百万自启停控制系统介绍.ppt
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1、1百万千瓦超超临界机组自启停控制技术研究及应用(一)百万千瓦超超临界机组自启停控制系统报告人 潘凤萍广东电网公司电力科学研究院2简介简介简介简介 广广东东电电网网公公司司电电力力科科学学研研究究院院从从2004年年底底开开始始对对广广东东湛湛江江奥奥里里油油电电厂厂600MW燃燃油油机机组组自自启启停停控控制制系系统统进进行行研研究究和和开发,并于开发,并于2006年底投运。年底投运。2008年年承承担担了了广广东东粤粤电电沙沙角角C电电厂厂2号号机机600MW机机组组的的APS系系统统改改造造项项目目,研研究究掌掌握握了了多多项项APS系系统统实实施施的的关关键键技技术。术。2009年年开开
2、展展华华能能海海门门电电厂厂1000MW超超超超临临界界机机组组自自启启停停控控制制系系统统的的设设计计和和调调试试,于于2009年年9月月完完成成调调试试,顺顺利利投投运。运。3报告内容一、自启停控制系统(APS)概述二、APS系统总体结构三、APS系统的断点设计四、APS系统与其它系统接口六、APS系统停止过程所实现的功能七、APS系统调试和试验技术五、APS系统启动过程所实现的功能41 1、自启停控制系统概述、自启停控制系统概述、自启停控制系统概述、自启停控制系统概述 截截至至20092009年年,我我国国投投运运的的1000MW1000MW超超超超临临界界机机组组已已有有2020多多台
3、台。超超超超临临界界机机组组尤尤其其是是百百万万千千瓦瓦超超超超临临界界机机组组的的设设备备数数量量多多、容容量量大大,运运行行参参数数高高和和控控制制系系统统结结构构复复杂杂,因因此此机机组组对对运运行行人人员员的的操操作作和和管管理理水水平平提提出出了了更更高高要要求求,在在机机组组运运行行特特别别是是机机组组启启动动和和停停运运过过程程中中,如如果果靠靠运运行行人人员员手手动动操操作作,不不仅仅容容易易发发生生误误操操作作事事故故,而而且且也也极极大大地地影影响响了了机机组组运运行行的的安安全全性性和和经经济济性性。机机组组自自启启停停控控制制系系统统(Automatic Automat
4、ic Power Power Plant Plant Start Start Up Up And And Shutdown Shutdown System,System,APSAPS)可可以以使使机机组组按按照照规规定定的的程程序序进进行行设设备备的的启启停停操操作作,不不仅仅大大大大简简化化了了操操作作人人员员的的工工作作,减减少少了了出出现现误误操操作作的的可可能能,提提高高了了机机组组运运行行的的安安全全可可靠靠性性,同同时时也也缩缩短短了了机机组组启启动动时时间间,提提高高了了机机组组的的经经济济效效益益。因因此此对对发发电电机机组组特特别别是是大大容容量量超超超超临临界界机机组组自自
5、启启停停控控制制技技术术进进行行研研究究和和应应用用,提提高高机机组组的的运运行行效效率率和和经经济济性性,成成为为近近年年电电厂厂热热工工自自动动化化和和自自动动控控制制技技术术的的研研究究热热点之一。点之一。51 1、自启停控制系统概述、自启停控制系统概述、自启停控制系统概述、自启停控制系统概述 机机组组自自启启停停控控制制系系统统APS(Automatic Power Plant Startup And Shutdown System)是是机机组组自自动动启启动动和和停停运运的的控控制制中中心心,为为了了实实现现机机组组的的自自启启停停,它它按按规规定定好好的的程程序序向向各各个个系系统
