超临界火电机组APS调试专题

超临界火电机组APS调试专题上海电力建设启动调整试验所2023/2/1SPCTI2前言

电站调试技术、管理总体发展可分为以下四个阶段：以实现电站发电为目的的粗狂性调试技术管理2023/2/1SPCTI32.电站调试技术管理规范化阶段3.以电站安全、高效、长周期运行为目的的调试技术管理2023/2/1SPCTI44.以电站符合国家环保要求的节能降耗为目的的调试技术管理2023/2/1SPCTI5

新建机组为保证机组主、辅机设备的启停过程中严格遵守运行规程，减少运行人员的误操作，需要增强主、辅机设备启停及运行的全程自动化水平2023/2/1SPCTI6APS启停也越来越成为追求的目标，也是工程创造亮点的方向之一单元机组自动启、停控制（APS）技术作为提高自动化水平的重要方案，也成为了火电厂自动化控制技术发展的一个趋势2023/2/1SPCTI7在百万千瓦超超临界机组自启停控制系统设计和调试中积累的经验丰富了热工自动控制的内容，对其他类型机组自启停控制系统的设计和调试具有重要的参考价值2023/2/1SPCTI8APS的含义单元机组自启停控制(APS)是根据单元机组启停过程中不同阶段的需要对锅炉、汽轮机、发电机、辅机等系统和设备工况进行检测和逻辑判断，并按预定好的程序（带有若干断点）向顺序控制系统各功能组、子功能组、驱动级以及模拟量控制系统(MCS)、汽轮机数字电液控制系统(DEH)等各控制子系统发出启动或停止命令，从而实现单元机组的自动启动或停止。同时，相关的保护联锁逻辑能使主辅机在各种运行工况和状态下，自动完成各种事故处理。二、APS调试2023/2/1SPCTI9APS机组启动过程分为六个阶段

辅助系统启动冷态冲洗、锅炉上水锅炉点火锅炉升温升压汽轮机冲转、机组并网及带初负荷机组升负荷。APS停止程序的阶段设置降负荷机组解列机组停运2023/2/1SPCTI10安庆电厂机组自启停控制APS的启动过程，起点从循环水系统启动开始，终点至机组带500MW负荷（高加投入完成、第二台汽动给水泵并泵完成、至少三台磨煤机投入，协调投入），退出自动启动控制模式。APS系统停止自动控制从机组当前负荷开始减负荷至投汽机盘车结束、风烟系统停运

2023/2/1SPCTI组1111织机构理制度激励政策112023/2/1SPCTI组1111织机构理制度激励政策122023/2/1SPCTI组1111织机构理制度激励政策132023/2/1SPCTI组1111织机构理制度激励政策142023/2/1二、APS调试SPCTI15第一阶段辅助系统启动准备程控包括以下组级程控：循环水系统凝补水系统闭式水系统大机润滑油系统（含密封油系统子程控）辅助蒸汽系统小机油系统神皖安庆电厂APS一阶段.doc

2023/2/1此处添加公司信息2023/2/1SPCTI17第二阶段冷态冲洗、锅炉上水程控包括以下组级程控：启动凝结水系统凝结水系统冲洗（含低加水侧子程控）除氧器加热启动管道静态注水（含启动前置泵）锅炉上水启动汽机轴封系统启动EH油系统真空系统定子冷却水系统锅炉冷态清洗（含启动给泵确认）神皖安庆电厂APS二阶段.doc

2023/2/1此处添加公司信息2023/2/1SPCTI19第三阶段锅炉点火程控包括以下组级程控：启动锅炉风烟系统（含空预、送引风机子程控）燃油泄漏试验和炉膛吹扫制粉系统准备（含一次风机子程控）微油点火及首套制粉系统投运（含油枪启动、磨煤机启动程控）

