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1、APS控制技术新华控制工程有限公司APS是机组启停管理系统，是机组启停调度、信息管理与指令控制中心。APS根据机组启停曲线、按规定好的程序发出各个系统、子系统、设备的启停指令，从而实现单 元机组的自动启动或停止。APS上层管理控制各个功能组级，每个功能组级下有子组级的控制，最终控制终端设备。APS管理下层控制逻辑以实现单元机组协调控制系统（CCS）、汽机电液调节系统（DEH）、锅炉燃烧管理系统（BMS ）和锅炉、汽机及相应辅机顺序控制系统（SCS）等常规控制系统。CCS、DEH、BMS、SCS等常规控制系统是目前大多数电厂DCS系统实现的控制功能，它们中的子组级控制是靠运行人员手动启停，没有达
2、到由计算机自动控制的水平，如 在不同的工况下，设备的启停条件不允许而误操作，会带来设备的损坏或引发运行事故， 或没有分析当前运行最佳模式随机运行，机组的运行效率就会降低。APS系统就是根据这些需求，实现机组最高级自动控制技术，具有高度的复杂性，是DCS控制系统中所有常规子系统的统领。要实现 APS，必然要求机炉侧 SCS、MCS、DEH、MEH、FSSS、 CCS、BYPASS，以及电气侧ECS等所有子系统的正确与完善，对系统设备提出更高的要 求，对系统的重要测点如汽包水位信号要求全程可靠、测量正确，确保启用APS满足机组安全运行的要求。实现机组APS功能在提高机组自动化控制水平的同时，全面提
3、高机组的运行水平， 需要解决的技术问题如下：a. 需求APS控制计算单元 DPU。b. 进一步完善联锁保护逻辑，定义不同控制接口的优先级别，提高机组长期安全运行水平；c. 提高自动调节品质，实现主要调节回路的全程控制，提高机组长期经济运行水平；d. 全程旁路控制，缩短启停时间，适应机组运行。e. 分析运行工况，操作规范，最佳模式运行。技术仿真测试，提高 APS系统投运成功率。1机组级功能级子组级设备级图1 : APS结构原理框图31 APS 控制 DPUAPS控制DPU并列于DCS系统常规控制 DPU，硬件配置与其它 DPU相 同。不同之处主要在于软件逻辑组态部分，APS控制DPU不直接控制现
4、场设备，只是完成对常规 DPU发生控制指令和接受其反馈信号，同时，与人机接口站MMI站交互信息，显示 APS控制信息指令、报警信息和接受运行人员手动干预操作指 令。图2:电厂DCS硬件结构原理框图APS控制逻辑根据机组的不同，设计不同的控制逻辑组态。在具体的逻辑 设计时,采用了模块化、阶段化、结构化等组态方式。一方面更为清晰有效地实现 了控制策略；另一方面也便于调试和修改，不至于出现一处逻辑修改而引起多处连锁 反应的情况，提高了系统安全性。2标准接口、控制级别由于APS与下层结构接口众多，也为了组态逻辑的易读性，需要定义其标 准规范，否则带来控制逻辑的混乱及设备乱动。表1是APS与各控制系统的
5、接口定义内容，图3为APS控制启停、开关类设备接口及优先级别示意图，图4为APS控制调节类设备接口示意图。表1: APS与各控制系统的接口规范要求与SCS、FSSS的接口（启停开关类设备）1、开关型的设备控制块DEVICE缺省状态设为自动；2、功能组、子组启动时首先将相关设备投自动，DEVICE设备控制块DMD自动接口输入仅供 APS、功能组、子组输出 指令输入；3、联锁设备须单独设投切按钮；4、冗余设备控制逻辑统一用DEVSWH接口；5、设备级的启、停允许条件及设备跳闸保护条件原则要求单 独组态页。与MCS的接口 （调节类设备）APS干预MCS系统的方式有三种：1、设定值改变；二、输出 超驰