6、统/设设备备发发出出的的启启动动或或停停运运命命令令,并并由由以以下下系系统统协协调调完完成成:模模拟拟量量自自动动控控制制系系统统(MCS)、协协调调控控制制系系统统(CCS)、锅锅炉炉炉炉膛膛安安全全监监视视系系统统(FSSS)、汽汽轮轮机机数数字字电电液液调调节节系系统统(DEH)、锅锅炉炉给给水水泵泵小小汽汽机机调调节节系系统统(MEH)、汽汽轮轮机机旁旁路路控控制制系系统统(BPC)、锅锅炉炉汽汽机机顺顺序序控控制制系系统统(SCS)、给给水水全全程程控控制制系系统统、燃燃烧烧器器负负荷荷控控制制系系统统及及其其它它控控制制系系统统(如如电电气气控控制制系系统统ECS、电电压压自自动
7、动调调节节系系统统AVR等等),以以最最终终实实现现发发电电机机组组的的自自动动启启动动或或自自动动停停运。运。61 1、自启停控制系统概述、自启停控制系统概述、自启停控制系统概述、自启停控制系统概述 在在设设计计有有APS功功能能的的机机组组时时,MCS、CCS、FSSS、MEH、DEH等等系系统统均均要要围围绕绕APS进进行行设设计计,协协调调APS完完成成机机组组自自启启动动功功能能。在在机机组组启启动动过过程程中中,随随着着机机组组负负荷荷的的增增加加,MCS系系统统与与FSSS系系统统相相互互协协调自动完成燃烧器的投切功能,以满足全程烧料自动控制功能。调自动完成燃烧器的投切功能,以满
8、足全程烧料自动控制功能。APS下下面面的的功功能能组组的的设设计计就就不不能能是是单单纯纯的的顺顺控控,而而是是一一个个能能自自动动完完成成一一定定功功能能的的功功能能组组,功功能能组组具具有有很很强强的的管管理理功功能能,作作为为中中间间的的连连接接环环节节,向向下下协协调调有有关关的的控控制制系系统统(如如MCS)按按自自启启停停系系统统的的要要求求控控制制相相关关的的设设备备,向向上上尽尽量量减减少少和和APS的的接接口口,成成为为功功能能较较为为独独立立的的一一块块,这这样样就就减减轻轻了了上上一一级级管管理理级级APS的的负负担担,同同时时也也提提高高了了机机组组的的自自动动化化水水
9、平平。即即使使在在APS不不投投运运的的情情况况下下,运运行行人人员员仍仍然然可可调调用用该该功功能能组组,实实现现某某些些可可以以自自动动控控制制自自动动管管理理的的功功能能。在在给给水水全全程程自自动动控控制制中中,APS与与MEH、SCS等等系系统统相相互互协协调调,自自动动完完成成电电泵泵、汽汽泵泵之之间间的的启启动动、停止、并泵、倒泵等功能,以满足全程给水自动控制功能。停止、并泵、倒泵等功能,以满足全程给水自动控制功能。72 2、研究的目的和意义、研究的目的和意义、研究的目的和意义、研究的目的和意义 1)机组自启停控制系统提高了机组的控制和自动化水平)机组自启停控制系统提高了机组的控
10、制和自动化水平 机组自启停控制是一种先进的控制理念,它涉及到多种复杂控制机组自启停控制是一种先进的控制理念,它涉及到多种复杂控制策略。策略。APS对电厂的控制是通过电厂底层控制系统与上层控制逻辑共对电厂的控制是通过电厂底层控制系统与上层控制逻辑共同实现的。在没有投入同实现的。在没有投入APS的情况下,常规控制系统独立于的情况下,常规控制系统独立于APS实现实现对电厂的控制;在对电厂的控制;在APS投入时,由常规控制系统执行投入时,由常规控制系统执行APS的控制策略,的控制策略,实现对电厂的自动启实现对电厂的自动启/停控制。它将模拟量控制和顺序控制等各个控停控制。它将模拟量控制和顺序控制等各个控
