一、APS設計方案

    華能海門(mén)電廠(chǎng)超超臨界1000MW機組控制系統采用美國艾默生公司制造的Ovation OCR-400X系列DCS。DCS除了包括模擬量控制系統(MCS)、協(xié)調控制(UCC)、爐膛安全監控系統(FSSS)、數字式電液控制系統(DEH)、給水泵汽輪機電液控制系統(MEH)、旁路控制系統(BPC)、順序控制系統(SCS)、電氣控制系統(ECS)外，還包括采用現場(chǎng)總線(xiàn)控制技術(shù)控制的海水脫硫和機組脫硝控制系統、凝結水精處理控制系統。  

     APS的主要目的是實(shí)現機組的自動(dòng)起動(dòng)或停止，要達到這一目的必須實(shí)現風(fēng)煙全程自動(dòng)控制、給水全程控制、燃料自動(dòng)增減控制、燃燒器負荷全程控制、主蒸汽壓力全程控制、主蒸汽溫度和再熱蒸汽溫度的全程控制。   

     APS自動(dòng)起動(dòng)功能包括冷態(tài)、溫態(tài)、熱態(tài)和極熱態(tài)4種起動(dòng)方式。對于汽輪機，機組自動(dòng)起動(dòng)過(guò)程中由于汽輪機自動(dòng)沖轉時(shí)對主蒸汽參數的要求不同，從而汽輪機沖轉前鍋爐升壓時(shí)間不同。對于鍋爐，從停爐時(shí)間等區分上述4種起動(dòng)方式。將APS控制邏輯結構(圖l)設計為3層：第1層為APS操作管理邏輯(機組級順序控制)，其完成APS投入選擇和判斷、起動(dòng)模式(或停止模式)的設定、斷點(diǎn)選擇及該斷點(diǎn)允許起動(dòng)(或停止)條件判斷；第2層斷點(diǎn)順序控制程序邏輯(斷點(diǎn)級順序控制)為APS的核心，每個(gè)斷點(diǎn)都具有邏輯結構大致相同的系統功能組程序，程序結構分為允許條件判斷、步進(jìn)復位條件產(chǎn)生、步進(jìn)計時(shí)、步進(jìn)中斷報警；第3層為各斷點(diǎn)控制的系統功能組、設備級功能組(或單個(gè)設備)。APS指令發(fā)送到各個(gè)順序控制功能組，以實(shí)現各個(gè)功能組的起動(dòng)(或停止)，各個(gè)功能組完成設備起動(dòng)(或停止)后，均返回完畢信號至APS斷點(diǎn)順序控制組。

                        
 
    二、APS起動(dòng)或停止斷點(diǎn)

    在A(yíng)PS自動(dòng)起動(dòng)程序中設計了機組起動(dòng)準備、鍋爐冷態(tài)沖洗和汽輪機真空、鍋爐點(diǎn)火及升溫升壓、汽輪機沖轉、自動(dòng)同步及并網(wǎng)和初負荷控制、升負荷6個(gè)斷點(diǎn)，每個(gè)斷點(diǎn)為1個(gè)獨立的順序控制系統。   

    機組起動(dòng)準備斷點(diǎn)包括凝汽器補水、閉式冷卻水、循環(huán)水泵、磨煤機與給水泵油站、汽輪機油及爐底排渣系統投運順序控制系統。   

    鍋爐冷態(tài)沖洗和汽輪機真空斷點(diǎn)包括凝結水處理、除氧器上水、輔助蒸汽系統和汽輪機及鍋爐疏水排氣、給水管道注水、爐水循環(huán)泵注水、汽輪機軸封、除氧器加熱、鍋爐上水及鍋爐開(kāi)式清洗、爐水泵動(dòng)態(tài)清洗、鍋爐冷態(tài)循環(huán)清洗順序控制系統。    鍋爐點(diǎn)火及升溫升壓斷點(diǎn)包括風(fēng)煙、等離子準備和除灰及電除塵投運、FSSS鍋爐點(diǎn)火準備(吹掃、泄漏試驗、油循環(huán))、汽輪機高壓缸預暖、鍋爐點(diǎn)火(A磨煤機運行、等離子點(diǎn)火)和空氣預熱器吹灰、旁路自動(dòng)控制方式投入和高壓抗燃(EH)油冷卻器投運、鍋爐熱態(tài)沖洗、汽輪機預熱(暖機)順序控制程序。   

     汽輪機沖轉斷點(diǎn)包括潤滑油冷卻器投運、DEH報警和跳閘復位、汽輪機掛閘、選擇汽輪機自動(dòng)起動(dòng)控制(ATC)方式、汽輪機3000r/min定速順序控制系統。自動(dòng)同步及并網(wǎng)和初負荷控制斷點(diǎn)包括自動(dòng)并網(wǎng)功能組投入、制粉系統準備功能組投入、低壓加熱器投運、制粉系統投運、第2臺循環(huán)水泵投運順序控制系統。   

