火力发电机组自启停控制系统开发与实现
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摘要
机组自启停顺序控制系统(APS)是火力发电机组最高一级的控制系统,它根据机组在启停的不同阶段和大幅度变负荷过程中的需要,对机组工况全面、准确、迅速的检测和判断,向各个分控制系统或设备发出控制指令,使机组能在各态方式下进行启动,直至稳定负荷；或按长期和短期二种方式停机,将机组在任何负荷下逐步降到零。APS的应用能够有效地减少不合理的燃料及工质消耗,降低对机组主设备的热应力冲击和设备故障损坏,提高运行经济性和设备安全性,实现机组节能降耗和降低污染排放。
本文结合某电厂“#4号机组各态全自动启动与停止研究与实施”工程为背景,简述了发电厂热工自动化技术的发展历史及发电厂关键工艺流程,研究了#4机组各态启动工艺特点,划分了必要的启动阶段与人为确定点。详细分析了电厂#4机组各态全自动启动与停止控制系统工程的需求,进行了该系统的总体方案设计、硬件设计及软件功能设计,包括系统数据库的分配、功能说明书的编写、逻辑组态、现场调试等；完成了该系统的设计组态与仿真机调试,包括流程图画面、顺控步序、重要控制回路的组态及调试,相关工艺的报警、趋势、报表的组态和调试。该自启停控制系统项目已投入实际运行,取得了良好的应用效果,不但大大提高了#4机组的的自动化控制及管理水平,同时为确保工艺生产的稳定、高效运行提供了保障。
Automatic Plant Control for Starting and Shutdown (APS) is a unit at the highest level of control system, which according to start and stop units in the different stages and a substantial load in the process of changing needs and conditions of the crew a comprehensive, accurate and rapid detection and to judge, to the various sub-control systems or equipment to issue control instructions, and the unit can be carried out under way in various states to start, until a stable load; or by long-term and short-term shutdown of two ways, the unit in any load gradually reduced to zero. Application of APS can effectively reduce the unreasonable fuel consumption as well as the working fluid to the master unit of heat stress impact and damage to equipment failure,Economic operation and equipment to improve safety, achieve the unit energy-saving and reduce pollution emissions.
In this paper, a power plant, "the state of Unit # 4 automatic start and stop the study and implementation of the" Project for the background of thermal power plants outlined the history of automation technology, the key process and power plants to study each unit # 4 Start of technological features, dividing the necessary start-up phase and determine the point man. Detailed analysis of the Power Plant Unit 4 automatic start and stop the state control system engineering requirements for the overall system design, hardware design and software functional design,Including the distribution system database, functional specification preparation, configuration logic, on-site commissioning; completed the design of the system configuration and simulator debugging, including the flow chart of the screen, sequential control step sequence, an important control loop configuration and debugging the relevant process alarm, trends, reports, configuration and debugging. The APS control system project has been put into practical operation, and achieved good effect, not only greatly improve the # 4 unit of the automatic control and management, while ensuring the stability of the production technology and highly efficient operation to provide a guarantee.
本文结合某电厂“#4号机组各态全自动启动与停止研究与实施”工程为背景,简述了发电厂热工自动化技术的发展历史及发电厂关键工艺流程,研究了#4机组各态启动工艺特点,划分了必要的启动阶段与人为确定点。详细分析了电厂#4机组各态全自动启动与停止控制系统工程的需求,进行了该系统的总体方案设计、硬件设计及软件功能设计,包括系统数据库的分配、功能说明书的编写、逻辑组态、现场调试等；完成了该系统的设计组态与仿真机调试,包括流程图画面、顺控步序、重要控制回路的组态及调试,相关工艺的报警、趋势、报表的组态和调试。该自启停控制系统项目已投入实际运行,取得了良好的应用效果,不但大大提高了#4机组的的自动化控制及管理水平,同时为确保工艺生产的稳定、高效运行提供了保障。
Automatic Plant Control for Starting and Shutdown (APS) is a unit at the highest level of control system, which according to start and stop units in the different stages and a substantial load in the process of changing needs and conditions of the crew a comprehensive, accurate and rapid detection and to judge, to the various sub-control systems or equipment to issue control instructions, and the unit can be carried out under way in various states to start, until a stable load; or by long-term and short-term shutdown of two ways, the unit in any load gradually reduced to zero. Application of APS can effectively reduce the unreasonable fuel consumption as well as the working fluid to the master unit of heat stress impact and damage to equipment failure,Economic operation and equipment to improve safety, achieve the unit energy-saving and reduce pollution emissions.