神皖安庆电厂APS三阶段.doc2023/2/1此处添加公司信息2023/2/1SPCTI21第四阶段升温升压包括以下组级程控，完成汽机旁路投运、热态冲洗、升温升压到冲转参数第五阶段汽机冲转及并网带初负荷，由汽机ATC自动完成神皖安庆电厂APS五阶段ATC.doc第六阶段自动升负荷到50%负荷。

二、APS调试2023/2/1SPCTI221.各控制系统间的接口信号

为实现机组自动程序启停的要求，要对整个热力、电气系统的设备配置、锅炉、汽轮机等主要设备的特性等进行研究，同时对模拟量控制系统（MCS）、燃烧控制系统（FSSS）、顺序控制系统（SCS）、汽机控制系统(DEH)、汽泵控制系统(MEH)、高低旁路控制系统(BPS)、电气控制系统(ECS)等控制系统的相关控制方案进行优化改进，解决各子系统程序控制及控制系统间联络信号等接口问题，并在机组启动过程中进行调整。

2023/2/1SPCTI232.磨煤机全程启停控制。

磨煤机程序控制的研究主要解决启动时的暖磨、停运时的吹扫等问题、确保磨煤机自动全程启停。

常规的模拟量控制系统设计为热风门控制一次风流量，冷风门控制磨煤机出口温度。为实现磨煤机自动暖磨启动的问题，需要采用磨煤机启动过程中冷风门控制一次风量，热风门控制磨出口温度模式；当给煤机启动后再切换到冷风门控制磨出口温度，热风门控制一次风量的正常控制模式

具体步序见下图：

2023/2/1SPCTI组1111织机构理制度激励政策24

2023/2/1SPCTI253.风烟系统的全程控制

风烟程控如何实现全程自动控制研究主要解决并风机时的控制、全程自动调节的设定值等。

可采用先将送引风机全部启动，再开始拉升引风静叶到炉膛压力在一范围后投自动，然后再拉升送风动叶到总风量到30～35%后投自动，随后总风量设定值跟随锅炉主控，这样避免了如何自动并风机的难点，解决了并风机时的控制，实现送引风机全程自动调节。同理在制粉系统准备组级程控中的一次风机启动也可采用同样的办法。

2023/2/1SPCTI组1111织机构理制度激励政策262023/2/1SPCTI274.给水系统的全程控制

给水控制系统实现全程自动控制主要要解决汽动给水泵程控启动、锅炉上水、自动并泵、给水旁路阀控制与汽泵转速控制的配合和切换以及干湿态切换等问题。

2023/2/1SPCTI284.1汽动给水泵程控启动可采用模拟人工启动时在汽泵控制系统（MEH）上的操作，通过程控步序发指令给MEH执行，

当MEH与分散控制系统（DCS）采用一体化设计时，事情比较简单，否则DCS与MEH的采用的通讯设备必须具有读写双向功能，便于DCS进行程控编程，同时DCS与MEH的通讯设备应尽早调试

2023/2/1SPCTI29

4.2为解决锅炉上水、干湿态切换等问题，应设计采用增加给水主控回路的整体架构，给水流量的设定值由给水主控回路给出，干湿态设定值由不同的回路产生

2023/2/1SPCTI30

4.2启动时给水流量设定值赋予给水旁路阀，主给水阀切换后赋予给水泵。采用启动时给水旁路阀控制给水流量，给泵控制给水压力，在满足一定条件下（如给水旁路阀开度大于85%、差压小于3Mpa、主阀离开关位，给水流量大于850t/h等），自动开启主给水电动门，切换到给泵控制给水流量的正常模式这种方法，在调试过程调整给水旁路阀与给水泵流量控制切换点，这样就能完全实现给水全程控制的无扰自动切换。

2023/2/1SPCTI31

4.3可采用程控方式进行给泵的自动并泵，当机组启动到需要启动第二台给水泵时，进行并泵时执行自动并泵子程序，先保持投用给泵自动，先拉升需要并入给泵转速到给水母管压力，然后开给泵出口门，投入并入给泵自动，然后自动消除二台给泵转速偏置完成自动并泵

