國外660MW燃煤機(jī)組APS的實(shí)施

寧春鵬　王海蓮

摘? 要：APS是英文“Automatic Plant Start-up and Shutdown System”的縮寫，意思是自動(dòng)啟/停機(jī)控制系統(tǒng)。燃煤電站的APS就是按照火力發(fā)電的熱力流程和設(shè)備運(yùn)行工況，調(diào)動(dòng)并協(xié)調(diào)各功能子系統(tǒng)進(jìn)行預(yù)定參數(shù)、預(yù)定進(jìn)程的控制，可提高機(jī)組啟停的正確性、規(guī)范性，減輕運(yùn)行人員的工作強(qiáng)度，縮短機(jī)組啟停時(shí)間，整體提高機(jī)組的自動(dòng)化水平。以某國外工程為依托實(shí)施APS，該文介紹了從設(shè)計(jì)到調(diào)試階段，如何研究規(guī)劃機(jī)組自啟停功能的工作組織、設(shè)計(jì)方案、國內(nèi)仿真測試和現(xiàn)場調(diào)試驗(yàn)證;實(shí)施過程關(guān)鍵點(diǎn)的考慮和做法，將對(duì)EPC承包商和業(yè)主單位有一定的借鑒價(jià)值。

關(guān)鍵詞：APS? 組織? 設(shè)計(jì)方案? 仿真試驗(yàn)

中圖分類號(hào)：TQ53 ? ?文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1672-3791（2019）12（a）-0050-02

1? 工程情況簡介

該電站建設(shè)規(guī)模為2×660MW超臨界燃煤發(fā)電機(jī)組，2015年5月開工，2臺(tái)機(jī)組在2018年1月投產(chǎn)發(fā)電。

主要設(shè)備情況：鍋爐采用哈爾濱生產(chǎn)的超臨界、變壓運(yùn)行、一次中間再熱、單爐膛、平衡通風(fēng)、四角切圓燃燒、固態(tài)排渣、Π型直流爐;汽輪機(jī)采用東方生產(chǎn)的超臨界、一次中間再熱、單軸、三缸四排汽、凝汽式汽輪機(jī);發(fā)電機(jī)采用東方生產(chǎn)的水氫氫冷卻、靜態(tài)勵(lì)磁汽輪發(fā)電機(jī);DCS采用艾默生公司的Ovation系統(tǒng)。

2? APS實(shí)施的整體考慮

2012年公司承建的中東某660MW燃油機(jī)組主機(jī)島部分已成功投入APS，在方案設(shè)計(jì)、組態(tài)以及現(xiàn)場調(diào)試中積累了很多經(jīng)驗(yàn)教訓(xùn)。2015年中標(biāo)初期公司就決定在此燃煤機(jī)組上實(shí)現(xiàn)APS。

作為EPC總包方，必須要做好以下幾個(gè)方面的工作。

（1）建立強(qiáng)有力的執(zhí)行組織：人員涉及設(shè)計(jì)、采購、施工、調(diào)試、運(yùn)行整個(gè)鏈條，大家必須群策群力、盯緊目標(biāo)、務(wù)期必成。

（2）重視設(shè)計(jì)源頭，抓住設(shè)計(jì)院和制造廠的工藝系統(tǒng)設(shè)計(jì)、設(shè)備規(guī)范書、控制方案、設(shè)計(jì)聯(lián)絡(luò)會(huì)等關(guān)鍵環(huán)節(jié)。

（3）協(xié)調(diào)主輔機(jī)廠積極配合，給設(shè)計(jì)院及DCS組態(tài)方提供所需的功能說明、運(yùn)行說明、控制策略、連鎖保護(hù)要求、工況參數(shù)計(jì)算書、必要的數(shù)學(xué)模型或函數(shù)關(guān)系。

（4）在DCS和調(diào)試單位的招標(biāo)中，APS作為特殊項(xiàng)單列人員配置和資金保障。

（5）在國內(nèi)仿真機(jī)平臺(tái)上進(jìn)行APS的全方位測試。

（6）強(qiáng)調(diào)安裝及調(diào)試質(zhì)量，保證足夠的調(diào)試周期。

3? APS研究啟動(dòng)會(huì)

