摘要：本文以某燃气-蒸汽联合循环电站项目为例，介绍了燃气-蒸汽循环电站自动控制系统设计方案，就实践过程遇到的问题给出解决方法。对原设计进行了优化，实现了机组的一键启动
关键词：联合循环 、自动控制系统、一键启动
引言
随着国家能源结构的发展与调整，燃气-蒸汽联合循环电站近几年在国内得到了高速发展。燃气-蒸汽汽轮机组为了响应电网调峰要求，启停非常频繁，大型联合循环机组控制设备多、 容量大、控制参数高、控制系统结构复杂，对自动化整体控 制水平的要求越来越高，APS系统能有效提高机组运行的经济性、安全性，促进节能减排工作， 实现真正意义的机组自动启停是热工自动化发展的最终目标。
1、机组概况
该工程为二拖一联合循环机组，燃机为西门子SGT5－4000F( 燃油、燃气双燃料)、汽机为西门子SST5－3000、发电机为西门子SGen5-1200A-2P、无补燃余热锅炉为韩国BHI,本工程燃机，汽轮机均为西门子T-3000系统控制，其它系统采用ABB Melody DCS 分散控制系统控制，其中DCS与燃机通过MODBUS通讯，汽轮机与DCS通过OPC通讯，涉及保护通过硬接线连接[1]。
2、APS设计方案
2.1 APS 组成
APS启动共分为六种启动方式：首台或非首台单循环启动(SC)、首台或非首台联合循环顺序启动(CC-SEQ)、首台或非首台联合循环同时启动(CC-SIM)，APS停止也分为六种停止方式：首台或非首台单循环停止、首台或非首台联合循环停止、首台或非首台联合循环部分停止。
本工程APS的整体结构采用金字塔形结构，总体上分４层，即机组控制级、功能组控制级、功能子组控制级和单个设备驱动控制级。通过对机组工况全面、准确、迅速的检测，和大量的条件与时间等方面的逻辑判断，按规定好的程序向各功能组、子功能组或驱动级发出启动或停运命令，确保机组安全、稳定运行，最终实现整个联合循环机组的自动启停，提高全厂自动控制水平[2]。
2.2 APS 自动启动
(1)机组启动前检查全厂辅网设备启动允许条件是否满足，高低压电气设备是否在工作位，断点确认暖通，消防系统是否已投入。
（2）辅网系统依次启动：服务水系统功能组、消防水系统功能组、生活水系统功能组、全厂排水系统功能组、冷却塔取水系统功能组、清除水系统功能组、加氯系统功能组、除盐水系统功能组、化学加药系统功能组、闭式水系统功能组、压缩空气系统功能组、循环水系统功能组、汽轮机油系统功能组、凝结水系统功能组、清洁疏水功能组、给水系统功能组。
（3）锅炉自动上水顺控(其中汽包液位根据汽包当前压力决定需求启动液位设定值)
（4）燃机启动：此机组为扩建项目，燃机有自己单独的辅助系统，由于燃机为调峰机组，辅网启动允许条件一直处于启动允许状态，通过DCS发出启动燃机的指令，燃机顺控通过发电机静止变频起动装置(Static Frequency Converter，简称SFC) 将燃机带动至点火转速，然后燃机点火升速。
（5）启动余热锅炉启动顺控。
（6）启动高压、低压蒸汽及旁路系统功能组（其中旁路待在真空建立后自动投入）
（7）启动辅助蒸汽系统功能组
（8）启动余热锅炉CPH功能组
（9）以一定的速率打开三通挡板
（10）汽轮机轴封系统功能组投入
（11）真空系统功能组投入，此处有断点，人工确认汽轮机无跳闸信号
（12）汽轮机SGC启动功能组投入