11、制系统整合起来,共同完成设备启停任务。制系统整合起来,共同完成设备启停任务。1000MW超超临界机组是典型的多输入多输出控制系统,参数之超超临界机组是典型的多输入多输出控制系统,参数之间耦合较强,而且控制对象动态特性的延迟时间和惯性时间比较大,间耦合较强,而且控制对象动态特性的延迟时间和惯性时间比较大,非线性比较严重,这些都对自动控制系统提出了更高的要求。另外,非线性比较严重,这些都对自动控制系统提出了更高的要求。另外,为了实现机组自启停控制,就必须实现风烟系统的全程自动、全程给为了实现机组自启停控制,就必须实现风烟系统的全程自动、全程给水自动、燃料的自动增减、燃烧器负荷全程控制、主汽压力全程
12、控制水自动、燃料的自动增减、燃烧器负荷全程控制、主汽压力全程控制及主汽温的全程控制。这些控制策略的实施和应用,从本质上提高了及主汽温的全程控制。这些控制策略的实施和应用,从本质上提高了机组整体的自动化水平和运行效率。机组整体的自动化水平和运行效率。82 2、研究的目的和意义、研究的目的和意义、研究的目的和意义、研究的目的和意义 2)机组自启停控制系统提高了电厂的管理水平和经济效益)机组自启停控制系统提高了电厂的管理水平和经济效益 机组自启停控制系统实质上是对电厂运行规程的程序机组自启停控制系统实质上是对电厂运行规程的程序化,它的应用保证了机组主、辅机设备的启停过程严格遵化,它的应用保证了机组主
13、、辅机设备的启停过程严格遵守运行规程,减少运行人员的误操作,增强设备运行的安守运行规程,减少运行人员的误操作,增强设备运行的安全性。全性。机组自启停控制系统的研发过程,既是对主设备运机组自启停控制系统的研发过程,既是对主设备运行规范优化的过程,也是对控制系统优化的过程。行规范优化的过程,也是对控制系统优化的过程。APS系系统的设计和应用不但要求自动控制策略要更加完善和成熟,统的设计和应用不但要求自动控制策略要更加完善和成熟,机组运行参数及工艺准确详实,而且对设备的管理水平也机组运行参数及工艺准确详实,而且对设备的管理水平也提出了更高的要求。快速准确的机组启动缩短了机组启、提出了更高的要求。快速
14、准确的机组启动缩短了机组启、停设备时间,优化的控制策略降低了启停过程中的煤耗和停设备时间,优化的控制策略降低了启停过程中的煤耗和油耗,提高了机组运行经济效益。油耗,提高了机组运行经济效益。92 2、研究的目的和意义、研究的目的和意义、研究的目的和意义、研究的目的和意义 3)机组自启停控制系统研究成果具有广泛的推广和应用价值)机组自启停控制系统研究成果具有广泛的推广和应用价值 1000MW超超临界机组是目前国内单机容量最大的火电超超临界机组是目前国内单机容量最大的火电机组,也是今后国内电力系统的主导机组。本院率先自主研机组,也是今后国内电力系统的主导机组。本院率先自主研究和开发了自启停控制系统,
15、掌握了多项究和开发了自启停控制系统,掌握了多项APS系统实施的关系统实施的关键技术,积累了丰富的工程经验。这对国内同类机组自启停键技术,积累了丰富的工程经验。这对国内同类机组自启停控制系统的研发和应用,起到了积极的推动作用;对将来规控制系统的研发和应用,起到了积极的推动作用;对将来规范范1000MW超超临界机组自启停控制系统的设计和同类机组超超临界机组自启停控制系统的设计和同类机组的自启停控制系统的调试具有重要的参考价值。的自启停控制系统的调试具有重要的参考价值。103 3、APSAPS系统总体结构系统总体结构系统总体结构系统总体结构3 3.1.1 APSAPS系统的总体结构系统的总体结构系统