2023/2/1SPCTI32

4.3这种程控方式的控制本质上模拟了人工并泵与解列，不需要加装给水泵再循环流量装置，实际上由于给泵出口压力与除氧器压力有巨大的压力差（30MPa），即使加装给水泵再循环流量装置也无法测量准确。

2023/2/1SPCTI335.模拟量自动控制的全程投用

为解决设备模拟量自动控制的全程投用，采用在启用过程中，通过相应的程控步序，切换到设备操作模块的跟踪回路，跟踪回路中使用重新设计的PID回路控制被调对象，因为不同的阶段设备控制的对象、目标、精确度都有可能不同，这样做既能控制设备动作的幅度与速率以及被控对象的目标位（设定值），又不影响自动回路的正常模式下的使用（不执行程控时不会跟踪到增加的控制回路）

2023/2/1SPCTI345.模拟量自动控制的全程投用的应用

凝汽器补水、除氧器上水、锅炉上水、风烟程控中的风机动叶拉升、磨煤机子程控磨煤机启动过程中冷风门控制拉升到一次风量，热风门控制磨出口温度、给泵自动并泵程控中的拉升给泵转速到给水母管压力、自动消除二台给泵转速偏置等都采用了此方式。

2023/2/1SPCTI356.燃料控制的全程自动控制

燃料控制如何实现全程自动控制主要解决锅炉启动初期升温速率控制问题等，使燃料控制能够尽早投入，因为机组负荷到达40%后，机组负荷由协调控制系统控制，可不再由APS系统控制。

2023/2/1SPCTI366.燃料控制的全程自动控制

可采用燃料量控制的指针管理，设置一定的条件，如分离器温度，炉膛烟温、主汽温度压力、给水温度等，当到达一定的条件，燃料以一定的速率增减到某个目标，其增减速率也由定义的条件决定，这些条件往往根据机组的不同配置决定。

2023/2/1SPCTI377.高低压加热器自动投入

加热器的启动往往随汽机启动而投运，自动投运的难点在于刚启动时加热器液位难以建立，因此加热器的抽汽电动门最好可改为调节门，可控制其开度及开关速率。

2023/2/1SPCTI388.主汽温、再热汽温全程自动控制

主汽温、再热汽温常规采用减温水串级控制方式，这种方式控制精度较高，调试方便，但低负荷时往往控制不好，可采用SMITH预估的动态前馈等先进控制方案

2023/2/1SPCTI399.辅汽系统中老厂、四抽、冷再等汽源的自动切换，解决备用汽源的暖管问题等。

辅汽压力的稳定也是机组运行稳定的关键之一，辅汽系统的供汽对象有给水泵、除氧器加热、等离子磨煤机暖风加热等，控制辅汽压力的设备有老厂（或其它机组）、四抽、冷再等，这些辅汽汽源的控制要综合考虑才能保障辅汽压力的稳定。

2023/2/1SPCTI4010.汽轮机的自动启动（ATC）

要实现机组的APS启动，汽轮机控制系统能否实现汽轮机的自动启停尤为关键，我国目前的汽轮机控制系统控制方案往往由汽轮机厂家实施，因此在设备招标中应重点考虑汽轮机ATC的功能及其业绩。

2023/2/1SPCTI4111.APS总体设计思路APS总体设计思路一般以主程控、组级程控、子程控进行三级设计，每级每个都应设有程控手自动切换按钮，程控切为手动时，能单独执行本程控，程控切为自动时，本程控由上级程控调用。因此分合自如才能提高机组程控使用的实用性与安全性

二、APS调试2023/2/1SPCTI42

超（超）临界机组自启停控制系统的调试是一项系统工程，机组自动启停控制的实施，既是对主辅设备运行操作的规范化，也是控制系统优化的过程

二、APS调试2023/2/1SPCTI43

需要各参建方业主、设备制造商、设计、安装、调试的密切配合，才能确保自启停控制系统的调试的顺利实施与机组自动启动与停止的功能的实现。同时在机组分部试运及整套试运阶段需要安排大量的时间来反复验证、修改。

