什么是火电厂APS控制

2022-12-19 06:01:24 文档大全网 [ 字体：小中大 ] [ 阅读： ]

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APS （Automatic Procedure Start-up／Shut-down）是一种热工自动控制功能，是火力发电厂燃煤发电机组在DSS（每日启停）运行方式的迫切需求下应运而生。DSS运行方式在安全、经济等方面对机组启动提出了明确目标，期望能以机组允许的最短时间安全地启动机组是应用APS的初衷。燃煤发电机组启动的复杂性和技术难度要求参与APS的MCS、BMS、DEH、MEH、SCS等热工控制系统必须具备“一键启停”的控制水准，只有技术达标经济才能受益、安全才有保障，这也许是催生APS成熟运用的潜在动力。APS还派生出另外一种重要用途，机组遭遇甩负荷后，利用APS控制机组能够迅速恢复正常运行，这让应用APS进一步获得用户青睐。智能化的热工自动控制成就了APS，因APS而全面提升了燃煤机组的自动控制水平，相辅相成，APS也就成为发电厂高度自动化的标志，成为评价电厂生产技术管理水平、热工控制水平、机组运行水平的一种标准。

火力发电厂燃煤机组启动、停运过程的安全风险要比煤粉燃烧带负荷的正常运行区间高得多。以600MW等级亚临界汽包炉为例，机组冷态启动前，不算外围辅助车间，电厂主厂房内炉、机、电等系统设备现场巡视检查和就地操作项目超过5000多项，集控室内远方操作设备超过五百多台套。由于现代大型机组参数高、工况转换迅速、工艺系统关联紧密，增加了人工操作难度和启停时间，不利于机组的安全和经济运行。尤其在机组启动和停运阶段集中了大量设备启停切换、参数调整等操作，操作人员在限定时间内为应对运行工况精神高度紧张、劳动强度大，安全风险大幅度提高，稍有不慎甚至可能发生不安全事件，严重的会造成重大经济损失。因此，现代化火力发电燃煤机组都装备了热工自动控制系统辅助运行人员操作和调节，目前主流控制装置采用3C（Computer-计算机、Communications-通信、Control-控制）技术为核心的计算机分散控制系统（Distributed Control System-DCS），功能性的应用系统（后序文中称为“功能控制系统”）都是在DCS上实现的。

绝大多数系统或控制功能已经在电厂生产中广泛使用，被大家所熟知。而APS系统，对国内用户来说则相对生疏。那么，什么是APS呢？概括的定义就是：依托DCS能够在燃煤机组规定的运行区间内分阶段递进导引热工控制系统完成机组启动或停止的程序自动控制，被称之为APS。

按步序循序递进是APS的基本工作方式，在国外文献中对单纯的开关量步进自动控制被定义为Sequence Control（顺序控制），而同时能够对开关量和模拟量两种以上不同类型变量进行控制的过程被称为Procedure Control（程序控制），英文语境中Procedure表示的是多种不同类型参数、不同控制方式的集合。所以APS是一种复杂变量的步进控制系统。

通常情况下，发电厂被控对象的特性有两种类别，一种是开关量控制，比如电动机的启、停，风门挡板的开、关或电磁阀的通、断，单纯开关量的工艺系统采用顺序自动控制，电厂中的化学制水、皮带输煤、气力除灰等系统都属于这类控制。另一种是模拟量调节，例如锅炉给水、燃烧、减温等调节回路。火力发电厂还有一种开关量的“自动联锁”控制，设备按相同容量双重（或多重）配置，正常工作时一套设备运行，另一套备用，在运设备因故跳闸或出力不足备份随即启动。火力发电厂燃煤机组被控对象的特点是开关量与模拟量共处在同一工艺流程中，我们把这种系统称之为“复合变量系统”（简称“复变系统”，下文同），分别设计有相应的顺序控制、模拟量调节和自动联锁，一同出现在复变系统中。

早期的APS在我国应用，始见于1986年前后，随同国外进口300MW等级机组同步引进，与SCS、DEH、BMS、CCS等一样是机组配备的热工自动控制功能，运用计算机辅助运行操作，其高度的自动化和实用性获得生产一线人员的称许。多年来，APS也在生产应用中持续不断地完善和优化，到了上个世纪九十年代，APS更加臻于成熟。近些年来，在世界范围内，许多国家都在火力发电厂燃煤机组招标技术规范中明确了投标方要为机组控制提供APS功能，

并列入机组商业运行考核项目，足以见得各国对燃煤机组APS的信任程度，同时也表明APS已经是一种非常实用的控制技术。

火力发电厂中，APS其实有两种控制对象，一种是燃气轮机，另一种是燃煤机组，虽然两种控制系统的英文缩写都是APS（燃气轮机进口国别的不同，相同功能名称并非一致，APS是其中之一），但内涵差别较大，这是因为燃煤发电机组的设备无论数量和类别都要比燃气轮机发电机组大幅增加。燃气轮机发电机组的APS，英文全称是Automatic Plant Start-up and Shut-down System，控制功能与汽轮发电机组的DEH更为接近，但比蒸汽轮机多了燃料的控制调节功能。燃煤机组的APS英文全称是Automatic Procedure Start-up／Shut-down，从控制范围、整体结构到回路控制方式相比于燃气轮机，燃煤机组的APS要复杂得多，控制难度也高了许多，最简单的道理，燃气轮机的燃料要么是燃油要么是天然气，燃料单一、品质稳定、燃烧器结构简单，便于调节和控制。而燃煤机组启停的始末阶段锅炉要先投油，升、降负荷阶段煤/油混烧，机组正常运行时煤粉燃烧，原煤研磨成煤粉需要配备制粉系统，一套制粉系统包括给煤机、磨煤机和相应的润滑油站、体量庞大的管道、各种风机以及配套的风门挡板，600MW等级机组额定负荷下运行5套制粉系统，20只煤粉燃烧器。而煤的发热量、挥发分、灰分、水分等指标因批次不同差异性比较分散，这些直接增加了燃煤机组的控制难度。APS工作区间也正好经历了锅炉烧油到煤/油混烧再到烧煤的全过程，机组最为复杂的操作都集中到了APS的控制当中。