6、值；三、调节回路的切换。1、APS改变设定值通过 M/A站的APSTR和APSTS实现； 不同阶段不同定值的切换通过MSFT或者根据系统要求 F（X）生成。2、保护性超驰放在 M/A站之后；APS输出的超驰信号放在 M/A站之前，通过 M/A站自动输出；不同阶段不同超驰值通 过MSFT输出。3、通过逻辑回路组态实现，保证不同回路的切换跟踪无扰。与DEH接口在APS自动启动过程，DEH将在APS的调度下自动完成汽机复 位、挂闸、冲转、低速检查、中速暖机、 3000转定速、并网带 初始负荷、升负荷到30%然后投入协调。在APS停机过程，DEH将配合APS CCS完成机组减负荷、解 列、汽机遮断等工
7、作。DEH接收来自APS的接口信号主要有：APS ON状态、目标负荷 （或主汽压力疋值、负荷升或降速率）、汽机挂闸指令DEH向 APS发送的信号主要有：主汽压力、再热蒸汽压力、发 电机功率、汽机转速、主汽温度、再热蒸汽温度、冷态启动方 式、温态启动方式、热态启动方式、极热态启动方式、汽机复 位信号、汽机遮断信号、汽机冲转允许、DEH处APS控制方式、DEH处ATC控制方式、选择自动同期方式、 GV阀控制方 式、主汽门全开、自动同期允许、冲转完成、DEH升负荷允许、DEH减负荷允许、功率控制方式，当前锅炉最大允许升负 荷率等。DEH自己完成汽机 GO指令、汽机 HOLD指令、远方 ETS复位 指
8、令。与MEH接口在APS自动启动过程，MEH将在APS的调度下自动完成小 机挂闸7功能级子组级设备级#功能级子组级设备级APS控制模块优 先 级 别电气故障报警动 力 控 制 柜合闸状态反馈X#功能级子组级设备级#功能级子组级设备级图3 : APS控制启停、开关类设备接口及优先级别示意图9图4: APS与MCS系统控制接口示意图#启停、开关类设备是电厂中最基本的单台控制设备，设计有手动、自动级保护工作方式，手、自动工作方式受到许可条件限制，命令控制权限由高到 低依次为保护、手动、自动。通常，自动控制命令接受上一级子组STEP步序块发出的控制指令，对于并列设备有自动联锁要求，电厂出于运行安全的需
9、求部分工艺按相同容量设备双重或 多重配置，正常工作时至少有1台设备运行，余者处于备有状态，采用设备联锁应急启动备有设备。联锁启动备有设备条件有两个：一是运行设备跳闸，二是工艺参 数偏离规定值，前者称电气联锁，后者叫做热工联锁。图4为APS与MCS系统控制接口示意图， ESMA手操器为通用手操器，在 原有ESMA手操器的基础上增加 APSTR、APSTS输入接口，通过 MSFT多功能切 换块接入定值指令。 OV、OS为超驰置位信号，级别最高，也是通过MSFT块接入多路置位指令。3提高调节品质，实现主要调节回路的全程控制APS系统执行过程讲究数据正确、过程稳定，这对参数控制尤为重要，任何控制回路参
10、数不稳定、振荡都对APS产生影响，增加 APS系统执行等待时间或者程序执行允许条件不满足；常规MCS控制，MCS调节在低负荷段和机组启停阶段，控制回路大都在手 动控制，MCS的品质考核只在锅炉稳燃或机组稳定阶段。对于机组启停阶段，由 于系统多变，热力设备频繁启动，自然对控制参数产生较大的影响，所以，要投入 APS系统，不但要解决稳定工况的调节特性，还要随着启停设备、工况的多变， 保持过程参数的持续稳定。甚至个别控制系统，在不同的工况下，连过程量都要变 化控制。对于单元制控制机组，有一些主要控制系统，如全程给水控制、燃料控制、 风烟系统控制，是要重点解决的控制回路，任何一个控制回路存在缺陷，都会
11、影响 APS全程控制过程。根据不同锅炉机组，这些控制系统的控制要求也不尽相同， 如何控制好这些系统，是要有丰富的MCS设计及调试经验。11燃烧全程控制过程及曲线J5or/j1IH J环r JS.制w利单合rJML投fi动苗尸叶扫.后，_片1辭 关-_ftR.fi C LiSCft.次罠咗 扫住|少昔点火主若斤力LI.U MN期4 itgAIC.-.J5ter1爭准H#燮也包卜F4莓、愴 林谢片卓，喟曲盘漏 出n袒n庄甲蛰第一台寿帛祸后.K« i riiNim.书二音n n 动 lur/ii帝一合if忍ar 冲粘庙门肚动. 质一?W1 Ci 动*冲站凤门"动TH庁弍MHi&q
