一、APS設(shè)計(jì)方案
華能海門電廠超超臨界1000MW機(jī)組控制系統(tǒng)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(tǒng)(MCS)、協(xié)調(diào)控制(UCC)、爐膛安全監(jiān)控系統(tǒng)(FSSS)、數(shù)字式電液控制系統(tǒng)(DEH)、給水泵汽輪機(jī)電液控制系統(tǒng)(MEH)、旁路控制系統(tǒng)(BPC)、順序控制系統(tǒng)(SCS)、電氣控制系統(tǒng)(ECS)外，還包括采用現(xiàn)場(chǎng)總線控制技術(shù)控制的海水脫硫和機(jī)組脫硝控制系統(tǒng)、凝結(jié)水精處理控制系統(tǒng)。
APS的主要目的是實(shí)現(xiàn)機(jī)組的自動(dòng)起動(dòng)或停止，要達(dá)到這一目的必須實(shí)現(xiàn)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(fù)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(duì)于汽輪機(jī)，機(jī)組自動(dòng)起動(dòng)過程中由于汽輪機(jī)自動(dòng)沖轉(zhuǎn)時(shí)對(duì)主蒸汽參數(shù)的要求不同，從而汽輪機(jī)沖轉(zhuǎn)前鍋爐升壓時(shí)間不同。對(duì)于鍋爐，從停爐時(shí)間等區(qū)分上述4種起動(dòng)方式。將APS控制邏輯結(jié)構(gòu)(圖l)設(shè)計(jì)為3層：第1層為APS操作管理邏輯(機(jī)組級(jí)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(shè)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(jí)順序控制)為APS的核心，每個(gè)斷點(diǎn)都具有邏輯結(jié)構(gòu)大致相同的系統(tǒng)功能組程序，程序結(jié)構(gòu)分為允許條件判斷、步進(jìn)復(fù)位條件產(chǎn)生、步進(jìn)計(jì)時(shí)、步進(jìn)中斷報(bào)警；第3層為各斷點(diǎn)控制的系統(tǒng)功能組、設(shè)備級(jí)功能組(或單個(gè)設(shè)備)。APS指令發(fā)送到各個(gè)順序控制功能組，以實(shí)現(xiàn)各個(gè)功能組的起動(dòng)(或停止)，各個(gè)功能組完成設(shè)備起動(dòng)(或停止)后，均返回完畢信號(hào)至APS斷點(diǎn)順序控制組。
二、APS起動(dòng)或停止斷點(diǎn)
在APS自動(dòng)起動(dòng)程序中設(shè)計(jì)了機(jī)組起動(dòng)準(zhǔn)備、鍋爐冷態(tài)沖洗和汽輪機(jī)真空、鍋爐點(diǎn)火及升溫升壓、汽輪機(jī)沖轉(zhuǎn)、自動(dòng)同步及并網(wǎng)和初負(fù)荷控制、升負(fù)荷6個(gè)斷點(diǎn)，每個(gè)斷點(diǎn)為1個(gè)獨(dú)立的順序控制系統(tǒng)。
機(jī)組起動(dòng)準(zhǔn)備斷點(diǎn)包括凝汽器補(bǔ)水、閉式冷卻水、循環(huán)水泵、磨煤機(jī)與給水泵油站、汽輪機(jī)油及爐底排渣系統(tǒng)投運(yùn)順序控制系統(tǒng)。
