房宁
山东电力工程咨询院有限公司 山东济南 250013
摘要：为实现某电厂600MW亚临界机组工作效率的提高，同时保证开启和停止的准确性和规范性，采用了DCS联合APS系统机组改造技术。为详细了解该技术，介绍了DCS联合APS系统结构及控制方案，同时分析了该技术在应用后的控制性能。
关键词：亚临界机组；600MW；DCS；APS；一键启停
引言
现代热工自动化技术在DCS分散控制系统的发展下日趋成熟。DCS系统在性能方面具有较多优势，如DCS系统在一定程度上提高了机组的工作效率。但如何在现有经济和科技实力上，进一步提高运行经济性，增强电力企业的市场竞争力，一直是电力企业需要不断改进的方面和发展的关键。为实现电力企业的不断发展和前进，开发了APS机组自启停系统，APS系统在一定程度上实现了机组自动化水平的提高，同时APS系统水平高低还作为一个电厂自动化水平的重要评判，正逐渐受到电力企业的广泛关注。
1热工自动控制系统的作用
1.1锅炉运行降耗
1.1.1控制送风量
在应用热工系统的过程中能够对送风量进行控制，进而使得锅炉内部的燃烧状态产生变化，促使供电煤耗量降低。另外，为了将能耗量降低至最小，在控制送风量的过程中必须充分考虑负荷及煤量等多项要素，进而作为衡量风量的依据并加以调整。另外，需要安装测量氧气的仪表，并严格按照规定的时间进行校验，及时修改原本所设定好的曲线，并在对比的基础上不断进行调整，这样就能不断优化曲线，进而使系统的自动控制效果更好，最终就能够使送风量与热损失配置效率更高。
1.1.2控制冷一次风量
在设计锅炉机组的过程中通常会首先让风通过预热器，但在锅炉机组运行时，由于人为添加冷风使得预热器的风量与原本设计好的数值偏差较大。之所以要人为添加冷风，目的在于使得系统温度能够与磨煤机相同，但在风量产生偏差之后会降低排烟温度，无法满足设计要求。针对这一问题，必须严格控制冷一次风量，在此过程中，热工系统就要充分发挥其作用，确保风量与设计值相一致。另外，还应对与煤量相关的总风量进行严格控制，以免其产生偏差。
1.1.3控制磨煤机温度
为了提高机组的运行效率，同时也为了使机组的运行始终能够处于安全稳定的状态，必须对磨煤机出口温度进行严格控制。另外，煤粉本身就具有易爆炸的特点，因此必须将烟煤储仓式与直吹式两种状态下的温度分别控制在70摄氏度与80摄氏度之内。另外，无烟煤容易自燃，因此，需要将阀汽温度控制在150摄氏度以内。在对锅炉进行设计的过程中，既要考虑到燃烧的需要，同时还不应高于入口干燥器的温度。另外，通常情况下在入口前需要加入冷一次风，这样做的目的在于使得热风温度能够在短时间内降低，但这样的处理方式会使得预热器风量严重偏离设计值，同时也影响了排烟温度，在这种状况下就需要充分发挥热工系统的作用，确保其能够有效控制磨煤机出口温度，以免其偏离设计要求。
1.1.4控制一次风率
在设计过程中可对各环节及各项参数进行精准设计，但设计方案往往难以直接体现在机组实际运行的过程中。通常情况下，在磨煤机出口温度增加时需要适当增加一次风量，而这就使得排烟温度难以达到设计要求，因此在设计过程中必须以磨煤机的负荷作为基本依据，这样才能提高设计方案的可行性。另外，为了使曲线的设计更加合理，需要配置多套炉侧系统，进而使得排烟热损失能够降低至最小，这样就能减少锅炉的能耗量。
2分散控制系统与机组自启停系统
融合了计算机、通讯、显示和控制等4C技术的DCS分布式控制系统具有较为全面的运行功能。另外DCS还具有高可靠性、开放性、灵活性和协调性等特点，在电力系统包含四个控制功能，即实现数据采集和处理系统、模拟量控制系统、顺序控制系统和汽机紧急跳闸保护系统等功能。该厂使用的DCS系统品牌统一采用艾默生控制系统改造后的DCS自动化技术和两个细则，对比改造前后可知其盈利能力显著优于改造前。APS机组自启停控制系统是衡量电厂自动化水平的一个重要评判标准。APS系统能够让机组按照设计的先后顺序，通过大量启停条件和控制逻辑判断完成启停过程中设备自动投退、三大主机的安全运行及与其附属系统的协调控制，在最大化减少人工干预的前提下实现整台机组的自动启停。APS系统结构主要采用分层控制原则：断点级、功能组级、驱动级的层次关系。APS系统可分成多个机组断点级。逻辑作为系统的最高层，它对机组的运行工况进行全面监视，向各功能组、驱动级、以及相关系统如DEH、ECS等发出控制指令，并根据各控制系统的工作情况，协调机、炉、电各系统的控制。功能组级是APS控制中的重点和难点，逻辑分布于设备所在控制器中，按工艺流程将系统分成不同的小系统，设计不同的功能组来控制小系统的启停。操作人员在APS不投运的情况下仍可调用功能组实现设备或系统的自启停。而在APS投用时，可使用APS断点指令启动功能组完成机组启停。驱动级是各个单体设备的控制，在满足其基本的启停条件和联锁保护的前提下，接受第三层或第二层的指令启动/停运或开启/关闭。
2.2DCS联合APS系统控制方案
APS整体功能的实现由这些底层系统与APS接口设计来保障。APS与MCS良好的接口设计可以使给水调节、蒸汽压力、温度调节和燃料调节等功能在启停阶段实现全程自动控制。为实现被控参数的相对稳定，APS与MCS闭环控制的衔接应根据调节回路和工艺的特点而采用不同的干预方式。以下对几个较为重要的APS全程自动控制系统进行介绍。
2.2.1全程给水控制
APS启机过程包括给水管路注水、汽前泵给锅炉上水、锅炉放水冲洗、电泵且汽前泵、给水旁路控制汽包水位、电泵勺管控制汽包水位、给水主路切换和汽泵并泵等，从而实现给水全程控制。
2.2.2燃料系统全程控制
燃料控制分为两部分内容，减煤控制和磨停运控制。减煤控制实现煤量的连续、稳定降低，并受降温速率、降压速率、停磨、开阀过程的闭锁，由负荷煤量温度控制功能组步序指令完成；磨停运控制实现磨煤机的自动停运，由磨煤机停运功能子组完成。
2.2.3温度自动控制
停机过程中，温度自动控制可分为两部分，温度控制逻辑和温度闭锁逻辑。温度控制逻辑：为每个阶段主再热蒸汽输入目标温度、温降速率，达到目标温度时启动下一个步序。温度闭锁逻辑：负荷控制、压力控制、煤量控制过程中，如果主再热蒸汽温降速率超限，则导致闭锁负荷、压力、煤量的下降。
结束语
目前对火电机组的工艺和安全性要求很高，在很多情况下需要操作人员的判断和诊断；另外，老机组的手动阀门等设置也需要操作人员在现场操作和检查，这些都使得火电机组的一键启动几乎不太可能。同时机组设备的可用率和可控性也难以满足自动化要求，另外还存在一些技术和工艺的问题，所以APS系统在国内的投用成功率还不太高。这些问题的解决还需要长期、深入地分析研究才可被攻破，从而实现大范围的推广应用。
参考文献
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