機(jī)組自啟停技術(shù)在智能電廠建設(shè)中的應(yīng)用研究

摘要：智能電廠是指以電廠數(shù)字化為主要前提條件，使用各種智能技術(shù)，具有整體化、智能化等特點(diǎn)的新型電廠。機(jī)組自啟停技術(shù)正是其中一種重要的智能控制手段。

關(guān)鍵詞：智能電廠;機(jī)組自啟停;AUS;協(xié)調(diào)控制

引言

機(jī)組自啟停系統(tǒng)（Automatic unit start-up and shut-down system簡(jiǎn)稱AUS）是機(jī)組級(jí)高度自動(dòng)化控制系統(tǒng)，是機(jī)組自動(dòng)停的信息控制中心，它根據(jù)主機(jī)和重要輔機(jī)啟停和運(yùn)行特點(diǎn)、啟動(dòng)和停運(yùn)過(guò)程中各工藝流程系統(tǒng)的運(yùn)行要求，利用對(duì)主機(jī)和重要輔機(jī)運(yùn)行狀態(tài)及相關(guān)工藝過(guò)程參數(shù)準(zhǔn)確、全面、實(shí)時(shí)的檢測(cè)，在巨量的基本邏輯關(guān)系判斷的基礎(chǔ)上，按照預(yù)先定好的方式向順序控制系統(tǒng)SCS中各功能組、子功能組及單體設(shè)備發(fā)出啟動(dòng)或停運(yùn)指令并由MCS、CCS、FSSS、DEH、MEH、BPC、ECS、AVR等系統(tǒng)協(xié)調(diào)完成，最后完成發(fā)電機(jī)組的經(jīng)濟(jì)又安全自動(dòng)啟?？刂啤?/p>

機(jī)組自啟停并非完全是通過(guò)一個(gè)按鈕實(shí)現(xiàn)機(jī)組從冷態(tài)到并網(wǎng)和滿負(fù)荷及逆過(guò)程。因?yàn)闄C(jī)組是一個(gè)復(fù)雜和龐大的系統(tǒng)，通過(guò)設(shè)置少量斷點(diǎn)，使啟動(dòng)或停止過(guò)程有一個(gè)合適的中斷，由運(yùn)行人員的人工確認(rèn)和干預(yù)，可有效防止非正常狀態(tài)的發(fā)生，在當(dāng)前情況下采用斷點(diǎn)控制的自啟?？刂撇呗詫?shí)現(xiàn)發(fā)電機(jī)組的自動(dòng)啟停是最有效的一種方式。

1 自啟?？刂葡到y(tǒng)的控制策略

1） AUS采用斷點(diǎn)的啟停控制策略。受限于目前火電機(jī)組整體控制水平和運(yùn)行管理水平，真正意義上的一鍵啟停尚未有實(shí)際的應(yīng)用。對(duì)于火電機(jī)組來(lái)說(shuō)，采用斷點(diǎn)的啟?？刂撇呗詫?shí)現(xiàn)機(jī)組自啟停是目前最成功的方式。國(guó)內(nèi)外成功的例子，火電機(jī)組都是采用斷點(diǎn)的控制方式的，即根據(jù)機(jī)組工藝特點(diǎn)和運(yùn)行特點(diǎn)，將機(jī)組的啟停過(guò)程分成若干個(gè)階段，每個(gè)階段間設(shè)置斷點(diǎn)。AUS啟停將大順控分成若干個(gè)順控來(lái)完成，每個(gè)斷點(diǎn)的執(zhí)行將由人工確認(rèn)后才開(kāi)始執(zhí)行[1]。在AUS控制方式時(shí)，機(jī)組的運(yùn)行將根據(jù)機(jī)組的狀態(tài)和每個(gè)斷點(diǎn)的條件自動(dòng)地進(jìn)行，個(gè)別重要斷點(diǎn)由運(yùn)行人員干預(yù)。在運(yùn)行過(guò)程中若有異常情況出現(xiàn)時(shí)，AUS將以操作指導(dǎo)的形式發(fā)出報(bào)警，提示運(yùn)行人員來(lái)處理。采用斷點(diǎn)的控制方式，各個(gè)斷點(diǎn)既相互聯(lián)系，又相互獨(dú)立，只要條件滿足，各個(gè)斷均可獨(dú)立執(zhí)行，前續(xù)斷點(diǎn)已啟動(dòng)完成，可以直接啟動(dòng)后續(xù)斷點(diǎn)。

2） 邏輯設(shè)計(jì)模塊化策略。根據(jù)階段單元、步驟單元、信號(hào)單元、狀態(tài)顯示等各種完成特定功能的控制邏輯設(shè)計(jì)成模塊化。

