國外660MW燃煤機組APS的實施

寧春鵬　王海蓮

摘? 要：APS是英文“Automatic Plant Start-up and Shutdown System”的縮寫，意思是自動啟/停機控制系統。燃煤電站的APS就是按照火力發電的熱力流程和設備運行工況，調動并協調各功能子系統進行預定參數、預定進程的控制，可提高機組啟停的正確性、規范性，減輕運行人員的工作強度，縮短機組啟停時間，整體提高機組的自動化水平。以某國外工程為依托實施APS，該文介紹了從設計到調試階段，如何研究規劃機組自啟停功能的工作組織、設計方案、國內仿真測試和現場調試驗證;實施過程關鍵點的考慮和做法，將對EPC承包商和業主單位有一定的借鑒價值。

關鍵詞：APS? 組織? 設計方案? 仿真試驗

中圖分類號：TQ53 ? ?文獻標識碼：A 文章編號：1672-3791（2019）12（a）-0050-02

1? 工程情況簡介

該電站建設規模為2×660MW超臨界燃煤發電機組，2015年5月開工，2臺機組在2018年1月投產發電。

主要設備情況：鍋爐采用哈爾濱生產的超臨界、變壓運行、一次中間再熱、單爐膛、平衡通風、四角切圓燃燒、固態排渣、Π型直流爐;汽輪機采用東方生產的超臨界、一次中間再熱、單軸、三缸四排汽、凝汽式汽輪機;發電機采用東方生產的水氫氫冷卻、靜態勵磁汽輪發電機;DCS采用艾默生公司的Ovation系統。

2? APS實施的整體考慮

2012年公司承建的中東某660MW燃油機組主機島部分已成功投入APS，在方案設計、組態以及現場調試中積累了很多經驗教訓。2015年中標初期公司就決定在此燃煤機組上實現APS。

作為EPC總包方，必須要做好以下幾個方面的工作。

（1）建立強有力的執行組織：人員涉及設計、采購、施工、調試、運行整個鏈條，大家必須群策群力、盯緊目標、務期必成。

（2）重視設計源頭，抓住設計院和制造廠的工藝系統設計、設備規范書、控制方案、設計聯絡會等關鍵環節。

（3）協調主輔機廠積極配合，給設計院及DCS組態方提供所需的功能說明、運行說明、控制策略、連鎖保護要求、工況參數計算書、必要的數學模型或函數關系。

（4）在DCS和調試單位的招標中，APS作為特殊項單列人員配置和資金保障。

（5）在國內仿真機平臺上進行APS的全方位測試。

（6）強調安裝及調試質量，保證足夠的調試周期。

3? APS研究啟動會

在工程開工后2個月，我們就組織召開了APS研究啟動會，確定了小組成員，對每人擔負的主要工作進行了安排;結合工程里程碑計劃，討論了APS主要的工作計劃表。鑒于工期緊張，而APS需要進行深度精細的調試，強調必須做好國內邏輯設計、組態和仿真機試驗工作，給現場調試創造良好條件。

4? APS的范圍確定

在工程初設階段，要求設計院在工藝設計和設備采購規范書中體現APS的需要，能夠實現帶6～8個斷點的一鍵啟停功能，APS的范圍是：啟機起點從鍋爐上水開始，終點為升負荷過程中2臺汽泵并泵、投入5套制粉系統;停機起點為當前時刻的負荷，終點是汽輪機停機鍋爐跳閘，煤油退出，一次風系統停運，而脫硫系統、發電機氣體置換系統、電氣操作及公用系統不納入APS控制。

5? APS設計框架

APS是機組啟停調度、信息管理與指令控制中心，處于電站控制的最高級。APS設計要求按規定好的流程向各個設備/系統發出啟動或停運命令，與機組配置的常規監控系統：協調控制系統（CCS）、模擬量控制系統（MCS）、爐膛安全監視系統（FSSS）、汽輪機數字電液調節系統（DEH）、鍋爐給水泵小機調節系統（MEH）、汽輪機旁路控制系統（BPC）、鍋爐和汽輪機順控系統（SCS）等無縫銜接，從而實現發電機組的自啟動或自停運。

