机组自启停APS系统说明.docx
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机组自启停APS系统说明.docx
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机组自启停APS系统说明
十、机组自启停APS系统专题
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。
APS是实现机组启动和停止过程自动化的系统,其优势在于可以提高机组启停的正确性、规性,大大减轻运行人员的工作强度,缩短机组启停时间,从整体上提高机组的自动化水平。
FOXBORO公司根据应用经验,做如下说明:
APS功能设计
APS功能包括机组自动启动与自动停止。
其中自动启动有冷态、温态、热态和极热态四种启动方式,对于汽机来说,其区别主要在于汽轮机自动开始冲转时对主蒸汽参数的要求不同,因而汽轮机冲转前锅炉升压时间不同。
•冷态方式:
第一级金属温度<120X:
•温态方式:
第二级金属温度>120^,且<300°C
•热态方式:
第一级金属温度>300°C,且<380X:
•极热态方式:
第一级金属温度>38(TC
对于锅炉来说,区分以上4种启动方式,主要由汽包壁温、汽包压力和停炉时间来决定。
四种启动方式都可分为九步,每步设计为1个断点。
只有在前一步完成的条件下,通过所提供的按钮确认启动下一步,APS才会开始下一步,在每一步的执行过程中,均设计"GO/HOLD”逻辑,这九步为:
1)
启动准备
2)
汽机抽真空
3)
锅炉初始清洗
4)
锅炉冷态清洗
5)
锅炉点火
6)
热态清洗
7)
汽机冲转
8)
并网、带初负荷
9)
升至目标负荷(40%BMCR)
第九个断点即加负荷断点中进行到由APS设定负荷指令为40%MCR并实现后,发出由CCS进行负荷控制并投入协调方式的命令,断点完成后,APS退出,此时机组的启动已完成,机组负荷由CCS系统控制升至操作员的设定值或由中调(AGC)给出的设定值方式。
为了适应随后整个生产过程的全程自动控制,CCS必须能根据负荷指令要求自动地投切燃烧器,适应不同的负荷要求。
投入APS前,必须具备启动允许条件,如锅炉加药系统、汽水采样系统、锅炉排污系统、灰处理系统、锅炉补水系统具备投入条件,凝结水、给水系统上水,循环水系统上水,开闭式冷却水系统上水、压缩空气系统、化学精处理系统、凝汽器胶球清洗系统、凝汽器铜管造膜系统具备投入条件,启动密封油系统,发电机充氢等已准备好。
①②③④⑤
机组自动停止也可设6步,也设计"GO/HOLD”逻辑,这6步分别为:
减负.荷最小负荷解列汽机跳闸
真空破坏及燃烧器退出
⑥停炉
APS结构
实现机组级自启/停要通过一个渐进的过程来实现。
如何在较短时间不但较高水平地完成DCS各个功能,又能实现APS功能且不影响DCS其它功能的实现,APS的结构方案成了关键。
机组级自启停(APS)采用多层级功能组结构,最高层为机组级自启停功能组。
这样做不但使APS对下层DCS功能的影响较小,而且还可以把APS拆开分步试投。
APS对电厂的控制是应用电厂常规控制系统与上层控制逻辑共同实现的。
常规控制系统是指:
闭环控制系统(MCS/CCS).锅炉炉膛安全监视系统(FSSS)、顺序控制系统(SCS),数据采集系统(DAS)、给水泵汽轮机数字电液调节系统(MEH)、汽轮机旁路控制系统(BPC);给水全程控制系统;汽轮机数字电液控制系统(DEH)及电气控制部分(ECS)等。
在没有投入APS的情况下,常规控制系统独立于APS实现对电厂的控制;在APS投入时,常规控制系统绐APS提供支持,实现对电厂的自动启/'停控制。
机组自启停系统可分为三层:
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的五个断点是否已完成,如没有完成则先启动最前面的未完成断点,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的构成核心容,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而且该断点无结束信号,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。
第三层为各步进行产生的指令。
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,均返回一完毕信号到APS。
APS的自动启动和自动停止功能结构初步可按下图1和图2所示:
APS机组自启动