鍋爐冷態(tài)沖洗和汽輪機(jī)真空斷點(diǎn)包括凝結(jié)水處理、除氧器上水、輔助蒸汽系統(tǒng)和汽輪機(jī)及鍋爐疏水排氣、給水管道注水、爐水循環(huán)泵注水、汽輪機(jī)軸封、除氧器加熱、鍋爐上水及鍋爐開式清洗、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(tǒng)。 鍋爐點(diǎn)火及升溫升壓斷點(diǎn)包括風(fēng)煙、等離子準(zhǔn)備和除灰及電除塵投運(yùn)、FSSS鍋爐點(diǎn)火準(zhǔn)備(吹掃、泄漏試驗(yàn)、油循環(huán))、汽輪機(jī)高壓缸預(yù)暖、鍋爐點(diǎn)火(A磨煤機(jī)運(yùn)行、等離子點(diǎn)火)和空氣預(yù)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(yùn)、鍋爐熱態(tài)沖洗、汽輪機(jī)預(yù)熱(暖機(jī))順序控制程序。
汽輪機(jī)沖轉(zhuǎn)斷點(diǎn)包括潤滑油冷卻器投運(yùn)、DEH報(bào)警和跳閘復(fù)位、汽輪機(jī)掛閘、選擇汽輪機(jī)自動(dòng)起動(dòng)控制(ATC)方式、汽輪機(jī)3000r/min定速順序控制系統(tǒng)。自動(dòng)同步及并網(wǎng)和初負(fù)荷控制斷點(diǎn)包括自動(dòng)并網(wǎng)功能組投入、制粉系統(tǒng)準(zhǔn)備功能組投入、低壓加熱器投運(yùn)、制粉系統(tǒng)投運(yùn)、第2臺(tái)循環(huán)水泵投運(yùn)順序控制系統(tǒng)。
升負(fù)荷斷點(diǎn)包括DEH投入U(xiǎn)CC遙控方式、第2臺(tái)制粉系統(tǒng)投運(yùn)、第1臺(tái)給水泵汽輪機(jī)暖機(jī)和高壓加熱器投運(yùn)、升負(fù)荷至300MW、第3臺(tái)制粉系統(tǒng)投運(yùn)和第2臺(tái)凝結(jié)水泵起動(dòng)、第2臺(tái)給水泵汽輪機(jī)投運(yùn)、電動(dòng)給水和等離子停運(yùn)并升負(fù)荷到500MW(APS起動(dòng)完成)、第4、5臺(tái)制粉系統(tǒng)自動(dòng)投運(yùn)、升負(fù)荷至1000 MW(目標(biāo)負(fù)荷由手動(dòng)3層設(shè)定)。 APS停止設(shè)計(jì)了降負(fù)荷、汽輪機(jī)解列、機(jī)組停運(yùn)3個(gè)斷點(diǎn)，每個(gè)斷點(diǎn)為1個(gè)獨(dú)立的順序控制系統(tǒng)。 降負(fù)荷斷點(diǎn)包括降負(fù)荷至450MW(自動(dòng)停第5、4臺(tái)制粉系統(tǒng))、第1臺(tái)給水泵汽輪機(jī)停止、空氣預(yù)熱器及脫硝吹灰投運(yùn)、等離子投運(yùn)(A磨煤機(jī)可用時(shí))、第3臺(tái)制粉系統(tǒng)停止(A磨煤機(jī)可用時(shí)，2層油槍運(yùn)行）、高壓加熱器停止、負(fù)荷降至250MW、電動(dòng)給水泵運(yùn)行、第2臺(tái)給水泵汽輪機(jī)停止、第2臺(tái)凝結(jié)水泵停止、第2臺(tái)制粉系統(tǒng)停止、最后一臺(tái)制粉系統(tǒng)停止(A磨煤機(jī)及等離子不能投運(yùn)時(shí))、一次風(fēng)機(jī)和密封風(fēng)機(jī)停止(A磨煤機(jī)及等離子不能投運(yùn)時(shí))、汽輪機(jī)起動(dòng)油泵和交流潤滑油泵投運(yùn)順序控制系統(tǒng)。 汽輪機(jī)解列斷點(diǎn)包括汽輪機(jī)停機(jī)順序控制系統(tǒng)。機(jī)組停運(yùn)斷點(diǎn)包括總?cè)剂咸l(MFT，油槍停止或者減煤量停止A磨煤機(jī))、風(fēng)煙系統(tǒng)停運(yùn)、煙氣擋板關(guān)閉、爐底排渣系統(tǒng)停運(yùn)、主蒸汽閥前疏水門關(guān)閉、汽輪機(jī)真空系統(tǒng)停運(yùn)、汽輪機(jī)軸封系統(tǒng)停運(yùn)、1臺(tái)循環(huán)水泵運(yùn)行順序控制系統(tǒng)。