該項目APS結構體現了分層分級的設計思想。

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

第二層是模塊化設計的斷點下的各步驟，即APS子模塊，在允許條件滿足時發出子模塊指令，并判斷子模塊完成條件是否滿足。

第三層子控制回路級，接受APS子模塊指令，執行具體動作。

APS程序分為啟機和停機程序，啟機5個斷點：啟動前準備、鍋爐啟動、汽機沖轉（至定速）、發電機并網、機組帶負荷;停機3個斷點：降負荷至25%、降負荷至15%、機組停機。

6? 設備要求及詳設階段聯絡會

6.1 對DCS的要求

DCS招標之前就要初步確定APS的框架方案，在技術規范書中明確系統的具體要求、達到的功能和考核指標;APS設計、組態、現場服務采用獨立報價，保證執行中得到足夠的重視和資金。

APS需要設計大量的控制邏輯，在控制器使用上明確APS控制器單獨設置，根據實際情況合理增加某些子系統的控制器對數。

6.2 對儀控設備的要求

工藝系統設計及測點設置要充分考慮運行需求，并綜合DCS組態方、調試方提出的相關儀控設備需求，加強各方溝通、協作，及時追加APS需要的設備。如適度增加替代人工操作判據的監視測點;出于順控功能組及功能子組步序控制初始條件的需要，部分手動門應裝設限位開關。

6.3 重視APS對工藝系統及主輔機技術條件的要求

機組啟停初期及升負荷過程中，主輔機設備及閥門擋板操作頻繁、相關過程參數變化范圍大，對機爐參數匹配及主、輔機設備可控性提出了更高的要求，以下幾點需要關注。

（1）取得合理、優化的爐/機啟動曲線。

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

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

6.4 聯絡會

及時組織召開APS設計聯絡會，可與DCS聯絡會合并進行。一般地第一次聯絡會確定APS的范圍、斷點的數量和內容、與其他系統的接口、參與單位的分工和進度;第二次聯絡會討論確定APS的設備配置、框架方案和存在問題，梳理PID圖中不滿足APS要求的設備和測點，提出增補建議;第三次設計聯絡會參與各方審查APS的具體控制邏輯。

對于現場還沒有調試的功能組，對兩個版本的差異逐一檢查，以仿真所用版本為準進行修改。修改工作按現場管理制度執行，特別是聯鎖和保護信號的修改需要同調試單位協商確認后再行修改。

5月下旬仿真試驗接近尾聲，青島試驗小組和現場調試運行人員對APS幾個關鍵對接點的具體參數達成一致，具體有汽機沖轉投低加汽側、第二臺磨煤機暖磨、首臺小機沖轉、第二三四五臺磨煤機啟動、退電泵的控制方式、汽泵并泵節點等。

7? 結語

APS的投運將提高機組運行的規范化水平，能縮短機組啟停時間、減少操作失誤、減少非停次數;在系統的設計、調試過程中多單位協同反復討論審核，完善的聯鎖保護邏輯功能，能極大地減輕運行人員的操作強度，也為實施單位培養了一批懂設計會調試的人才隊伍。投運APS功能體現了一個電廠的先進自動化水平和管理水平，更是EPC承包方在市場競爭中的一大亮點優勢。

參考文獻

[1] 潘鳳萍.火力發電機組自啟停控制技術及應用[M].北京：科學出版社，2011.

[2] 袁淑賢.火力發電機組自啟停控制系統開發與實現[D].華東理工大學，2010.

[3] 李毅杰，蔡純，孫偉鵬，等.百萬千瓦超超臨界機組自啟停控制系統（APS）開發與投用[J].汕頭科技，2014（3）：35-45.