浅谈燃气轮机联合循环自启停控制技术应用实践

燃机联盟2020-09-22 06:51:55

本文由两位作者授权发布。向两位作者致敬。


0 引言


近年来APS(自动程序系统,俗称“一键启动”)技术的应用,一直是追求高效自动化的国内燃机电厂的目标,许多单位都曾积极尝试过,但是目前在全国范围燃机电厂,只有少数F级机组有成功使用过APS的案例,在大量的E级机组中尚没有过成功的先例。本文以某电厂新投产的GT13E2在APS方面的成功实践作为案例,对APS项目中难点问题以及设计调试中的经验总结与同行交流探讨。


1 南天电力公司APS技术应用现状

该厂扩建项目燃机为ALSTOM生产的GT13E2燃气轮机,锅炉为杭锅生产的三压立式自然循环余热锅炉,汽轮机为哈汽生产的三压单缸冲动式汽轮机,DCS采用北京ABB的Symphony系统。


1.1目前已达到的自动化水平

该厂APS程序分为启动APS程序和停机APS程序两个独立的程序,机组的自动和停机过程运行各自的APS程序。

机组启动APS。运行人员根据调度给定的负荷时间,确定燃机启动时间后,热态提前15min发锅炉、汽轮机“一键启动令”,之后开启锅炉挡板,高中低压汽包上水,化学加药,锅炉汽轮机疏水,均压箱暖箱、定压,送轴封蒸汽、抽真空,投高中低压旁路,启动开式水泵,启动循环水泵,投冷却塔风机,投性能加热器,投高压蒸汽减温水,汽轮机挂闸,冲转,加励磁,直到汽轮机3000r/m定速,APS程序结束。只在开主汽阀和冲转前设两个人工决策断点,其余全过程自动完成,运行人员一般不需要任何操作,只需要监视APS过程,应对APS过程中可能的故障进行适当的处理,以使APS程序能够流畅进行。针对燃机电厂频繁启停的特点,APS能根据锅炉汽轮机的冷温热态,自动适应,采取不同的疏水,暖均压箱,送轴封蒸汽,抽真空,上水控制,高中压蒸汽旁路压力控制方法和根据汽轮机不同缸温自动选择合适的冲转曲线。由于有停机水位控制策略,能自动在停机过程把各汽包上水到合适水位,且启动前APS对各汽包的启动水位要求很宽,避免了次日早晨启动时为了满足苛刻的启动水位条件,而提前启动泵上水准备的情况。

停机APS。运行人员根据调度停机时间发APS“一键停机令”后,退中低压补汽,减负荷,解列,打闸,部分真空和全真空破坏,投盘车,各辅机及公用系统停运,高中低压汽包停机上水,高中低压蒸汽旁路压力控制均自动完成。停机过程运行人员无需其它任何操作,也不设置人工决策断点。

由于APS的应用,使机组自动化程度得到大幅提升,整套联合循环机组真正达到了“一人操作”(主要是监视)和“一人机动”(处理可能需要到现场处理的故障)的最少人员配置模式。


1.2   APS的实际使用效果

由于在APS总构架和功能组(FG)设计上充分考虑了其容错性、灵活性及适用性,理论上当启动前设备存在某些缺陷,但若能用手动的方法安全启动,则均可使用APS启动。而实际上通过对APS投入使用全年共计260余次的冷、温、热态启动情况跟踪,APS的实际可用率为100%,全程使用APS达到98.2%;启动前设备有故障的APS可用率也为100%。

在使用APS启停机过程曾出现过的异常及处理情况如下:

如某日高压主蒸汽电动隔离阀由于电动阀过力矩调节不当,在FG(功能组)发令开启过程出现故障报警,这时运行人员在DCS上把该阀转手动发关阀命令,故障报警消失,立即再发开启指令,电动隔离阀正常开启,阀位反馈开启条件满足,FG程序自动继续进行。又如某日运行启动前忘记解开发电机跳主汽阀的压板,APS程序发复位命令后,报警无法全部复归,造成APS程序停滞,运行人员解开压板后,在DCS上手动进行一次复位,条件满足,APS程序便自动继续进行挂闸和开主汽阀。再如某日因更改高压给水调节阀控制策略,程序尚未下载安装,若APS自动投入高压汽包液位FG,可能会引起泵瞬间调节阀开度过大而超流量,故启动前运行人员先退出高压汽包液位FG程控,并转手动,由运行人员根据液位情况手动控制启泵控制调节阀开度上水,水位接近0位后调节阀转为自动控制,整个启动过程仍然可以实现全程APS。又如某日主循环泵变频器退出运行,APS启动循环水FG时,主循环泵启动后由于后续的投入变频器条件无法满足,程序停滞,虽泵已启动正常,但未投入泵组连锁,运行人员手动投入连锁,对APS启动过程未造成任何扰动。又如一日APS令已发出,APS程序已投入FG集,但燃机因启动装置(SSD)故障造成重新启动,这时锅炉疏水和均压箱暖箱程序已在进行中,等待燃机点火成功后,APS启动程序自然进行下去,未受任何影响。


1.3 APS的使用对机组启停过程的安全性评估

从原理上看APS的使用并不会影响机组设备本身的安全,理由如下:

(1)机组所有设备的安全运行保障是依赖设备级本身的保护策略实现的,而APS程序运行时对各底层设备的控制是不会违背设备级的允许启、允许停、保护启、保护停等逻辑条件。

(2)汽轮机锅炉的重要保护(DCS)以及汽轮机的危急跳闸系统(ETS)保护在任何时候都不受APS程序影响和控制.

(3)APS启动程序的程序运行时间只是在启动过程有限的61min(热态)、72min(温态)、95min(冷态),其余时间APS程序已结束,并不起任何作用。

APS过程中遇极端事故的安全评价:

当在APS启动过程中(以热态为例)的61min内,如因燃机的保护装置动作出现跳闸的情况,此时汽轮机尚未冲转,APS已投入的疏水FG,凝结水FG,轴封蒸汽FG,真空FG,会保持已投入状态,各汽包水位会自动控制平稳,基本不需要人工控制水位,高中低压蒸汽旁路FG自动按曲线控制压力,运行人员可根据情况手动调节各汽包压力,以备再次启动。如果燃机跳闸原因能明确并立即重新启动,APS启动程序可以继续维持运行,当燃机启动成功、蒸汽参数及冲转条件满足后,APS启动程序仍然可以继续运行挂闸、自动冲转和投励磁,直到汽轮机3000r/m定速(APS启动程序结束)。这时高压旁路FG由于已退出了随动曲线模式改为了自动模式。运行人员根据冲转压力要求,手动设定高压旁路压力设定值即可;如果明确燃机故障不能短时排除,可先复位APS启动主程序后,运行APS停机主程序即可依次停下汽轮机锅炉已启动的各FG,停下各设备并自动投入汽轮机盘车。

当在APS启动过程的61min内,汽轮机正在冲转过程发生汽轮机保护装置动作跳闸,这时APS启动程序会停滞在自动冲转那步,高压旁路FG会在随动曲线模式下维持稳定的冲转压力,其它各FG保持投入状态,运行人员不需要任何介入操作,只需要查明汽轮机跳闸原因,排除故障后,手动进行挂闸、冲转,转速达到2950r/m后结合进行“跳步”操作,APS启动程序仍然会自动投励磁直到定速,结束APS启动程序。

可见APS的使用在大幅提高机组自动化水平的同时,对机组本身的安全性并未有任何不良的负面影响。


1.4 APS功能的后续扩展

虽然目前实现了锅炉汽轮机的“一键启停”,但是启动过程燃气轮机负荷和汽轮机负荷两者的协调配合,特别是汽轮机冷温态启动过程燃气轮机以怎样的经济负荷配合汽轮机进行暖机以及汽轮机根据冷温热态自动选择不同的暖机负荷曲线带负荷到目标负荷的过程,也就是整套机组的“一键启停”目前阶段尚未完全实现,这也就是南天电力公司APS项目最终要实现的目标,现暂采用冷温热态固定的燃机负荷经验曲线,由运行人员手动设定燃机负荷来配合锅炉汽轮机启动,汽轮机并网后的带负荷暖机过程也是采用人工操作。