在工程開工后2個(gè)月，我們就組織召開了APS研究啟動(dòng)會(huì)，確定了小組成員，對(duì)每人擔(dān)負(fù)的主要工作進(jìn)行了安排;結(jié)合工程里程碑計(jì)劃，討論了APS主要的工作計(jì)劃表。鑒于工期緊張，而APS需要進(jìn)行深度精細(xì)的調(diào)試，強(qiáng)調(diào)必須做好國內(nèi)邏輯設(shè)計(jì)、組態(tài)和仿真機(jī)試驗(yàn)工作，給現(xiàn)場調(diào)試創(chuàng)造良好條件。

4? APS的范圍確定

在工程初設(shè)階段，要求設(shè)計(jì)院在工藝設(shè)計(jì)和設(shè)備采購規(guī)范書中體現(xiàn)APS的需要，能夠?qū)崿F(xiàn)帶6～8個(gè)斷點(diǎn)的一鍵啟停功能，APS的范圍是：啟機(jī)起點(diǎn)從鍋爐上水開始，終點(diǎn)為升負(fù)荷過程中2臺(tái)汽泵并泵、投入5套制粉系統(tǒng);停機(jī)起點(diǎn)為當(dāng)前時(shí)刻的負(fù)荷，終點(diǎn)是汽輪機(jī)停機(jī)鍋爐跳閘，煤油退出，一次風(fēng)系統(tǒng)停運(yùn)，而脫硫系統(tǒng)、發(fā)電機(jī)氣體置換系統(tǒng)、電氣操作及公用系統(tǒng)不納入APS控制。

5? APS設(shè)計(jì)框架

APS是機(jī)組啟停調(diào)度、信息管理與指令控制中心，處于電站控制的最高級(jí)。APS設(shè)計(jì)要求按規(guī)定好的流程向各個(gè)設(shè)備/系統(tǒng)發(fā)出啟動(dòng)或停運(yùn)命令，與機(jī)組配置的常規(guī)監(jiān)控系統(tǒng)：協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)（CCS）、模擬量控制系統(tǒng)（MCS）、爐膛安全監(jiān)視系統(tǒng)（FSSS）、汽輪機(jī)數(shù)字電液調(diào)節(jié)系統(tǒng)（DEH）、鍋爐給水泵小機(jī)調(diào)節(jié)系統(tǒng)（MEH）、汽輪機(jī)旁路控制系統(tǒng)（BPC）、鍋爐和汽輪機(jī)順控系統(tǒng)（SCS）等無縫銜接，從而實(shí)現(xiàn)發(fā)電機(jī)組的自啟動(dòng)或自停運(yùn)。

該項(xiàng)目APS結(jié)構(gòu)體現(xiàn)了分層分級(jí)的設(shè)計(jì)思想。

第一層為操作管理邏輯及斷點(diǎn)過程程序，其作用為選擇和判斷APS是否投入，是選擇啟動(dòng)模式還是停止模式，也包含了各斷點(diǎn)邏輯。

第二層是模塊化設(shè)計(jì)的斷點(diǎn)下的各步驟，即APS子模塊，在允許條件滿足時(shí)發(fā)出子模塊指令，并判斷子模塊完成條件是否滿足。

第三層子控制回路級(jí)，接受APS子模塊指令，執(zhí)行具體動(dòng)作。

APS程序分為啟機(jī)和停機(jī)程序，啟機(jī)5個(gè)斷點(diǎn)：啟動(dòng)前準(zhǔn)備、鍋爐啟動(dòng)、汽機(jī)沖轉(zhuǎn)（至定速）、發(fā)電機(jī)并網(wǎng)、機(jī)組帶負(fù)荷;停機(jī)3個(gè)斷點(diǎn)：降負(fù)荷至25%、降負(fù)荷至15%、機(jī)組停機(jī)。

6? 設(shè)備要求及詳設(shè)階段聯(lián)絡(luò)會(huì)

6.1 對(duì)DCS的要求

DCS招標(biāo)之前就要初步確定APS的框架方案，在技術(shù)規(guī)范書中明確系統(tǒng)的具體要求、達(dá)到的功能和考核指標(biāo);APS設(shè)計(jì)、組態(tài)、現(xiàn)場服務(wù)采用獨(dú)立報(bào)價(jià)，保證執(zhí)行中得到足夠的重視和資金。

APS需要設(shè)計(jì)大量的控制邏輯，在控制器使用上明確APS控制器單獨(dú)設(shè)置，根據(jù)實(shí)際情況合理增加某些子系統(tǒng)的控制器對(duì)數(shù)。