（13）机组自动并网带至初负荷
2.3 APS 自动停机
机组APS停机顺序控制相对启动过程要简单许多。
（1）燃机降负荷至46%（120MW）
（2）停汽轮机（如果其他锅炉运行则跳步），汽轮机处于滑压控制状态，汽轮机负荷的多少处于当前压力为多少。通过汽轮机停止顺控自动解列，停汽轮机。
（3）：关闭高压、低压蒸汽电动门
（4）燃机投入温度控制模式
反馈：1、燃机温度控制已投入 2、GT排汽温度＜400℃或者锅炉未有热量进入
（5）关闭旁路烟气挡板（允许：预热10min完成）
（6）关闭余热锅炉烟气挡板
（7）：停燃机
3、APS实践中的发现的问题及解决办法
1、APS启动为纯冷态启动，APS未考虑当时全部设备均位于初始状态，全厂辅网系统启动步序设计不合理，未考虑相关设备关联性，服务水为循环水泵提供冷却水，服务水启动步序必须在循环数泵之前，闭式水启动之前膨胀水箱水位必须要满足启动闭式水泵的启动允许条件，启动闭式水必须先将除盐水系统启动。该地处于炎热的沙漠地带，夏天若没有闭式水冷却，启动空压机短时间就会触发空压机温度保护，空压机启动之前的系统涉及到气动调门均需考虑其选型，失气自动开，且在全开状态下保证设备正常运行。
2、低压蒸汽压力控制系统：由于低压蒸汽启动排气阀设计过小，在燃机带负荷升参数的初期，高压汽包吸收热量能力不足，导致低压蒸汽汽包吸收大量烟气热量，低压蒸汽压力增长速率很快，低压启动排气阀（管径为150）及低压蒸汽疏水调节阀全开，仍然无法减缓压力增长，低压蒸汽疏水调节阀设计还有调节蒸汽压力并气的功能，导致锅炉超压触发HRSG保护，增加负荷，加快蒸汽流速，加大高压汽包吸热能力仍无法解决，提出解决方案：在低压主汽阀前增加一路启动排气阀（管径300），在旁路及对应主汽门未开启之前具有自动调节低压蒸汽压力的功能，维持压力为5Bar.
3、辅助蒸汽压力控制：项目设计为二拖一机组，辅助蒸汽系统管道连接至两台锅炉并汽门前，在机组启动初期为汽轮机轴封系统提供蒸汽，从而实现真空及旁路系统的投入。辅助蒸汽管道上设计并列的两个调节阀来实现对辅助蒸汽至轴封系统的压力控制，调节阀前母管上安装一个直径为10mm的节流孔。轴封压力调节阀前最低压力为9bar，轴封系统通过辅助蒸汽调节阀和轴封压力调节阀匹配调节来实现汽轮机轴封压力的控制。
多次试投轴封系统，辅助蒸汽压力难以控制，因主蒸汽压力上涨，经常造成辅助蒸汽管道超压安全阀起跳，使轴封调节阀前压力急剧下降至9bar以下，使轴封系统跳闸（轴封跳闸压力9bar）。因辅助蒸汽调节阀后压力依旧难以控制，当辅助蒸汽调节阀后压力过高时，目前通过优化辅助蒸汽疏水调节阀逻辑来通过疏水阀来泄压。防止辅助蒸汽调节阀后过压，辅助蒸汽调节阀后加装机械减压阀。
4、结语
APS自动控制不但要求设备可控性好，调试时间充足，还要求设计、组态、安装、调试、运行等协调配合，随着自动化水平的提高及设备的更新，联合循环电厂APS 自动控制必然会在国内成为一种趋势，APS自动控制的运用大大减轻运行人员操作，减少了操作失误，，全面提高了机组长期安全、经济运行水平。
参考文献
[1]李书才.燃气-蒸汽联合循环机组自启停系统设计［C］.电力勘测设计，2017.
[2]徐振华.自动启停控制系统APS在联合循环电厂中的应用［C］.吉林电力，2015.
作者简介：杨状 青岛华丰伟业电力科技工程有限公司 热控工程师