2 南天电力公司APS技术的特点


  APS技术之所以在发电厂难以推广应用,成功案例不多,其难点在怎样解决实现发电机组启停机这一复杂的工艺流程自动控制时,APS大顺控程序嵌套庞大的FG(功能组)程序(小顺控)出现程序阻滞的问题。由于启停机过程不可避免地会出现设备或信号故障,往往会造成FG小顺控程序的停滞,同事FG间的逻辑牵制,使APS大顺控程序停滞。所以南天电力公司APS项目小组在成立之初构思方案时,把设计的重点放在怎样提高APS程序的容错性、灵活性、以维持APS程序的流畅性这一核心问题得到顺利解决。


2.1 打破APS大顺控程序构架常规,创新采用无分支分散模块化结构

一般的APS程序均是用复杂的顺控结构把整个工艺过程用功能组串在一起,并在串行结构中设置并行分支以解决不同状况下的(如冷热态)顺序控制,强调按照工艺流程逻辑先后来串联各功能组,正是这样过于强调功能组之间的先后顺序,才使APS控制策略较难确定。启停机时各子系统之间先后顺序会因机组状态改变而改变,甚至执行结果相互交叉影响,在APS应用中难以简单、快速和明确地提炼出功能组之间的先后逻辑关系,同时由于采用串行结构,容错性差,当上一步功能组因设备原因未能投入,则直接影响后续的FG无法投入,进而阻滞APS程序。南天电力公司APS小组打破APS大顺控常规,模拟人的思维,把APS主程序(大顺控)简化为非常短小的单链结构,且不采用任何分支程序,APS程序起步后即以开启烟道挡板、滑油FG自检、投FG集、启动力油泵、挂闸、开主汽阀、ATR冲转、励磁FG、形成一个主干工艺链条。该APS程序构架有如下优点:


(1)无分支简化APS架构

只把有严格的先后逻辑顺序且尽量少的步骤放入APS顺控单链结构中,这样才能最大限度地减小因APS程序链条过长对APS程序流畅性的不利影响,而当留在APS程序链条内的步骤(除投FG集外)的步进条件不满足时都必须阻断APS的进程。如锅炉烟道挡板未打开,启动当然不必进行下去了,后面的滑油FG自检也不必进行了;如果滑油FG的直流油泵自检未有通过,影响机组安全,当然也必须中断APS。又如主汽阀未开启,后面的ATR冲转当然也无从谈起,APS程序必须阻断,等待处理好后再进行冲转。APS程序链中甚至不采用任何分支的结构,而是通过FG内以及FG间的逻辑组态配合实现分支结构的顺控功能。


(2)功能组分散化控制

各系统FG以FG集形式,在APS第三步一次性投入,该步类似敲“开工钟”,各FG接到APS程序发出的“开工”命令便开始各自为政,分散化控制。功能组投入只是功能组顺控程序启动,并不意味这该功能组管辖设备开始动作,多是处在等待最佳时机的状态,各功能组真正开始动作需要功能组内的“外部条件满足”(一般设在第三步),该外部条件内置到FG内部是APS把每个FG最佳的真正启动的时机放权给每个FG,每个FG依据各自的启动条件各自按时启动,各FG组间通过逻辑或者参数条件形成很自然的约束,任何一个FG投退与否,是否进行结束,是否在自动位,等等,都不会影响APS程序的进程,如均压箱FG因策略完善原因,启动时用手动启动,只需把该FG选在手动,APS启动功能组集时,便不会投入该FG,运行人员自行掌握启动时机手动启动,手动调节均压箱压力等,只要相关参数调节满足要求,轴封蒸汽FG便会自动投入,可见容错性非常高。


