一、APS設計方案
華能海門電廠超超臨界1000MW機組控制系統(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)場總線控制技術控制的海水脫硫和機組脫硝控制系統(tǒng)、凝結水精處理控制系統(tǒng)。
APS的主要目的是實現(xiàn)機組的自動起動或停止，要達到這一目的必須實現(xiàn)風煙全程自動控制、給水全程控制、燃料自動增減控制、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自動起動功能包括冷態(tài)、溫態(tài)、熱態(tài)和極熱態(tài)4種起動方式。對于汽輪機，機組自動起動過程中由于汽輪機自動沖轉(zhuǎn)時對主蒸汽參數(shù)的要求不同，從而汽輪機沖轉(zhuǎn)前鍋爐升壓時間不同。對于鍋爐，從停爐時間等區(qū)分上述4種起動方式。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、起動模式(或停止模式)的設定、斷點選擇及該斷點允許起動(或停止)條件判斷；第2層斷點順序控制程序邏輯(斷點級順序控制)為APS的核心，每個斷點都具有邏輯結構大致相同的系統(tǒng)功能組程序，程序結構分為允許條件判斷、步進復位條件產(chǎn)生、步進計時、步進中斷報警；第3層為各斷點控制的系統(tǒng)功能組、設備級功能組(或單個設備)。APS指令發(fā)送到各個順序控制功能組，以實現(xiàn)各個功能組的起動(或停止)，各個功能組完成設備起動(或停止)后，均返回完畢信號至APS斷點順序控制組。
二、APS起動或停止斷點
在APS自動起動程序中設計了機組起動準備、鍋爐冷態(tài)沖洗和汽輪機真空、鍋爐點火及升溫升壓、汽輪機沖轉(zhuǎn)、自動同步及并網(wǎng)和初負荷控制、升負荷6個斷點，每個斷點為1個獨立的順序控制系統(tǒng)。
機組起動準備斷點包括凝汽器補水、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(tǒng)投運順序控制系統(tǒng)。
鍋爐冷態(tài)沖洗和汽輪機真空斷點包括凝結水處理、除氧器上水、輔助蒸汽系統(tǒng)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、鍋爐上水及鍋爐開式清洗、爐水泵動態(tài)清洗、鍋爐冷態(tài)循環(huán)清洗順序控制系統(tǒng)。 鍋爐點火及升溫升壓斷點包括風煙、等離子準備和除灰及電除塵投運、FSSS鍋爐點火準備(吹掃、泄漏試驗、油循環(huán))、汽輪機高壓缸預暖、鍋爐點火(A磨煤機運行、等離子點火)和空氣預熱器吹灰、旁路自動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(zhuǎn)斷點包括潤滑油冷卻器投運、DEH報警和跳閘復位、汽輪機掛閘、選擇汽輪機自動起動控制(ATC)方式、汽輪機3000r/min定速順序控制系統(tǒng)。自動同步及并網(wǎng)和初負荷控制斷點包括自動并網(wǎng)功能組投入、制粉系統(tǒng)準備功能組投入、低壓加熱器投運、制粉系統(tǒng)投運、第2臺循環(huán)水泵投運順序控制系統(tǒng)。
升負荷斷點包括DEH投入UCC遙控方式、第2臺制粉系統(tǒng)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(tǒng)投運和第2臺凝結水泵起動、第2臺給水泵汽輪機投運、電動給水和等離子停運并升負荷到500MW(APS起動完成)、第4、5臺制粉系統(tǒng)自動投運、升負荷至1000 MW(目標負荷由手動3層設定)。 APS停止設計了降負荷、汽輪機解列、機組停運3個斷點，每個斷點為1個獨立的順序控制系統(tǒng)。 降負荷斷點包括降負荷至450MW(自動停第5、4臺制粉系統(tǒng))、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)、第3臺制粉系統(tǒng)停止(A磨煤機可用時，2層油槍運行）、高壓加熱器停止、負荷降至250MW、電動給水泵運行、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(tǒng)停止、最后一臺制粉系統(tǒng)停止(A磨煤機及等離子不能投運時)、一次風機和密封風機停止(A磨煤機及等離子不能投運時)、汽輪機起動油泵和交流潤滑油泵投運順序控制系統(tǒng)。 汽輪機解列斷點包括汽輪機停機順序控制系統(tǒng)。機組停運斷點包括總?cè)剂咸l(MFT，油槍停止或者減煤量停止A磨煤機)、風煙系統(tǒng)停運、煙氣擋板關閉、爐底排渣系統(tǒng)停運、主蒸汽閥前疏水門關閉、汽輪機真空系統(tǒng)停運、汽輪機軸封系統(tǒng)停運、1臺循環(huán)水泵運行順序控制系統(tǒng)。
三、APS與控制系統(tǒng)接口
3.1 與MCS接口
對于APS與MCS控制接口，控制系統(tǒng)功能組中設備自動投切控制邏輯應在SCS功能組中實現(xiàn)。在風機起動后，風機導葉應置為氧量跟蹤前的預置開度，通過試驗獲得風機導葉初始(如送風機動葉開度需滿足吹掃要求等)；根據(jù)工藝要求和動態(tài)試驗結果設置調(diào)節(jié)閥預置開度(如鍋爐起動時給水調(diào)節(jié)閥開度、凝結水泵切工頻運行后除氧器水位調(diào)節(jié)閥預置開度等)；調(diào)試送、引風機和一次風機自動平衡回路，在自動維持工藝目標跟蹤值(爐膛負壓、鍋爐風量和風壓等)基本不變的條件下過渡到各風機自動并列運行；調(diào)試給水泵自動平衡回路，增加相關切換控制邏輯，在自動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并列運行。
3.2 與DEH接口
對于APS與DEH控制接口，汽輪機自動沖轉(zhuǎn)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(zhuǎn)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接受同期裝置進行轉(zhuǎn)速同步控制，同期裝置發(fā)出并網(wǎng)合閘發(fā)電機出口開關指令；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(tǒng)繼續(xù)調(diào)節(jié)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(tǒng)繼續(xù)調(diào)節(jié)蒸汽壓力，切至高壓旁路控制系統(tǒng)后電動給水泵切換至汽動給水泵運行；汽輪機調(diào)節(jié)閥控制蒸汽壓力，鍋爐主控接收到APS負荷指令后開環(huán)調(diào)節(jié)鍋爐負荷，高壓旁路調(diào)節(jié)閥按升壓曲線自動關閉；APS發(fā)出投入?yún)f(xié)調(diào)指令至UCC和DEH，汽輪機主控調(diào)節(jié)電功率，鍋爐主控調(diào)節(jié)鍋爐熱負荷(給水、燃料、風量);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)出自動起動磨煤機指令至FSSS后，手動設置機組目標負荷，APS程序?qū)⒆詣油度胫品巯到y(tǒng)，并控制機組負荷升至目標負荷。