In this paper, a power plant, "the state of Unit # 4 automatic start and stop the study and implementation of the" Project for the background of thermal power plants outlined the history of automation technology, the key process and power plants to study each unit # 4 Start of technological features, dividing the necessary start-up phase and determine the point man. Detailed analysis of the Power Plant Unit 4 automatic start and stop the state control system engineering requirements for the overall system design, hardware design and software functional design,Including the distribution system database, functional specification preparation, configuration logic, on-site commissioning; completed the design of the system configuration and simulator debugging, including the flow chart of the screen, sequential control step sequence, an important control loop configuration and debugging the relevant process alarm, trends, reports, configuration and debugging. The APS control system project has been put into practical operation, and achieved good effect, not only greatly improve the # 4 unit of the automatic control and management, while ensuring the stability of the production technology and highly efficient operation to provide a guarantee.
引文
[1]张勇.APS技术在机组DCS改造中技术问题的探讨.四川建材.2007,(6)：11-12.
[2]郑慧莉.大型火电厂自动化设计的若干问题.电力系统自动化.29(24)：79-82.
[3]任建勇,杨政.火电机组APS的应用研究.山西电力,2002,(z1)：26-27.
[4]韩忠旭.顺序控制技术在火电厂的应用.电网技术.2001,25(10)：63-68.
[5]张炳聪,肖军勇.大型火电机组全程自启停功能应用的探讨.机电信息.2004,(13)：34-36.
[6]谢健育.700MW机组自启停系统(APS)设计特点及应用.内蒙古电力技术,2001,19(2)：10-13
[7]林勇.浅谈火电机组自起停顺序控制技术的应用.热力发电.2006,(07)：72-73.
[8]归一数,沈丛奇,胡静.APS技术在机组DCS改造中的应用.华东电力.2006,34(2)：51-53.
[9]王夷心.火电机组控制中提高DCS应用水平的途径.中国电力,2000,33(2)：51-53.
[10]冯连根,周国强.APS控制系统在河津发电厂的应用.山西电力.2005,(3)：54-57.
[11]火力发电厂热工自动化术语.DL／T 701-1999.
[12]火力发电厂热工控制系统设计技术规定.DL／T 5175-2003.
[13]张勇.APS技术在机组DCS改造中技术问题的探讨.四川建材.2007,(6)：11-12.
[14]张炳聪,肖军勇.大型火电机组全程自启停功能应用的探讨.机电信息.2004,(13)：34-36.
[15]归一数,胡静,王憬,陈多柱,陈涛.APS技术在平牙电厂600MW机组DCS改造中的应用.39-43.
[16]陈五会,李德佑.1025t／h锅炉燃烧系统风粉在线监测及故障诊断[J].中国电力,1996,29(6)：7-10.
[17]鲁学农,段南.电厂自动启停技术在三河电厂的应用.中国电力.2001,34(3)：48-50.
[18]刘海宝,张积秋,王建勋.分级分布式锅炉风粉在线控制系统.中国电力.2003,(4)：49-52.
[19]任建勇,杨政.火电机组APS的应用研究.山西电力,2002,(105)：26-27.
[20]吴笃贵,赵志华.燃气轮发电机启停机保护方案的讨论.广西电力.2007,(5)：93-96.
[21]项雷,过泉生,张岩,忻铁祥.机组自启停系统在宝钢电厂350MW机组上的应用.发电设备.2005,(5)：316-318.
[22]田丰,余天龙.两种机组调试程序的分析与比较.华东电力.2000,(6)：23-24.
[23]张龙英,任建勇,卢辰光.汽轮机自启停控制的新策略.山西电力.2002,(105)：38-40.
[24]Engineering Station User Guide for Ovationl.6. Westing House Co.
[25]Ovation Algorithms Reference Manual. Westing House Co.
[26]Ovation Record Types Reference Manual. Westing House Co.
[27]Ovation I/O Reference Manual. Westing House Co.
[28]蒋祖跃,徐谦,沈秋月.工业锅炉燃烧优化控制的研究.动力工程.1987,(5).
[29]王立地.自动顺序启停系统“一键式启停”基础逻辑设计与应用.广东电力.2009,22(1)：65-69.
[30]李树奎,刘国华.国产600 MW机组顺序控制系统的特点分析[J].东北电力技术.2000,(6)：4-6.