(3)功能组(FG)模块化结构

 APS中的“FG集”就好比一个控制模件柜,而FG集内的每个FG就类似每一个控制卡件,而且“即插即用”,启动前可依据情况灵活决定哪些FG投自动(被APS唤醒并在最恰当的时机自动投入),哪些FG投手动(由运行人员在合适的时机手动投入),哪些FG不投程控(运行人员依次逐个手动启动FG管辖设备),这样的模块化结构,为APS联合调试带来了极大的便利,大大提高了调试效率,缩短了调试时间。电力生产事关重大,安全第一。APS调试设计的系统庞大复杂,各系统间相互影响,动态调试本身存在影响启动甚至是跳闸的风险,一边发电一边调试为了确保安全,APS的调试方案和计划必定是稳步推进的马拉松过程,曾有国外电厂做得比较成功的APS项目,调试前后耗时一年半之久。APS调试困难,旷日持久也是APS技术在发电厂不能很好推广的一个很重要原因。南天电力公司APS的FG模块化结构革命性地解决了这一难题,APS联调过程,众多的FG可以一个一个的进行调试,而完全不影响APS的使用,调试人员在每日APS启动前把当日需要调试的FG投“自动”,其余不调试的FG全部投手动,交由运行人员掌握在恰当的时机手动投退FG即可,这样各个击破,当FG集内所有FG都调试完成,都能投入自动,则整个APS调试工作就算完成。如调试中对某FG的外部条件(投入时机)还不是很成熟,只需要把该FG选为手动,则运行人员根据经验决定投退该FG即可,如果该FG内程序有问题,还需优化,启动APS前只要退出该FG的“程控”并转“手动”,由运行人员逐个启动FG内的每个设备即可,APS不受任何影响。正因为有这样的灵活方便,南天厂的APS项目调试进度迅速,FG动态调试只用 15个启动日,启动APS的联调创纪录地只用了7个启动日,停机APS的联调只用4个启动日,且调试过程零事故。


2.2 “以人为本、人及融合”的理念

APS技术是为了提高复杂工艺流程的自动化水平,用自动程序来代替运行操作人员重复繁杂的工作,减少或避免人为操作失误提高效率。南天厂的APS设计理念上,人的作用不是被削弱,而是被提升,使人从紧张、重复、繁杂的操作中解脱出来,专注于排除APS过程中可能出现的故障,整个过程运行人员不是一个旁观者的角色。而起监控、帮助、决策的角色。异常情况下运行人员可以灵活地在设备级、功能组级、APS级介入进行程序的干预,以维持APS过程的流畅性;故障情况下的APS启动过程,实际上是人脑思维和电脑程序融合的过程,人在任何条件下均可以无条件接管APS自动程序的部分甚至全部控制权,充分体现了“以人为本、人机融合”的理念。

无论用人脑手动启动,还是用APS程序启动都会面临因过程中设备出现某些故障,造成工艺流程控制的阻断的问题,当使用APS程序启停机出现程序的阻断,也只能用人工办法辅助进行故障处理,消除故障后,APS和各FG程序能自动继续进行下去。所以在APS启停机过程中,人工介入帮助处理故障,以维持程序的流畅性的问题是APS项目设计中的非常关键问题之一。这也是APS技术在大量发电厂应用实践中遇到困难的最主要原因。电力生产事关重大,在启动过程中是决不可容忍庞大工艺流程中因某些小问题,造成整个启动过程的中断,运行人员处理完故障,APS及FG程序应能自动恢复进行下去,使整个APS启动过程自然流畅。所以人工辅助介入APS及FG程序的深度和灵活性最终决定了APS的可用性。南天厂的APS小组在项目构思、设计、调试都是在力求“以人为本,人机融合”,提高容错性、灵活性,最终实现APS技术在燃气-蒸汽联合循环机组100%的可用率。


2.3 分层控制结构中人工介入的策略体现

(1)在设备级宏设计之初确定“手动先于自动”的原则。要求DCS厂商根据该要求进行了设备级宏底层逻辑修改,目的就是在人工介入操作时拥有优先于自动的权力,这在设备异常情况,特别是调试过程中出现任何状况都能及时转人工手动控制,保证调试的安全,使动态调试工作在发电过程中也可大胆实施。如在高压主蒸汽减温水调节阀投自动初期可能PID参数不合适,调节不稳,而FG程序已投该调节阀自动位置,运行人员介入转为手动,手动调节合适的开度,不影响APS程序的进程。