图1APS机组自动启动功能框架图
APS卿自动停机
图2APS机组自动停机功能框架图
各功能组及子功能组
APS的投入主要依靠各功能组来实现,APS系统相当于机组启停信息控制中心,按规定好的程序发出各个设备系统启动的命令,由各个系统相互协调共同完成:
•SCS锅炉/汽机顺序控制系统
•MCS/CCS机组自动控制系统
•FSSS锅炉炉膛安全监视系统
•DEH数字电液调节系统
•MEH给水泵汽轮机数字电液调节系统
•BPC汽轮机旁路控制系统
•其它控制系统(AVR电压自动调节系统)
APS能否全面投入运行的关键是各个控制子系统的自动投入情况,其中锅炉、汽机顺序控制系统、锅炉炉膛安全监视系统(FSSS)和机组闭环自动控制系统CCS的投入情况最为关键。
APS设计要灵活,在操作员站的APS操作画面上可以进行整机的自动启、停操作,也可以进行单独断点的自动进行操作。
在机组启、停运行操作中,如果APS在退出状态下,也可以使用APS的操作画面很方便的按设定好的步骤,直接对某一功能组进行顺控操作,当该功能组中某一设备不能投自动时,可以立即调出该设备的操作站进行手动操作,以满足该功能继续执行。
SCS系统与APS系统的接口关系
SCS系统采用多层次的结构,分为功能组级、子功能组级和设备控制级等,从结构上来看,APS实现上也是SCS系统的一个功能组,SCS是APS的一个子功能组。
SCS系统是构成APS系统的核心部分,SCS系统的成功投运是APS系统投运的关键所在,设计完善合理的SCS系统是APS投运最主要
基础。
在APS的各断点,SCS系统以功能组级、子功能组级和设备级的控制方式接受APS的控制指令,完成设备的启停。
机组启动预备
机组启动预备是APS启动的第一个断点,是机组采取APS启动的开始,初步设计如下的SCS功能子组:
(a)
循环水子组,
(b)
凝结水子组,
(c)
低压抽汽子组,
(d)
高压抽汽子组,
(e)
给水子组,
(f)
炉水循环子组,
(g)
锅炉疏水及排汽组,
(h)
燃油子组等。
要选择该断点,需要满足以下条件(待进一步讨论。
以下类似作为条件时,均为待进一步讨论):
(a)
选择启动方式,
(b)
凝结水水位正常,
(c)
除氧器水位正常,
(d)
仪用气压力正常,
(e)
检修气压力正常,
(f)
凝结水在自动,
(g)
循环水在自动,
(h)
低压抽汽在自动,
(i)
高压抽汽在自动,
(J)
给水在自动,
(k)
炉水循环泵在自动,
(1)
锅炉疏水及排汽在自动,
(m)
燃油在自动,
(n)
给水调门处于备用等。
机组启动预备断点执行结束的条件为:
a)
循环水启动完毕,
b)
凝结水启动完毕,
c)
低压抽汽投运,
d)
高压抽汽投运,
e)
给水启动完毕,
f)
炉水循环泵投运,
g)
锅炉疏水及排汽投运,
h)
燃油投运完毕。
建立真空
初步设计如下的SCS功能子组:
(a)汽机真空子组,
(b)汽泵子组,
(c)汽机挂闸等。
要选择该断点,需要满足以下条件:
(a)汽机真空在自动模式,
(b)汽泵在自动模式等。
建立真空断点执行结束的条件为:
(a)汽机真空建立,
(b)汽泵投运结束,
汽机挂闸等。
锅炉初始清洗
锅炉冷态清洗
炉膛吹扫及点火
机组启动预备完成后,可以进行炉膛吹扫及点火,初步设计如下的SCS功能子组:
(a)
风烟系统子组,
⑹
炉膛吹扫子组,
(c)
辅汽子组,
(d)
汽机疏水子组,
(e)
燃油流量调节,
(f)
锅炉点火子组,
(g)
汽机供油子组,
(h)
发电机辅设等。
要选择该断点,需要满足以下条件:
a)风烟系统自动,
b)辅汽自动,
c)A送风机入口控制挡板自动备用,
d)B送风机入口控制挡板自动备用,
e)A引风机入口档板自动备用,
f)B引风机入口档板自动备用,
g)FSSS在APS模式,
h)轻油流量控制阀自动备用,
1)汽机供油自动备用,
j)盘车自动模式,
k)汽机疏水自动模式,
1)发电机辅助自动模式等。
炉膛吹扫及点火断点执行结束的条件为:
