一定速率增加燃料，控制汽水分离器入口温度满足锅炉升温升压要求。在主蒸汽压力达到汽轮机冲转压力前，旁路处于程序控制方式，按一定的函数曲线增加开度;当主蒸汽压力达到冲转压力时，旁路进入定压控制模式，点火升温阶段经冲转并网后锅炉进入升压阶段。

两个阶段升温升压的主要策略如下。

（1）首台给煤机启动正常后投入给煤机自动，APS“首台磨启动”子组触发并完成。APS以一定的速率（锅炉厂提供）将煤量增加到8%～10%附近基础燃料量。基础燃料量曲线需要调试时整定，启动方式不同，基础燃料量曲线也不同。该步骤主要控制给煤速率缓缓加至目标值。

（2）锅炉点火一段时间后，给煤机控制接收燃料主控的指令，以锅炉厂提供速率增加给煤率直至主蒸汽压力达到热态冲洗压力参数，冲洗完成后燃料指令由APS指令生成回路缓慢升至17%～20%附近。此时加燃料量指令受多方條件制约，比如温升率高会限制增加燃料速率或者暂缓继续增加，待制约条件消失后再继续缓缓增加。

（3）第二套制粉系统启动。APS温升控制子组触发，燃烧率指令按汽水分离器入口温度比例控制，使锅炉受热均匀直至升温过程结束。

（4）燃料指令接受分离器入口温度温升率比例控制，配合旁路升压直至能满足汽机冲转要求。

超临界机组湿态转干态，对燃料控制和给水控制要求较高，燃料由指令生成回路按锅炉厂提供速率限制和生成燃料量，给水采用三阶段启动方式，在低负荷启动阶段时，维持水冷壁具有流速稳定的最小流量，保持锅炉启动流量和启动压力，在中低负荷过渡湿态转干态阶段时，维持一定的分离器储水箱水位，通过疏水阀和给水旁路阀配合实现。控制在中高负荷阶段时维持在一定的水燃比，控制中间点焓值，实现过热汽温的粗调，满足负荷的响应。

4  现场调试调整

在项目部组织下，调试、运行和厂家及设计各方对APS逻辑进行了梳理和实验准备，在分系统调试期间分散整体APS为各个受控子顺控，系统成熟投运前对单个系统做整体子顺控实验并验收。例如，现场在磨煤机暖磨和起磨顺控实验过程中发现厂家资料所提供的顺控步序比较模糊，业主方和EPC方组织厂家设计与运行调试共同讨论，提出起磨的运行方式调整，完善逻辑并测试了磨煤机系统的静态顺控过程。类似的组织和参与过程，使APS顺控在调试前期就得到了很好的验证。

5  结语

经过精心的设计及仿真调试，该2×660MW超临界燃煤机组自启停功能组的各项功能均通过仿真测试，符合设计要求。机组自启停功能组的现场实现，提高了机组的自动化水平，降低运行人员的工作强度，并为整机的APS调试投入奠定了坚实的基础。

参考文献

[1] 赖月生，曾祥卓.600MW超临界燃煤机组启停进度研究[J].东北电力技术，2018（5）：21-24.

[2] 王锋，林艺展.600MW超临界机组制粉系统自启停功能设计与应用[J].华电技术，2014，36（12）：4-7.