3） 步驟階段化策略。大型火電機(jī)組的啟停自動(dòng)化是一個(gè)綜合性很強(qiáng)的復(fù)雜的順序控制系統(tǒng)，通過(guò)合理而有效地控制設(shè)備程序的階段和步驟，以及對(duì)危及機(jī)組安全的反向判據(jù)的連續(xù)監(jiān)視，使機(jī)組的啟停程序綜合考慮了安全性和經(jīng)濟(jì)性，從而使AUS不僅是啟停裝置，同時(shí)也是安全裝置。

判據(jù)條理化策略。一次判據(jù)、二次判據(jù)、反向判據(jù)、指令時(shí)間、允許時(shí)間、等待時(shí)間、判據(jù)有效期及其對(duì)程序重定位的影響，確保啟停的安全性以及準(zhǔn)確性。

2 ?APS設(shè)計(jì)主要內(nèi)容

在采用AUS控制方式時(shí)，機(jī)組的運(yùn)行方式可以依據(jù)機(jī)組的運(yùn)行狀態(tài)和每個(gè)斷點(diǎn)的條件自動(dòng)進(jìn)行，少數(shù)重要的斷點(diǎn)將由運(yùn)行操作人員人工干預(yù)。在正常運(yùn)行中如果出現(xiàn)異常情況，AUS會(huì)以操作指導(dǎo)（專家支持）的方式發(fā)出告警，提醒運(yùn)行操作人員來(lái)手動(dòng)處理。使用斷點(diǎn)的控制方式，每個(gè)斷點(diǎn)既互相獨(dú)立，又互相聯(lián)系，在條件滿足的情況下，每個(gè)斷點(diǎn)都可以單獨(dú)運(yùn)行，前一個(gè)斷點(diǎn)流程完成后，便允許立刻開(kāi)始后續(xù)斷點(diǎn)，符合燃煤機(jī)組較繁復(fù)的運(yùn)行操作方式，并且顯示出非凡的靈活性，滿足電廠生產(chǎn)過(guò)程的各種工藝要求[2]。

AUS分為啟動(dòng)和停機(jī)兩種模式，而啟動(dòng)模式又分為極熱態(tài)、熱態(tài)、溫態(tài)以及冷態(tài)這四種啟動(dòng)方式。增加斷點(diǎn)設(shè)置是AUS設(shè)計(jì)時(shí)需要重點(diǎn)考慮的一個(gè)難題，設(shè)置合理的斷點(diǎn)會(huì)給AUS帶來(lái)很多好處。

AUS的斷點(diǎn)設(shè)置需要遵循以下首要原則：1）按照火電站各工藝系統(tǒng)的流程特性劃分;2）按照火電站各工藝系統(tǒng)啟動(dòng)和停運(yùn)的特性與需求劃分;

（1）AUS啟動(dòng)斷點(diǎn)設(shè)置

AUS啟動(dòng)過(guò)程從投入凝結(jié)水補(bǔ)水系統(tǒng)功能組開(kāi)始，到機(jī)組負(fù)荷升到滿負(fù)荷的40%-50%后協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)投入運(yùn)行，AUS啟動(dòng)模式完成退出。機(jī)組啟動(dòng)常規(guī)設(shè)置5個(gè)斷點(diǎn)（6個(gè)階段），6個(gè)階段如下：

1）機(jī)組啟動(dòng)準(zhǔn)備斷點(diǎn);2）冷態(tài)沖洗及真空建立斷點(diǎn);3）鍋爐點(diǎn)火及升溫升壓斷點(diǎn);4）汽機(jī)沖轉(zhuǎn)斷點(diǎn);5）機(jī)組并網(wǎng)斷點(diǎn);6）升負(fù)荷斷點(diǎn)

（2）AUS停機(jī)斷點(diǎn)設(shè)置

AUS停機(jī)過(guò)程從機(jī)組目標(biāo)負(fù)荷開(kāi)始減到汽機(jī)投盤車，煙風(fēng)系統(tǒng)停運(yùn)結(jié)束，AUS停機(jī)模式完成退出。系統(tǒng)考慮設(shè)置以下斷點(diǎn)：

1）降負(fù)荷斷點(diǎn);2）機(jī)組解列斷點(diǎn);3）機(jī)組停運(yùn)斷點(diǎn);

（3）AUS主要功能

機(jī)組自啟停有如下主要功能：

1）完成對(duì)各設(shè)備工藝系統(tǒng)子功能組順控的調(diào)用;2）機(jī)組自啟?？刂葡到y(tǒng)狀態(tài)控制;3）機(jī)組自啟?？刂葡到y(tǒng)采用按需投入方式，機(jī)組正常開(kāi)停機(jī)時(shí)按需要選擇投入與否;4）各個(gè)斷點(diǎn)順控功能組具備可以隨時(shí)中斷且恢復(fù)的功能。依據(jù)設(shè)備的具體運(yùn)行情況選擇需要執(zhí)行的步序;5）具備簡(jiǎn)單的超馳控制能力，比如自動(dòng)選擇斷點(diǎn)并且同時(shí)進(jìn)行系統(tǒng)的跳步操作[3]。