三、APS與控制系統(tǒng)接口
3.1 與MCS接口
對(duì)于APS與MCS控制接口，控制系統(tǒng)功能組中設(shè)備自動(dòng)投切控制邏輯應(yīng)在SCS功能組中實(shí)現(xiàn)。在風(fēng)機(jī)起動(dòng)后，風(fēng)機(jī)導(dǎo)葉應(yīng)置為氧量跟蹤前的預(yù)置開度，通過試驗(yàn)獲得風(fēng)機(jī)導(dǎo)葉初始(如送風(fēng)機(jī)動(dòng)葉開度需滿足吹掃要求等)；根據(jù)工藝要求和動(dòng)態(tài)試驗(yàn)結(jié)果設(shè)置調(diào)節(jié)閥預(yù)置開度(如鍋爐起動(dòng)時(shí)給水調(diào)節(jié)閥開度、凝結(jié)水泵切工頻運(yùn)行后除氧器水位調(diào)節(jié)閥預(yù)置開度等)；調(diào)試送、引風(fēng)機(jī)和一次風(fēng)機(jī)自動(dòng)平衡回路，在自動(dòng)維持工藝目標(biāo)跟蹤值(爐膛負(fù)壓、鍋爐風(fēng)量和風(fēng)壓等)基本不變的條件下過渡到各風(fēng)機(jī)自動(dòng)并列運(yùn)行；調(diào)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渡到給水泵自動(dòng)并列運(yùn)行。
3.2 與DEH接口
對(duì)于APS與DEH控制接口，汽輪機(jī)自動(dòng)沖轉(zhuǎn)接口信號(hào)(APS發(fā)送至DEH)有復(fù)位DEH報(bào)警、汽輪機(jī)掛閘、復(fù)位汽輪機(jī)跳閘首出、選擇ATC熱應(yīng)力方式投入汽輪機(jī)熱應(yīng)力控制、選擇目標(biāo)轉(zhuǎn)速(3000r/min)；APS機(jī)組并網(wǎng)請(qǐng)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(zhuǎn)速同步控制，同期裝置發(fā)出并網(wǎng)合閘發(fā)電機(jī)出口開關(guān)指令；DEH帶初負(fù)荷完成后，由功率控制切換閥位控制；旁路控制系統(tǒng)繼續(xù)調(diào)節(jié)蒸汽壓力；APS升負(fù)荷閥位控制指令發(fā)送至DEH，旁路控制系統(tǒng)繼續(xù)調(diào)節(jié)蒸汽壓力，切至高壓旁路控制系統(tǒng)后電動(dòng)給水泵切換至汽動(dòng)給水泵運(yùn)行；汽輪機(jī)調(diào)節(jié)閥控制蒸汽壓力，鍋爐主控接收到APS負(fù)荷指令后開環(huán)調(diào)節(jié)鍋爐負(fù)荷，高壓旁路調(diào)節(jié)閥按升壓曲線自動(dòng)關(guān)閉；APS發(fā)出投入?yún)f(xié)調(diào)指令至UCC和DEH，汽輪機(jī)主控調(diào)節(jié)電功率，鍋爐主控調(diào)節(jié)鍋爐熱負(fù)荷(給水、燃料、風(fēng)量);APS發(fā)出并列運(yùn)行給水泵指令至SCS、MCS、MEH，完成給水泵并列運(yùn)行；APS發(fā)出自動(dòng)起動(dòng)磨煤機(jī)指令至FSSS后，手動(dòng)設(shè)置機(jī)組目標(biāo)負(fù)荷，APS程序?qū)⒆詣?dòng)投入制粉系統(tǒng)，并控制機(jī)組負(fù)荷升至目標(biāo)負(fù)荷。