12、uot; h除*U社d 丸包1水乐护吹扫、点火.升視刑武哲冲辂卉贡荷1升炎荷Hg控制图5 : APS燃烧全程控制过程及曲线13#络水全稈拧制过秤堆曲线KT純虫力bMPa护人贡宋 配出肌泵 电筆鼻用晅誑勺管置串丁 & s-jK7o*«ni勺皆暨皿黙一电iQW,迄ihq挣特.屯眾inwiff 门覽和并”电整畀團酣 lROOrpm-玺煜SXEii初，1 动p'm.S'HgiMinrpe-严：.MViii、门3(Ht. J<A£-20teni.投(I貳龙值-Winn7.:汽包锻喂-起乩、于就些盘为-«tay'/ /士舌术门H吕- T嶺
13、珂4河门亍| -电宅3鸣调门产创和*践卜 规宜屯水检町履甘,WM rfNH机冲tv +RSMOmsi 用丿厂/厂J d tr-l.凤自环问1廊、士世克辩H卜武附那配炉1嵐IKtf欧扫、直丸、卅温片佯筑机伸蚪升如恥升ms控制N图6: APS给水全程控制过程及曲线154全程旁路控制本工程采用CC公司的高压旁路（主蒸汽）和低压旁路（再热蒸汽）二级串联旁 路系统，旁路容量为40%BMC高压旁路系统装置由高压蒸汽压力调节阀、高压温度调 节阀、高压截止阀等组成，低压旁路系统装置由低压蒸汽压力调节阀、低压温度调节 阀、低压截止阀等组成。本系统为常规旁路控制系统,分为BYPASS O和BYPASS OF两种方
14、式，BYPASS O方 式下只设计旁路快关功能，不设计快开功能。旁路系统设计在APS投运情况下，依次设计有：旁路暖管功能组、旁路投入功能 组、高旁退出功能组和旁路退出功能组。旁路 EBYPASB8BGJ方式式发生下面两种情况时，自动转为BYPASS ON式:A. 当未并网，高旁隔绝门和低旁隔绝门全开；B. 所有调门在自动，调门在全关位置，且高旁隔绝门和低旁隔绝门全开;旁路BBYPAB8BOF方方式发生下面两种情况时，自动转为BYPASS OF方式:A. 当机组未并网，高旁隔绝门和低旁隔绝门全关；B. 机组并网，中调门全开，且高旁隔绝门和低旁隔绝门全关;旁路跳闸保护旁路跳闸逻辑如图7所示：17图
15、7:旁路跳闸逻辑图#Y锅炉温升率高限制旁路暖管最小开度控制10%开度压力最小定值开度10%滑压开度控制（压力最小定值）压力 汽机状态冲转压力定压控制图8： APS高低旁投运控制流程记忆压力最小定值（与1MPa ）高选115%开度暖管10分钟升压速率目标0.5MPa旁路退出功能组195分析工况,，操作规范,，最佳模式运行21#E缸CD009B凝汽器事故补水门CD01A器凝凝汽器水位调门CD06A凝泵再循管I除氧器水位调门ij#3低CD03A加GS01ACD00512381012131415凝器溢流管化学除盐水CD048至化学加药CD01T厂MCD011#2低力f飞CD02A辅汽系统辅汽至除氧器调
16、门CD002AC D 0 5 A事故密封除氧器除氧器再循环泵C D 0 3 P给泵密封水CD001AAHAm-D MO4：口注水泵至除氧器上水调门注水泵ACD02PA注水泵BLGP名称PFH03 01 # 4机凝水系统图号PFH0301档案号参考索引号LGPE012345678910111213141516#图9：利港电厂#4机组凝结水系统图#注水泵九注水泵E； 阳器正富补水调门 礙器爭克补水调打 凝泵再涌环门一吏频凝配 工频凝泵注水泵至陰氧器上水调门'除氧器再湄环泵辅i气至眸氢器|丁 涂氧器水位调门瓦 踵药釦危通i'TF 爭故密封水亦的、2、3低丽旁跻猷、2、3低加水侧门#4低加旁路门#4低加进水门 制低加岀水门#4陆加出口萍丽过程段Z&502000100 100050 <13020鴛歸|投运捋需陋低加冲亞井网后彥第帶上水.E按排放硫量 除氧器锻度备用I自动 I"除暫器水位 二疑帽器水位36备用（出口压力低于轴址.联启二雁力昌于躺4,停运）， g$）jjooi ；i自动'曉氧38加般（肝度0北比锻*3.丁匸/皿験疑圧才控制（目屋n自动0mm）动（55 la皿）自豹（265013辿i自动（36血如诙图10: 利港电厂#4机组凝水全程控制图236技术仿真测试，提高APS系统投运成功率图11： 虚拟DPU仿真APS应用25