[31]颜渝坪,周明.火电厂主、辅机及辅助设备顺序控制系统的发展[J].中国电力,2000,33(1)：69-74.
[32]葛智平.OVATION系统在热控一体化改造中的应用及问题.东方自动化.
[33]檀炜.600MW机组FSSS、CCS功能优化分析.华东电力.2002,(6)：17-18.
[34]黄云峰.机炉联锁保护的探讨.东方自动化.
[35]林勇.浅谈火电机组自起停顺序控制技术的应用.热力发电.2006,(7)：72-73.
[36]John Doyle, Bruce Francis, Allen Tannenbaum, Feedback Control Theroy, Macmillan Publishing Co.
[37]王青,曹大安.日立250MW机组DEH系统改造中机组自启动APS功能的实现.华北电力技术.2003,(9)：43-47.
[38]覃恒锋.火力发电厂除氧器上水管系振动分析及治理.企业科技与发展.2008,(20).
[39]曾浩.提高汕尾电厂2×600MW超临界机组DCS控制水平之浅见.热力发电.2005(5)：53-54.
[40]刘伟.火力发电机组快速减负荷控制(FCB)功能.华东电力.
[41]范新宇,刘雁杰.M701F联合循环机组自动启停(APS)系统实施经验.燃气轮机发电技术.2008,10(3／4)：119-123.
[42]李智强,韩长青,卢盛欣.邯峰发电厂660 MW汽轮机自动启停过程中的应力控制.河北电力技术.2002,21(6)：14-18.
[43]何万凯.以热应力控制的汽轮机自动启动(TAS)系统.2003.
[44]袁桂丽.热应力控制汽轮机组启动过程的研究.2000.
[45]卢俊,翟春华.联合循环机组启停过程中汽轮机转子热应力控制及运行调整.燃气轮机技术.2008,21(3).
[46]高俊鹏,尹赐君,刘滨,朱苏里.关于进口汽轮机调节系统改进的讨论.汽轮机技术.2006,48(2)：138-140.
[47]黄海跃.转子应力控制在DEH程序中的应用解析.热力透平.2009,38(2)：142-144.
[48]张建强.乌拉山电厂100MW汽轮机优化启动.2001.
[49]卢爱国,刘红霞.AGC方式下直吹式磨煤机自启停探讨.SCI—TECH INFORMATION DE VELOPMENT&ECONOMY.2008,18(33):118-120.
[50]王东风,韩璞,王国玉.基于短期AGC指令的负荷系统预见预测控制.系统仿真学报. 2003,15(6)：830-831.
[51]大型气轮机起停及试验调整,电力工业出版社,1981.
[52]张文字.汽机位移及差胀保护调试的几个问题[J].电力建设.2002,(4)：23-24.
[53]刘永霞,安荣芝.火力发电机组运行优化系统的开发与应用.河北电力技术.2002,21(4)：52-54.
[54]自动控制原理,翁思义,中国电力出版社,2000.
[55]工业过程高级控制,邵惠鹤,上海交通大学出版社,1994.
[56]王桂峰,童科慰.600MW超临界机组真空度低分析治理.科技资讯.2009,(17)：87-90.
[57]刘海宝,张积秋,王建勋.分级分布式锅炉风粉在线控制系统.中国电力.2003,36(4)：49-52
[58]火力发电厂集散控制系统,熊淑燕,科学出版社,1990.
[59]胡文森,李斌.锅炉启动过程优化方法的研究.中国科协2004年学术年会电力分会场暨中国电机工程学会2004年学术年会论文集：225-228.
[60]沥兵勇,路林吉等.模期控制理论与应用技术[M1].清华大学出版社.2002.
[61]温步瀛,陈冲,程浩忠.发电机组启停机的智能优化经济调度研究.电工电能新技术.2004,23(3)：35-38.
[62]Kazarlis S A, Bakirtzis A G, Petridis V. A genetic algorithm solution to the unit commitment problem E JJ. IEEE Trans. on Power Systems.1996,11(1):83-92.
[63]Naifeld T T, Sheble G B. Genetic-based unit'commitment al-gorithm[J]. IEEE Trans. on Power Systems.1996,11(3):1359-1370.
[64]Swamp K S, Yamashiro S. Unit commitment solution methodology using gene tic algorithm 1 J J. IEEE Trans. on Power Systems.2002,7(1):87-91.
[65]冯博琴,吕军等.计算机网络.高等教育出版社.1998,北京.
[66]余振华.机组自启停系统应用策略与调试.广西电力,2007,30(05)：27-29.
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