16、的总体结构系统的总体结构采用金字塔形结构采用金字塔形结构采用金字塔形结构采用金字塔形结构113 3、APSAPS系统总体结构系统总体结构系统总体结构系统总体结构 采用上述分层控制方式,每层的任务明确、界限分明,采用上述分层控制方式,每层的任务明确、界限分明,同时同时3层之间联系密切可靠。这种分层的结构将机组复杂的层之间联系密切可靠。这种分层的结构将机组复杂的控制系统分成若干个功能相对独立和完善的功能组,减轻了控制系统分成若干个功能相对独立和完善的功能组,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。机组控制级统筹全厂控制的压力,简化了控制系统的设计。机组控制级主要完成各功能组和系统
17、的衔接,减少了和具体机组控制级主要完成各功能组和系统的衔接,减少了和具体设备的连接,方便了各系统的设计。设备的连接,方便了各系统的设计。3 3.1.1 APSAPS系统的总体结构系统的总体结构系统的总体结构系统的总体结构采用金字塔形结构采用金字塔形结构采用金字塔形结构采用金字塔形结构123 3、APSAPS系统总体结构系统总体结构系统总体结构系统总体结构 机组自启停控制系统机组级顺控更多的是对底层功能组机组自启停控制系统机组级顺控更多的是对底层功能组和设备合理的调用,只有底层的功能组设计合理,才能确保和设备合理的调用,只有底层的功能组设计合理,才能确保机组级顺控的正常运行,因此底层功能组安全顺
18、利地运行是机组级顺控的正常运行,因此底层功能组安全顺利地运行是实现机组自启停控制系统的根本保证。实现机组自启停控制系统的根本保证。对于作为底层功能组的顺序控制系统也不是原来意义上对于作为底层功能组的顺序控制系统也不是原来意义上的顺控,只是把设备按照一定的顺序组织起来实现一定的功的顺控,只是把设备按照一定的顺序组织起来实现一定的功能,而是能保证工艺系统能平稳安全投入和退出的功能组。能,而是能保证工艺系统能平稳安全投入和退出的功能组。功能组启动允许条件一定要周密严格,防止功能组被随意调功能组启动允许条件一定要周密严格,防止功能组被随意调用;在功能组的执行过程中,系统投入时要注意和模拟量的用;在功能
19、组的执行过程中,系统投入时要注意和模拟量的配合,做到平稳安全,保证没有冲击、振动,没有电机过流配合,做到平稳安全,保证没有冲击、振动,没有电机过流等现象;功能组的完成条件一定要真实反映系统的投运状况。等现象;功能组的完成条件一定要真实反映系统的投运状况。3.2 3.2 机组自启停控制系统功能组设计机组自启停控制系统功能组设计机组自启停控制系统功能组设计机组自启停控制系统功能组设计 133 3、APSAPS系统总体结构系统总体结构系统总体结构系统总体结构 为了实现机组自启停功能,还需要增加一些特殊功能组,为了实现机组自启停功能,还需要增加一些特殊功能组,这些特殊功能组独立于自启停控制系统,即使自
20、启停控制不这些特殊功能组独立于自启停控制系统,即使自启停控制不运行,也能实现一些自我管理的功能,例如全程给水控制系运行,也能实现一些自我管理的功能,例如全程给水控制系统可通过协调顺序控制系统、模拟量控制系统和小机控制系统可通过协调顺序控制系统、模拟量控制系统和小机控制系统统MEH的密切合作,实现从给水启动、主给水电动门和旁路的密切合作,实现从给水启动、主给水电动门和旁路给水调节阀的切换、电泵差压调节和流量或水位调节的切换,给水调节阀的切换、电泵差压调节和流量或水位调节的切换,单冲量和三冲量切换、电泵和汽泵之间并泵和切泵、汽泵之单冲量和三冲量切换、电泵和汽泵之间并泵和切泵、汽泵之间并泵和切泵等一