    升負荷斷點(diǎn)包括DEH投入UCC遙控方式、第2臺制粉系統投運、第1臺給水泵汽輪機暖機和高壓加熱器投運、升負荷至300MW、第3臺制粉系統投運和第2臺凝結水泵起動(dòng)、第2臺給水泵汽輪機投運、電動(dòng)給水和等離子停運并升負荷到500MW(APS起動(dòng)完成)、第4、5臺制粉系統自動(dòng)投運、升負荷至1000 MW(目標負荷由手動(dòng)3層設定)。    APS停止設計了降負荷、汽輪機解列、機組停運3個(gè)斷點(diǎn)，每個(gè)斷點(diǎn)為1個(gè)獨立的順序控制系統。    降負荷斷點(diǎn)包括降負荷至450MW(自動(dòng)停第5、4臺制粉系統)、第1臺給水泵汽輪機停止、空氣預熱器及脫硝吹灰投運、等離子投運(A磨煤機可用時(shí))、第3臺制粉系統停止(A磨煤機可用時(shí)，2層油槍運行）、高壓加熱器停止、負荷降至250MW、電動(dòng)給水泵運行、第2臺給水泵汽輪機停止、第2臺凝結水泵停止、第2臺制粉系統停止、最后一臺制粉系統停止(A磨煤機及等離子不能投運時(shí))、一次風(fēng)機和密封風(fēng)機停止(A磨煤機及等離子不能投運時(shí))、汽輪機起動(dòng)油泵和交流潤滑油泵投運順序控制系統。    汽輪機解列斷點(diǎn)包括汽輪機停機順序控制系統。機組停運斷點(diǎn)包括總燃料跳閘(MFT，油槍停止或者減煤量停止A磨煤機)、風(fēng)煙系統停運、煙氣擋板關(guān)閉、爐底排渣系統停運、主蒸汽閥前疏水門(mén)關(guān)閉、汽輪機真空系統停運、汽輪機軸封系統停運、1臺循環(huán)水泵運行順序控制系統。

    三、APS與控制系統接口

    3.1 與MCS接口   

    對于A(yíng)PS與MCS控制接口，控制系統功能組中設備自動(dòng)投切控制邏輯應在SCS功能組中實(shí)現。在風(fēng)機起動(dòng)后，風(fēng)機導葉應置為氧量跟蹤前的預置開(kāi)度，通過(guò)試驗獲得風(fēng)機導葉初始(如送風(fēng)機動(dòng)葉開(kāi)度需滿(mǎn)足吹掃要求等)；根據工藝要求和動(dòng)態(tài)試驗結果設置調節閥預置開(kāi)度(如鍋爐起動(dòng)時(shí)給水調節閥開(kāi)度、凝結水泵切工頻運行后除氧器水位調節閥預置開(kāi)度等)；調試送、引風(fēng)機和一次風(fēng)機自動(dòng)平衡回路，在自動(dòng)維持工藝目標跟蹤值(爐膛負壓、鍋爐風(fēng)量和風(fēng)壓等)基本不變的條件下過(guò)渡到各風(fēng)機自動(dòng)并列運行；調試給水泵自動(dòng)平衡回路，增加相關(guān)切換控制邏輯，在自動(dòng)維持給水流量跟蹤值基本不變的條件下過(guò)渡到給水泵自動(dòng)并列運行。

    3.2 與DEH接口   

    對于A(yíng)PS與DEH控制接口，汽輪機自動(dòng)沖轉接口信號(APS發(fā)送至DEH)有復位DEH報警、汽輪機掛閘、復位汽輪機跳閘首出、選擇ATC熱應力方式投入汽輪機熱應力控制、選擇目標轉速(3000r/min)；APS機組并網(wǎng)請求指令發(fā)送至DEH后，DEH發(fā)出指令投入同期裝置電源，DEH接受同期裝置進(jìn)行轉速同步控制，同期裝置發(fā)出并網(wǎng)合閘發(fā)電機出口開(kāi)關(guān)指令；DEH帶初負荷完成后，由功率控制切換閥位控制；旁路控制系統繼續調節蒸汽壓力；APS升負荷閥位控制指令發(fā)送至DEH，旁路控制系統繼續調節蒸汽壓力，切至高壓旁路控制系統后電動(dòng)給水泵切換至汽動(dòng)給水泵運行；汽輪機調節閥控制蒸汽壓力，鍋爐主控接收到APS負荷指令后開(kāi)環(huán)調節鍋爐負荷，高壓旁路調節閥按升壓曲線(xiàn)自動(dòng)關(guān)閉；APS發(fā)出投入協(xié)調指令至UCC和DEH，汽輪機主控調節電功率，鍋爐主控調節鍋爐熱負荷(給水、燃料、風(fēng)量);APS發(fā)出并列運行給水泵指令至SCS、MCS、MEH，完成給水泵并列運行；APS發(fā)出自動(dòng)起動(dòng)磨煤機指令至FSSS后，手動(dòng)設置機組目標負荷，APS程序將自動(dòng)投入制粉系統，并控制機組負荷升至目標負荷。