\7abcdefK/ 风烟系统投运结束, 辅汽投入模式, 汽包水位正常, 空气流量>30%, MFT复位, 任一燃油层在投运,冲转蒸汽允许等。 (c) 锅炉热态清洗 汽机冲转 汽机冲转升速的具体功能由DEH的ATC来完成,ATC程序接受APS系统的指令,主要有: (a) 汽机摩擦检查, (b) 升速, (c) 应力计算, (d) 暖机, (e) 阀切换, (f) 定速等。 并网、带初负荷 当汽机冲转结束定速3000r/min后,APS进入到并网断点,等待操作员发出"G0”命令后,并网断点开始执行,向电气系统发出同期投入命令,向DEH系统发出投入同期投入命令,由同期装置完成并网功能。 在刚并网时,由DEH完成初始负荷功能。 根据机组的启动方式完成初始负荷暖机后,并网及初负荷断断点结束,进入到加负荷断点。 升至目标负荷(40%BMCR) 加负荷过程中需要各个MCS/CCS闭环自动系统、FSSS系统、MEH系统、DEH系统、给水全程系统(完成水位调节、并泵、倒泵等)协调共同完成,按以下步骤进行(机组负荷增减时,具体如何投切锅炉燃料,应在与锅炉专业一起做进一步的研究): a)加负荷到15%; b)投下层油燃烧器及投电除灰(若有电除灰的话); c)目标负荷到40%,实际负荷增加到25%时再投一层油燃烧器; d)当实际负荷达到40%时,向FSSS系统及CCS系统发出油燃烧器数量控制投自动指令,由FSSS系统和CCS系统根根据负荷情况自动投切油燃烧器; e)向FSSS系统发出退出轻油系统指令; f)向CCS系统发出投入负荷自动控制投入指令,机组启动结束,机组进入正常的负荷调节,由操作员或AGC设置机组目标负荷即可。 要选择该断点,需要满足以下条件(根据实际情况补充完善): (a)轻油层在投运, (b)DEH在APS方式, (c)油燃烧在自动方式, (d)第一台锅炉给水泵小汽机控制自动启动状态, (e)轻油自动方式, (f)1级过热黠喷水减温阀A、B自动备用方式, (g)2级过热器喷水减温阀A、B自动备用方式, (h)冷再喷水减温阀A、B自动备用方式等。 加负荷断点执行结束后,机组启动结束,APS退出,机组进入正常的负荷调节,判断的条件为: a)CCS负荷控制方式, b)任一台锅炉给水泵小汽机投运结束, c)实际功率>40%, d)三冲量控制方式, e)油燃烧器投入2层, f)所有轻油燃烧器阀关闭, g)轻燃油退出结束状态, h)汽机疏水阀关闭, i)低压加热器投运完成, j)高压加热器投运完成, k)A省煤器再循环阀关闭, l)B省煤器再循环阀关闭等。 CCS系统与APS的接口关系 CCS机组闭环自动控制系统完成机组模拟量的自动控制,其控制过程必须是全程自动,并且具有设定值跟琮、自动变化设定曲线,平滑改变设定值等功能,以满足系统全程自动的要求。 当系统工艺未满足自动投入条件时,系统应处于备用的自动状态,并与SCS系统配合自动跟踪输出以满足工艺要求。 待满足投入系统自动时,系统应能由自动备用状态切换到自动运算状态,而无须人为干预。 为实现机组的全程自动控制,CCS系统与FSSS系统密切结合,设计一个油燃器自动投/切逻辑,该逻辑根据CCS的加减负荷要求自动投切油燃烧器,真正实现全程的负荷自动调节,在CCS负荷调节下,操作员只需输入一个目标负荷即可,其它不需要人为操作。 a)机组启动阶段,CCS系统根据机组的停炉时间、主汽压力和汽机的热状态等参数,向 APS系统发出冷态启动、温态启动、热态启动、极热态启动状态。 b)根据APS系统的选择,CCS系统按照冷态启动、温态启动、热态启动、极热态启动的 方式,建立机组升温升压负荷曲线,以相应的负荷设定值、压力设定值及变化率完成锅炉的启动控制。 c)旁路系统全程自动投入,满足锅炉启动及机组冲转要求。 d)根据锅炉燃烧设备的投运,适时建立并监视机组的带负荷能力。 e)CCS系统具有设定值跟踪、自动变化设定曲线,平滑改变设定值功能,与SCS系统接 口完成控制系统的自举功能。 f)CCS系统在加/减负荷时,与SCS密切配合,能根据负荷要求自动投/切燃烧.器。 FSSS系统与APS系统的接口关系 FSSS系统接受APS的控制指令信号,完成锅炉点火前的炉膛吹扫、燃油泄錄试验、燃烧器点火的控制功能。 另外FSSS与CCS结合,设计一个燃烧器台数的自动控制逻辑,根据机组的升/降负荷,自动投/切燃烧设备,实现全程负荷自动调节。 旁路系统与APS系统的接口关系 旁路系统根据APS系统的指令,完成高压旁路、低压旁路的控制。 实现旁路系统启动过程中对压力的定压控制、滑压控制、汽机冲转过程的定压控制。 并将旁路PCV阀的控制状态发送给CCS系统,共同完成启动过程的升负荷控制。 常规控制系统直接控制设备,而APS上层控制逻辑则是通过常规控制系统实现对设备的启停控制,它们之间通过部通信和硬接线进行信号传递。 APS根据上层控制逻辑进行逻辑运算后发出指令,该指令通过部通信及硬接线传送给常规控制系统,实现对设备的自动启停控制;同时控制系统将APS所需要的信号传送给APS上层控制逻辑。 DEH系统与APS系统的接口关系 DEH中的ATC(AUTOMATICTURBINESTART)程序接受APS系统的指令,使汽机自动完成从盘车、冲转到带负荷整个过程的平稳、高效的控制系统。
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