NT6000机组自启停功能（APS）在超临界机组中的应用

摘要：随着近年来我国超临界和超超临界机组的大量建设，对于超临界、超超临界机组具有容量大、数量多、运行参数高且控制系统的结构复杂等特点，对机组的自动化水平有着更高的要求，机组自动启停系统（APS）作为提高自动化水平这种行之有效的方法受到了越来越多的重视和关注。本文介绍了NT6000 DCS系统的机组自启停功能（APS）在国华舟山电厂#4机组350MW超临界机组中的实际应用，以及NT6000控制系统在APS设计上的特点。

关键字：NT6000,DCS , APS,350MW，超临界，接口，自动化

机组自启停控制系统APS（Automatic Power Plant Start-Up and Shutdown ）是机组自动启动和停运的信息控制中心，自启停控制系统按规定好的程序向各个设备/系统发出启动或停运命令，最终实现发电机组的自动启动或自动停运。APS通过控制最佳的设定参数，能安全、快速、经济的启动或停止机组，在机组的启动和停止过程中，通过监视整个机组工况，使机组始终处在安全的状态。

舟山电厂#4机组350MW超临界机组锅炉为上海锅炉厂有限公司生产的1146t/h超临界参数变压运行螺旋管圈直流炉；单炉膛、一次中间再热、四角切圆燃烧方式、平衡通风、Π型露天布置、固态排渣、全悬吊结构塔式布置。锅炉的主要参数：过热蒸汽流量1146t/h，过热蒸汽出口压力25.40MPa，过热蒸汽出口温度571℃ ，再热蒸汽流量964t/h，再热蒸汽进口压力4.75MPa，再热蒸汽出口压力4.56MPa，再热蒸汽进口温度327℃，再热蒸汽出口温度569℃，给水温度286℃。汽轮机为上海汽轮机有限公司生产的超临界、单轴、一次中间再热、两缸两排汽抽汽、凝汽式汽轮机。额定功率350MW，汽轮机进汽压力24.2MPa，主汽温度566℃，再热蒸汽温度 566℃。发电机采用上海汽轮发电机有限公司的QFS2-350-2型发电机。机组DCS采用我公司的NT6000分散控制系统，APS功能纳入DCS范围。

项目经过近两年的建设周期，已于2014年初成功投入运行。DCS控制子系统划分为锅炉FSS、制粉系统及燃油系统、风烟系统、锅炉汽水系统、机组协调、汽机闭环及旁路系统、凝结水及加热系统、润滑油系统、真空及开闭式水系统、电气系统等常规系统，并单独配置一对控制器用于实现APS功能。DCS控制网络采用双环形冗余网络拓扑架构，具体配置如下图所示：

机组自启停APS的设计架构采用的了金字塔形的结构，总体上分四层，包括机组控制级、功能组控制级、功能子组控制级和单个设备控制级。机组控制级是整个机组启停控制管理过程中的中心，它根据系统及各个设备的运行情况，向底层的功能组、功能子组发出启动指令和退出指令，保证机组的安全运行。完善的功能组及功能子组的设计和充分的调试试验是实现APS的一个基本保障，对于单个设备控制级采用的是接受功能组或功能子组控制级发来的指令，并且与直接生产过程相联系。采用该分层的控制方式，每层的任务明确，各层与各层之间的接口界限分明，同时，层与层之间的联系密切可靠。这样的分层结构将整个机组的控制化大为小，并且将复杂的控制系统分成若干个功能组，且这些功能组相对独立和功能完善，大大的减轻了机组控制级统筹全厂控制的压力，简化了控制系统的设计。而机组控制级的主要任务是完成各功能组和系统的衔接，减少和具体设备的连接，方便了各系统的设计及调试。其结构图如图所示：

该项目APS总画面包括APS启动总画面和APS停止总画面，分别用于操作机组的启动和停运，画面布置风格基本一致，以APS启动总画面设计为例，横向以机组启动节点进行划分，分为启动准备、点火至冲转、并网至CCS三部分，竖向按照机组启动每个节点中所需启动的分系统划分，以调用执行功能组来完成各分系统的启动，画面横向布置启动准备、点火至冲转、并网至CCS，分别代表机组APS启动时的三节点，每个节点名称矩形框不可操作，通过颜色变化表示其对应节点所含功能组执行情况：是否有节点内功能组在执行、节点下功能组是否全部执行完毕、是否已经完成了节点的启动内容且满足执行下一个节点条件；节点框右下方布置了启动、暂停、复位、跳步、故障重启五个按钮，作为一个上层的功能组来完成启动准备节点所包含功能组的顺序调用执行，同时亦可以再执行期间进行暂停、跳出调用、跳步调用、执行过程中出现故障后的重新调用发生过故障的功能组。画面节点下面竖向串联布置了功能组按钮，此按钮可以操作，点击后可进入本功能组操作画面，另外，根据按钮上颜色的改变及闪烁可判断本功能组的执行情况，各功能组按钮左边矩形框加圆形灯按钮 可以操作并显示，点击可以选择/取消本功能组旁路（即直接默认为本功能组已经满足其完成条件，不再需要调用本功能组），在调用执行本功能组时，如本功能组执行过程中故障时，圆形灯亦会变成相应的故障标识（黄色闪烁），功能组按钮后面设有一个带显示/隐藏功能的OFF方框 ，用来表征改功能组是否可以手动操作或APS调用（可通过该功能组画面中选择按钮进行设置），如果该功能组设置为不可手动操作或调用时，该方框显示，否则该方框隐藏，代表该功能组不可调用及手动操作，以闭锁器功能，防止机组启动后运行人员的误操作，导致相关的系统功能组的执行调用。如下图APS启动总画面所示：

       APS启停功能组、功能子组逻辑设计框架如下图所示，功能组、功能子组中所有步序统一由步序管理模块SFCM管理控制，此步序管理模块对整个功能组执行的启动、暂停/继续、跳步、复位、故障重启等指令进行管理控制，无论步序执行在哪一步(通过对STEP步序模块的管理)，管理模块都可以发送暂停/继续、跳步、复位指令，执行其相应的功能，无论功能组执行至哪一步序发生故障，待故障消除都可以通过执行该管理控制块上故障重启指令，执行从该步序重新继续启动功能组及功能子组后面步序。对于功能组、功能子组的步序块而言，只要其反馈条件成立，则跳过该步序的执行，故功能组、功能子组跳步条件可以与其完成条件相或，来降低其组态复杂性，简单实现该功能组跳步指令。

该项目APS启动控制功能组、功能子组设计近50套，以完成机组各系统、子系统的启动，其中机组的启动准备阶段设计了包括了启动前的开闭式水系统、凝结水系统、主机及小机油系统、真空系统、冷却系统、冲洗、底渣等各分系统22套功能组；点火至冲转阶段设计了风烟系统、点火吹扫系统、FSSS系统、旁路系统、加热系统、冲转系统等24套功能组；另外设计了并网升负荷至投入CCS的功能组，顶层设计了各个启动阶段的功能子组调用的功能组：启动准备、点火至冲转等上层功能组，完成整个机组的顺利启动。

序 号	启动准备	套数	序 号	点火至冲转	套数
1、	凝补水系统	1	1、	空预器启动	2
2、	闭式水系统	1	2、	打开通道	2
3、	凝汽器上水	1	3、	引风机启动	2
4、	除氧器上水	1	4、	送风机启动	2
5、	循环水开式水	1	5、	火检冷却风及烟温探针	1
6、	旋转滤网	1	6、	燃油泄漏试验	1
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