21、系列控制,以满足全程给水自动控制功能。间并泵和切泵等一系列控制,以满足全程给水自动控制功能。这些特殊功能组丰富了自动控制的内容,减轻的运行人员的这些特殊功能组丰富了自动控制的内容,减轻的运行人员的劳动强度,保证了机组的正常稳定运行。劳动强度,保证了机组的正常稳定运行。3.2 3.2 机组自启停控制系统功能组设计机组自启停控制系统功能组设计机组自启停控制系统功能组设计机组自启停控制系统功能组设计 143 3、APSAPS系统总体结构系统总体结构系统总体结构系统总体结构3.2 3.2 机组自启停控制系统功能组设计机组自启停控制系统功能组设计机组自启停控制系统功能组设计机组自启停控制系统功能组设计
22、153 3、APSAPS系统总体结构系统总体结构系统总体结构系统总体结构3.2 3.2 机组自启停控制系统功能组设计锅炉冷态循环清洗功能组机组自启停控制系统功能组设计锅炉冷态循环清洗功能组机组自启停控制系统功能组设计锅炉冷态循环清洗功能组机组自启停控制系统功能组设计锅炉冷态循环清洗功能组 163 3、APSAPS系统总体结构系统总体结构系统总体结构系统总体结构 实现机组自启停控制多采用断点控制方式,断点方式是实现机组自启停控制多采用断点控制方式,断点方式是将将APS启动过程根据既定的控制策略分为若干个系统来完成,启动过程根据既定的控制策略分为若干个系统来完成,每个断点的执行均需人为确认才能开始
23、。采用断点控制方式,每个断点的执行均需人为确认才能开始。采用断点控制方式,各断点既相互联系又相互独立,只要条件满足,各断点均可各断点既相互联系又相互独立,只要条件满足,各断点均可独立执行,适合火电机组多样的运行方式,符合电厂生产过独立执行,适合火电机组多样的运行方式,符合电厂生产过程的工艺要求。有关程的工艺要求。有关APS断点的设置,应根据现场设备的实断点的设置,应根据现场设备的实际情况,满足各常规控制系统的运行要求,从而实现机组的际情况,满足各常规控制系统的运行要求,从而实现机组的自启停控制,也可满足对各单独运行工况及过程的操作要求。自启停控制,也可满足对各单独运行工况及过程的操作要求。3.
24、3 3.3 断点的设计思想断点的设计思想断点的设计思想断点的设计思想174 4 自启停控制系统设计自启停控制系统设计自启停控制系统设计自启停控制系统设计 海门电厂机组自启停控制系统海门电厂机组自启停控制系统APS启动过程起点从从凝补水系统启启动过程起点从从凝补水系统启动开始,终点至机组带动开始,终点至机组带500MW负荷,投入给煤机自动管理系统,设定负荷,投入给煤机自动管理系统,设定1036MW负荷,退出自启停控制启动模式。负荷,退出自启停控制启动模式。APS系统停止控制从机组当系统停止控制从机组当前负荷开始减负荷至投汽机盘车结束、风烟系统停运。前负荷开始减负荷至投汽机盘车结束、风烟系统停运。
25、依据华能海门电厂一期依据华能海门电厂一期1、2号机组的实际情况,号机组的实际情况,APS启动过程设置启动过程设置6个个断点断点:4.1 APS4.1 APS启动过程设计启动过程设计启动过程设计启动过程设计 机组启动准备断点机组启动准备断点冷态冲洗及真空建立断点冷态冲洗及真空建立断点锅炉点火及升温断点锅炉点火及升温断点汽机冲转断点汽机冲转断点机组并网断点机组并网断点升负荷断点升负荷断点184 4 自启停控制系统设计自启停控制系统设计自启停控制系统设计自启停控制系统设计AP停机过程设置停机过程设置3个断点个断点:4.2 APS4.2 APS停机过程设计停机过程设计停机过程设计停机过程设计 降负荷断
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