(2)FG级在顺控宏的模板上本身要具备“复位”“单步”“超驰”的功能(目前国内外DCS提供商的顺控宏由细微差异)。运行人员根据情况利用“复位”按钮可以终止已经启动的FG程序;“单步”功能大大方便了在调试整个FG程序的一部分情况;“超驰”功能为运行人员处理异常后,对仍然无法满足的步进条件,通过人脑决策后,可跳到下一步继续进行。国外的DCS厂家的顺控宏出于安全和免责考虑一般不会开放程序“超驰”功能的,南天厂APS项目在FG的步序图内,清楚地标明了每一步的命令和每一步的详细步进条件(并不需要人脑记忆),运行人员查看步序图可以很准确地明白程序停在该步的原因,该步的步进条件哪些已满足,哪些还未满足,所以这时运行人员做出“超驰(跳步)”决策的依据是很明确无误的,合理使用跳步是安全的。如FG程序某步发令去开启某一电动阀,因故障未能开启,FG程序停滞等待,运行人员现场手动摇开后,结果为阀位开关故障,无法有“开位”信号反馈,FG步进条件仍然无法满足,这时运行人员确认步进条件的其它条件已满足,就可以使用“超驰”跳过该步,使阻滞的FG程序恢复流程性;又如因某温度测点故障,使FG内步进条件不能满足,程序出现阻滞,运行人员根据就地表计确认该温度值达到步进条件的要求后,跳步即可恢复程序进程。所以在故障情况,通过人脑的决策和帮助,理论上和实践上完全可以解决由小故障导致APS程序出现阻滞的问题。


(3)FG程序在设计上也是严格遵循了“手动优先”的原则。FG在“手动”位则不受上一级的APS程序控制,因调试或设备故障等原因,运行人员在启动前把该FG选择“手动”,则APS主程序在第三步投入FG集时,不会投入该FG,该FG由运行人员自行决定投入时机投入;在FG内部的外部条件(第3步)当选择FG手动时,且投入FG,则外部条件会被跨过,也就是FG在手动方式下投入,FG则立即启动管辖设备,不会等待外部条件的启动时机,因为该时机的把握已放权给了运行人员。这大大提高了APS的灵活性,在调试过程或者某些特殊情况下,比如用APS启动过程中,高压汽包液位FG在自动位,已投入,但处在等待最佳自动投入时机,如这时运行人员担心汽包水位偏低,想早一点给高压汽包上水,只需要把FG改选为手动方式,则FG立即启泵开阀给汽包上水。又如在APS联调过程中,FG按外部条件应该自动投入,但组态错误原因而未自动投入,运行人员只需改为手动则FG便会自动投入(FG投入允许条件满足前提下),大大减小了动态调试过程的风险。


(4)APS宏(大顺控)的模板其实和FG宏(小顺控)模板都是同样采用北京ABB的16步顺控宏,同样有“复位”、“单步”、“跳步”功能,人工同样可以很方便的介入;同时,在开主汽阀前和汽轮机自动冲转前加入两个人工决策断点,在启动过程最关键的这两个节点,程序判断条件满足后再通过人工进行把关,确保安全。如人工判断可以冲转,则按下“继续”靶标,则APS程序自动根据冲转曲线进行冲转;在需要继续某些特殊试验的情况下,比如进行汽轮机撞击子试验,需手动进行冲转,当APS程序进行到冲转前断点时,运行人员复位掉APS程序终止后续程序即可,这样汽轮机就不会进入ATR自动冲转程序,可见APS的使用灵活性很高。