二、APS调试2023/2/1SPCTI44

为此在组织措施中建设单位应考虑合理的工期，同时成立科技攻关小组，明确组织架构，领导牵头来解决设计、设备、安装、调试、生产各阶段出现的问题，促成实现高水准的机组级APS启停功能

2023/2/1SPCTI组1111织机构理制度激励政策452023/2/1SPCTI461.准备阶段

业主应成立采取组织措施，依靠组织架构领导牵头，解决设计、设备、安装、调试、生产各阶段出现的问题，同时APS调试会经常启停以验证程序的正确性、合理性，因此要为APS调整试验准备合理的工期、费用2023/2/1SPCTI471.准备阶段

设计单位应根据实际情况尽早组织有关参建方共同优化APS启停程序，合理设置断点

程序设计符合实际运行要求，缩短启停时间，降低启动成本2023/2/1SPCTI48必须事先完成编写按APS启停方式的相关分系统的启动检查卡以及安全注意事项或危险源辨识等文件，并在APS相关的组级程控、子程控调试时不断完善这些文件

开式水\#机开式水系统启动前阀门检查卡.doc

开式水\#机开式水系统启动操作票.doc2023/2/1SPCTI49调试单位应全面了解锅炉、汽轮机以及各辅助热力设备的设计、运行及控制要求，编制至少组一级程控的试验方案或措施，并组织建设、运行、设计、施工等有关单位进行审查，经批准实施。2023/2/1SPCTI502.实施阶段

正常的调试程序必须坚持热工和电气保护定值修改审批程序DCS逻辑方案修改审批程序

热工和电气保护临时退出审批程序调试过程中的工作（全过程控制）事前策划、事中控制、事后纠偏

2023/2/1SPCTI组1111织机构理制度激励政策51

2023/2/1SPCTI52在调试过程中坚持执行的原则

“单体操作必须在DCS上进行且相关保护系统投入

系统启动必须使用程控启动

试运过程中根据机组实际调试情况尽早投入自动，优化调节品质，提高自动化水平”

2023/2/1SPCTI53在APS调试期间，每日组织召开APS协调工作会议，每日通报调试进展，交底当日工作要求、安装单位重点消缺项目与安全注意事项，计划下一工作日调试工作，以APS调试为龙头，能提高整个工程的管理水平，使各参建单位协同工作，使整个工程高水平、高质量的完成。

2023/2/1SPCTI54自动控制逻辑不仅考虑稳态投用时的调节品质，也要考虑启动停止过程的调节功能，优化自动控制在各种工况下的调节品质，保障自动控制符合APS的要求

2023/2/1SPCTI55APS启停程序调试应分为静态启停试验与动态启停试验，试验过程必须进行验收，最大程度满足实际运行

2023/2/1SPCTI56调试过程严格执行安全管理制度

所有设备试运均必须在保护校验完毕的情况下在DCS上启动；

分系统调试程序必须进行安全技术交底签字，完成程控模拟试验；坚持分系统启动前按程序启动方式进行，但事先必须组织人员进行危险源辨识与风险评估

程序启停时组织人员进行现场监护，保障人员与设备安全。

2023/2/1SPCTI573.实施APS的优点促进了运行管理与培训。与APS相关的组级程控、子程控都配有相应的、独立的启动检查卡，为了实现APS程控启动，必须事先完成编写按APS启动方式启动的相关分系统的启动检查卡以及安全注意事项，并在APS相关的组级程控、子程控调试时不断完善，所形成的文件为机组投产后运行管理、培训提供了依据。

2023/2/1SPCTI58促进了工程管理与安装消缺管理。在APS调试期间，每日组织召开协调工作会议，每