APS技术在10000MW机组DCS中技术问题的探讨

【摘要】机组自启停控制系统（aps）是热工自动化技术发展中应用最为广泛的方法之一。本文主要以10000mw超临界机组风烟系统为例，介绍了APS系统在机组改造中的应用，以及探讨了APS系统的组成和APS系统的控制策略设计，并重点探讨了APS技术在10000MW机组dcs改造中的技术问题。

【关键词】机组自启停控制系统；控制策略设计；功能组设计；闭合控制回路接口设计

作为保证锅炉燃烧安全顺利进行的基本系统，风烟系统在这其中发挥着极其关键的作用。在锅炉燃烧过程中，风烟系统起到的基本作用包括：为锅炉提供适度的风量；促进炉内燃料的充分燃烧；保证炉膛负压在规定的安全范围内；将燃烧后经处理过的废气拍向大气。除此之外，伴随着DCS控制系统的快速发展，DCS控制系统在火电机组中的应用也变得日益娴熟。虽然有DCD控制系统可以在一定程度上提高工作效率，但如何进一步在现有经济和科技条件基础上，提高运行经济性。增强电力企业的市场竞争能力，一直是电力企业发展的方向和需要不断改进的方面。机组自动启停控制系统（Automatic Plant Start-up and Shutdown System，简称APS）成为目前可以提高自动化水平较为有效的方法而受到电力等企业的高度重视。

APS系统可以实现自动化的控制机组的启动和停止，其在实际应用中的优势主要体现在可以增强机组开启和停止的准确性和规范性，并且可以减轻工作人员的工作强度，提高工作效率。本文主要以10000MW超临界机组风烟系统为例，介绍了APS系统在机组改造中的应用，以及探讨了APS系统的组成和APS系统的控制策略设计，并重点探讨了APS技术在10000MW机组DCS改造中的技术问题。

一、APS系统的构成

（一）APS系统的硬件配置 由于APS系统的工作涉及到很多仪器设备的开启和停止的自动控制，但仅为了能使APS系统在实际工作中发挥作用，设计一个单独的控制器是不现实的。为了解决这个问题，同时又能够降低经济成本，通常将APS控制功能分散在顺序控制系统中，这样做的主要目的是既可以确保APS的安全运行，也可以为APS所有功能正常稳定运行提供良好环境。

（二）APS系统软件结构 采用分级控制可以有效的提高设计、组态和调试的工作效率，而且其在实际的应用中还具有较强的灵活性，有利于设备运行后期的管理和维护工作。因此，在实际的功能设计中，在APS系统中通常采用分级控制结构。首先，利用设备级控制实现独立的设备开启和停止阶段；其次，通过功能组级联系设备完成单个系统的开启和停止；最后，通过机组级协调功能组级，独立组级设备和控制系统，进而实现对整个机组的开启和停止的自动化控制。

二、控制策略设计

（一）顺序控制设计 根据风烟系统在实际运行中的状态，在顺序控制功能的设计中通常采用分级控制结构。通过采用分级控制系统，操作人员可以简单的对某一台引风机电机或阀门等，分别完成设备级的控制，进而实现设备的独立性操控。首先，设备级；作为顺序控制的执行层，同样也是组成顺序控制的基础元素。其功能是对具体设备进行有效控制，同时在信号接收完成后对设备进行保护。其次，单元级；构成单元级的主要包括辅机设备和与之相应的其他设备，例如阀门等。通常依据实际情况来设计单元级，按照特定的工艺流程顺序逐渐实现设备的开启和停止等控制。再次，功能组级；作为整个风烟系统的最高控制层，在整个系统中起着全面监管的作用，并且可以根据风烟组实际运行中开启和关闭过程中的不同需要，向风烟系统的每一个子系统发出控制命令，并及时做出适当调整，以确保风烟系统正常运行。

（二）功能组通用设计 首先，按照事先设定好的操作顺序逐渐实现设备的开启和停止的控制。每一个步骤的控制命令可以同时发送给一个或多个设备，在操作全部完成后，通常会出现两种情况：一是相应状态反馈满足该步完成要求，继续进行下一步；二是在该步骤在上步完成时就已完成，则直接跳转到下一步。其次，功能组在启动方式上可以分为两种：自动触发和手动执行。这两种模式可以在适当条件下进行切换。但是，需要注意的是无论采用哪种开启方式，都必须在满足功能组所允许的范围内进行。再次，对设备故障进行实时的监视和处理；如果在运行中设备中出现故障时，功能组则会自动中断设备的运行，同时还可以启动设备的保护动作。只有当设备故障给予解决时，功能组才会继续执行下一步。最后，功能组还拥有一些方便机组级控制的操作。

（三）闭合控制回路接口设计 在顺序控制的基础上，才能实现整个控制过程的完全自动化，但是在实际中，顺序控制和过程控制有着本质的区别。因此，为了能够保证全程的自动化就需要两种不同的控制方式对这两个控制进行合理的链接。通常，除了必须的手动设计外，还需要自动备用和自动调节两种方式。

三、APS技术在10000MW机组DCS改造中的技术

以风烟系统为例。风烟系统通过控制功能组来实现设备的开启和停止。功能组的内容主要是由风烟系统主组、送风机子组和引风机子组等组成。而这其中风烟系统主组是由启动某侧引风机子组（包括启动引风机油系统设备级控制、引风机顶轴油系统设备级控制等），确认第2台引风机进口调节挡板、出口隔离挡板关，自动设置炉膛压力定值，投入引风机控制自动，确认炉膛负压正常，自动设置炉膛总风量，投入送风机控制自动以及投入暖风器设备级控制等部分组成。

风烟系统功能组之间的联系以及实现功能的原理：

标注：T：切换功能块；RATE：速率限制功能块；SUM：加法器；H/L：高低限制功能块

参考文献

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