2.4 模糊化控制在FG设计中的应用

为了提高APS程序,特别是FG程序的流畅性,南天厂的APS大量运用了模糊化的理念来提高程序的容错性,进而维持程序的流畅性。

(1)对工艺流程上一些不是很关键但又易出现故障的设备,如疏水电动阀、气动阀等大量采用模糊化的容错判断,用“非关”或“非开”替代“全开”和“全关”以应对阀门开关反馈不到位的问题。

(2)步序内的某些命令,甚至不对反馈进行判断,比如在管线上依次开启的某些疏水阀,忽略对前级疏水阀的动作情况进行判断,而严格对后继疏水阀动作情况进行判断。

(3)对功能组“结束”状态的判断FG程序完全模糊化处理,只是自然提取对该FG设备运行所达到的工艺参数作为FG之间或APS程序的步进约束条件。比如凝结水FG投入运行,凝泵启动后泵后压力达到大于0.6MPa这一参数要求,但开凝结水电动阀时电动阀故障未能开启,造成凝结水FG阻滞不可能有“结束”信号,这时均压箱FG的凝结水压力的步进约束条件自然满足,不会影响均压箱FG的正常及时投入。国外一些APS设计硬性地使用FG的“结束”信号,作为该FG是否正常的标志性判断依据,程序的容错性差,FG程序内某些设备或信号故障造成FG顺控无法进行完成,没有“结束”信号,便对别的FG程序或APS主程序造成阻滞。

(4)步执行时间的模糊化:一般DCS供应商的顺控宏都提供对每一步指令发出后,设备的动作反馈时间进行计时监控,如果超过了该步的设定时间,则程序会发超时报警,同时顺控程序阻断,当处理设备故障后,程序要复位后重新启动一遍顺控程序才能继续程序。南天厂的APS对步执行时间完全忽略,采用无限等待策略,把宏的步监控时间设为无限大,只要条件不满足则无限期等待,一旦条件满足,程序会自然自动向下走,也不需要先复位该FG在重新走一遍FG程序,为运行人员处理故障提供了充足的时间裕度,步进超时监控报警只是作为报警提醒运行人员及时处理。



2.5启停过程液位控制“顺势等待、择机而为”策略

APS在燃气-蒸汽联合循环机组应用,从技术层面上讲还必须解决好高中低压汽包的液位控制(包括变频泵、工频泵选择)、高中压旁路压力控制、热井液位控制、均压箱压力控制、汽机ATR自动冲转等待一系列难点问题,鉴于篇幅所限,在此仅以南天厂的APS项目高压汽包液位控制策略为例进行探讨。

昼启夜停的燃机电厂每日启动过程,热态启动各汽包保压,锅炉启动初期到燃机点着火,锅炉高压疏水、暖管、暖均压箱,高压汽包液位在开疏水阀初期泄压会有一个短暂的虚假水位上升的过程,但总的说来高压汽包水位是一直是在冷却收缩(冷拖)和蒸发散失,水位一直在下降的过程。当点着火后,炉水受热开始膨胀过程,水位又缓慢回升,高压汽压旁路开启后又会有个虚假水位波动过程,然后高压汽包水位膨胀结束加之疏水的散失,高压汽包水位再次开始慢慢下降。在APS启动到高压旁路开启汽水循环建立这段时间,高压汽包的水位所受的波动因素既包括虚假水位,又包括炉水受热的自然膨胀和冷拖造成的水位收缩,如果在这一时段过早的投入高压汽包液位FG,一方面过早启动高压水泵本身很不经济,而且过早投入高压给水调节阀自动(控制0水位),几个虚假水位以及冷拖和点火后水位的收缩膨胀过程干扰原因,使调节阀调节维持稳定的水位过程很容易形成宽幅逐渐收敛的液位波动;如果PID参数失当还会引起水位失调,这时的自动调节不但没有起到稳定水位的作用,反而加剧了水位的大幅波动。聪明的做法是顺应锅炉启动初期水位波动规律,忽略启动初期这种水位波动,耐心等待水位投自动恰当的时机,该时机就是高压汽包液位FG自动投入的外部条件,只要确定了能兼顾冷温热态的恰当时机条件,水位在启停机过程中的自动控制问题便迎刃而解。图1是南天厂APS热态启动过程高中低压汽包及热井液位曲线。