3 啟動(dòng)過(guò)程

在設(shè)備可用的情況下，AUS按照啟動(dòng)操作流程，逐步投用各系統(tǒng)，從設(shè)備全停狀態(tài)至機(jī)組并網(wǎng)帶60%額定負(fù)荷，包括系統(tǒng)上水、輔助系統(tǒng)啟動(dòng)、鍋爐點(diǎn)火準(zhǔn)備、冷態(tài)水沖洗、鍋爐點(diǎn)火升溫升壓、汽機(jī)沖轉(zhuǎn)、機(jī)組并網(wǎng)、升負(fù)荷。程序應(yīng)具備自動(dòng)判斷功能，依據(jù)不同系統(tǒng)的投用狀況，自動(dòng)選擇程序步，直至系統(tǒng)全部投入，系統(tǒng)啟動(dòng)完成后應(yīng)檢測(cè)系統(tǒng)運(yùn)行狀況。

系統(tǒng)啟動(dòng)前，應(yīng)按照操作卡進(jìn)行相關(guān)條件與系統(tǒng)的檢查與確認(rèn)，重要步驟設(shè)置斷點(diǎn)，進(jìn)行人工操作與確認(rèn)，如鍋爐點(diǎn)火、汽水品質(zhì)釋放、汽機(jī)升速、機(jī)組并網(wǎng)等。機(jī)組啟動(dòng)設(shè)置斷點(diǎn)設(shè)置暫定為啟動(dòng)前的準(zhǔn)備、鍋爐點(diǎn)火升溫、汽機(jī)沖轉(zhuǎn)及機(jī)組并網(wǎng)、升負(fù)荷共4個(gè)斷點(diǎn)，程序執(zhí)行到預(yù)選斷點(diǎn)后將等待人工進(jìn)行確認(rèn)及選擇后續(xù)步驟。

4 ?影響AUS系統(tǒng)功能實(shí)現(xiàn)因素

AUS系統(tǒng)功能最后能否實(shí)現(xiàn)，取決于多方面的因素：

1） 有賴于工程的精心策劃，從工藝系統(tǒng)設(shè)計(jì)、設(shè)備選型到邏輯設(shè)計(jì)、系統(tǒng)調(diào)試需要有一個(gè)整體的策劃，單靠任何一個(gè)環(huán)節(jié)精心設(shè)計(jì)或一個(gè)專業(yè)的努力是無(wú)法實(shí)現(xiàn)的。

2） 汽機(jī)廠、鍋爐廠AUS工程經(jīng)驗(yàn)及其提供的自啟停系統(tǒng)設(shè)計(jì)的完善性在很大程度上影響著機(jī)組AUS系統(tǒng)功能的實(shí)現(xiàn)[4]。

3） DCS供貨商的AUS工程能力和工程經(jīng)驗(yàn)與機(jī)組AUS系統(tǒng)功能的實(shí)現(xiàn)有很大的關(guān)系，DCS各個(gè)子系統(tǒng)的自動(dòng)投入是AUS最終得以實(shí)現(xiàn)的基礎(chǔ)。

5 ?結(jié)語(yǔ)

AUS機(jī)組自啟?？刂葡到y(tǒng)的實(shí)現(xiàn)是大型火力發(fā)電廠自動(dòng)化控制水平提高的一大標(biāo)志，它不單單降低了運(yùn)行操作人員的工作量，更重要的是它對(duì)機(jī)組啟停的操作程序進(jìn)行規(guī)范和標(biāo)準(zhǔn)化，改良了控制系統(tǒng)，降低了運(yùn)行人員誤操作的風(fēng)險(xiǎn)，減少了機(jī)組啟停的時(shí)間，整體上提升了機(jī)組的經(jīng)濟(jì)效益與安全水平。

參考文獻(xiàn)

[1]. 金毅. 660MW火電機(jī)組智能化電廠實(shí)施方案[D]. 華北電力大學(xué)（北京），2017.

[2] 何立榮 等. 構(gòu)建云、大、物、移的智能電廠[J]. 《中國(guó)設(shè)備工》，2018（4）：12-17.

[3] 王曉雄. 淺談智能電廠規(guī)劃建設(shè)[J]. 《南方能源建設(shè)》，2017（03）：30-34.

[4]. 耿清華. 淺談基于大數(shù)據(jù)的智慧水電廠建設(shè)[J].

《水電與新能源》2018（10）：33-35

作者簡(jiǎn)介：謝進(jìn)安，（1984—），性別男，籍貫寧夏石嘴山市（省和市），職稱工程師，學(xué)歷本科，研究方向火電廠熱工控制。