6.2 對(duì)儀控設(shè)備的要求

工藝系統(tǒng)設(shè)計(jì)及測點(diǎn)設(shè)置要充分考慮運(yùn)行需求，并綜合DCS組態(tài)方、調(diào)試方提出的相關(guān)儀控設(shè)備需求，加強(qiáng)各方溝通、協(xié)作，及時(shí)追加APS需要的設(shè)備。如適度增加替代人工操作判據(jù)的監(jiān)視測點(diǎn);出于順控功能組及功能子組步序控制初始條件的需要，部分手動(dòng)門應(yīng)裝設(shè)限位開關(guān)。

6.3 重視APS對(duì)工藝系統(tǒng)及主輔機(jī)技術(shù)條件的要求

機(jī)組啟停初期及升負(fù)荷過程中，主輔機(jī)設(shè)備及閥門擋板操作頻繁、相關(guān)過程參數(shù)變化范圍大，對(duì)機(jī)爐參數(shù)匹配及主、輔機(jī)設(shè)備可控性提出了更高的要求，以下幾點(diǎn)需要關(guān)注。

（1）取得合理、優(yōu)化的爐/機(jī)啟動(dòng)曲線。

（2）凝結(jié)水系統(tǒng)、閉式水系統(tǒng)中涉及啟動(dòng)注水操作的閥門，以及輔汽、軸封蒸汽系統(tǒng)中需要暖管操作的閥門，除設(shè)計(jì)為受控閥門，還盡量考慮中停功能。

（3）鍋爐疏水放氣系統(tǒng)、輔汽系統(tǒng)、開/閉式冷卻水系統(tǒng)、高/低加疏水放氣系統(tǒng)，要整體提高閥門的受控程度和質(zhì)量，以適應(yīng)APS的操作需求。

6.4 聯(lián)絡(luò)會(huì)

及時(shí)組織召開APS設(shè)計(jì)聯(lián)絡(luò)會(huì)，可與DCS聯(lián)絡(luò)會(huì)合并進(jìn)行。一般地第一次聯(lián)絡(luò)會(huì)確定APS的范圍、斷點(diǎn)的數(shù)量和內(nèi)容、與其他系統(tǒng)的接口、參與單位的分工和進(jìn)度;第二次聯(lián)絡(luò)會(huì)討論確定APS的設(shè)備配置、框架方案和存在問題，梳理PID圖中不滿足APS要求的設(shè)備和測點(diǎn)，提出增補(bǔ)建議;第三次設(shè)計(jì)聯(lián)絡(luò)會(huì)參與各方審查APS的具體控制邏輯。

對(duì)于現(xiàn)場還沒有調(diào)試的功能組，對(duì)兩個(gè)版本的差異逐一檢查，以仿真所用版本為準(zhǔn)進(jìn)行修改。修改工作按現(xiàn)場管理制度執(zhí)行，特別是聯(lián)鎖和保護(hù)信號(hào)的修改需要同調(diào)試單位協(xié)商確認(rèn)后再行修改。

5月下旬仿真試驗(yàn)接近尾聲，青島試驗(yàn)小組和現(xiàn)場調(diào)試運(yùn)行人員對(duì)APS幾個(gè)關(guān)鍵對(duì)接點(diǎn)的具體參數(shù)達(dá)成一致，具體有汽機(jī)沖轉(zhuǎn)投低加汽側(cè)、第二臺(tái)磨煤機(jī)暖磨、首臺(tái)小機(jī)沖轉(zhuǎn)、第二三四五臺(tái)磨煤機(jī)啟動(dòng)、退電泵的控制方式、汽泵并泵節(jié)點(diǎn)等。

7? 結(jié)語

APS的投運(yùn)將提高機(jī)組運(yùn)行的規(guī)范化水平，能縮短機(jī)組啟停時(shí)間、減少操作失誤、減少非停次數(shù);在系統(tǒng)的設(shè)計(jì)、調(diào)試過程中多單位協(xié)同反復(fù)討論審核，完善的聯(lián)鎖保護(hù)邏輯功能，能極大地減輕運(yùn)行人員的操作強(qiáng)度，也為實(shí)施單位培養(yǎng)了一批懂設(shè)計(jì)會(huì)調(diào)試的人才隊(duì)伍。投運(yùn)APS功能體現(xiàn)了一個(gè)電廠的先進(jìn)自動(dòng)化水平和管理水平，更是EPC承包方在市場競爭中的一大亮點(diǎn)優(yōu)勢。

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