图1 APS热态启动液位自动控制效果


2.6 APS的适用性拓展问题

好的APS设计,除了从满足流畅性、灵活性、容错性的要求外,必须要全面提高他的应用性。比如锅炉的启动水位、汽轮机的冷温热态、给水泵的工频变频控制等待,不能因为初始状态的稍微改变,便不能使用APS或者某些FG,造成运行人员需要记忆很多操作特例情况,变得无所适从,宁可手动启停,逐渐放弃使用APS。一些应用APS的电厂,就是因为在APS设计上不够恰当,适应性不强,在一些非预想情况下不可用,甚至造成事故,遭到运行人员以安全为抵制最终放弃使用APS。所以努力提高APS的适用性也是南天厂的APS项目在设计尤其是在调试过程中比较重视的一个问题。目前南天厂的APS的应用性比较高,对锅炉汽轮机各种状态(冷温、热态)都能使用APS,各汽包启动水位范围足够宽,高中低压旁路的控制对各汽包的初始压力没有要求,能自动适应,在APS启动过程的61min(热态)内如果出现汽轮机跳闸,APS不受影响,手动挂闸后,后续的自动冲转、投励磁仍然可使用APS;当在APS启动过程的61min内出现燃气轮机跳闸,短时燃机故障处理好重新并网后,除各旁路FG可能需要运行人员退出CASS曲线模式,转手动控制压力、各汽包水位FG可能需要运行人员设定合适的自动控制水位,其余APS已投入的FG程序继续保持进行,不受影响,燃气轮机重新带负荷后APS程序仍然可以自动执行后续的挂闸、开主汽门、ATR冲转、加励磁。当然,APS适用性的不断提高是个长期的过程,也是今后南天厂的APS性能优化的主要方向。



2.7 FG程序设计的精耕细作

南天厂的APS构架特点是启停机关键几个节点有APS程序来控制,而各个辅机系统的控制则放权到各个FG内部,FG高度自主,每个FG程序的功能、容错性、适应性才使体现整个APS技术水平的关键,所以在设计、组态和调试阶段除了力求每个FG程序满足基本的功能要求外,还必须充分考虑可能的特殊情况以拓展其适应性。比如在润滑油FG内两台直流油泵依次自检,当第1台未启动成功,不能影响对第2台直流油泵的自检;又比如在真空泵FG,当预选真空泵故障未能启动,启动备用泵后,则后续步骤就不能入两台真空泵运行那样,真空<-90kPa后自动听到备用泵;再如高压汽包液位FG设计上是默认启动变频泵,备用泵为工频,当变频器故障后转为两台工频运行,FG程序应能同样可用;比如在高压汽包液位FG在启动初期怎样避免高压省煤器超压,怎样避免启泵初期给水泵短时超流量等等。在FG设计过程中有以下几点心得。

(1)在FG步序内运用逻辑分支并结合跳步逻辑来实现对不同状态(冷、热、温态)的不同顺控逻辑,避免在APS大顺控程序内使用分支结构,这可简化APS结构,而强化FG内在功能。

(2)在FG的步序内灵活使用自动调节目标设定,这样可以模拟人的思维,方便解决参数大幅波动的启动过程自动调节难题。

(3)在调试中遇到两难的问题,要以通过FG内程序改进解决为首选,尽量避免对设备级控制宏的底层逻辑进行修改,以免宏的正常功能。

(4)设备级的保护策略,作为设备安全的最后防线,一旦确定,不得随意更改,FG程序设计规定当遇到任何难题都不得擅自更改设备级的保护策略。



3  结语

南天电力公司燃气-蒸汽联合循环发电机组的APS技术成功应用,是对传统APS程序构架的一种创新尝试,他模拟了人的发散思维,开辟了对复杂工艺流程自动控制的一种全新的思路,同时贯穿始终的容错设计和人机融合理念,使APS的流程性和适用性达到了较高水平,实际可用率已达到100%,具有推广价值,希望广大同行加入到该构架的应用和探讨中来。