摘要：近几年，随着火力发电厂机组容量的增大，运行参数的不断提高，发电机组的设备数量也越来越多，对控制系统提出了越来越高的要求。对机组的经济安全稳定运行也提出跟高的要求。同时国产机组主辅机可控性也不断提高，机组自启停控制功能越来越得到重视，为了提高机组启停阶段操作的正确性及规范性，减轻运行人员工作强度，缩短机组启停时间，从整体上提升机组自动化水平，一些大容量国产机组开始尝试实现机组自启停功能。某电厂是国家重点项目，为了提升机组的自动化水平，减轻运行人员操作强度，对某电厂实现一键启停进行可行性研究。
关键词：一键启停；断点；可行性
1 一键启停控制系统介绍
机组一键启停控制系统(即Automatic Power Plant Startup and Shutdown System，简称APS)[1]，按照设计顺序、时间和各子系统运行情况，通过条件与逻辑判断，自动发出对各设备/系统的启、停指令[2]，并由模拟量自动调节控制系统（简称MCS）、炉膛安全监视系统（简称FSSS）、机组协调控制系统（简称CCS）、汽机数字电液调节系统（简称DEH）、给水泵汽轮机调节系统（简称MEH）、汽机旁路控制系统（简称BPC）、机组顺序控制系统（简称SCS）、燃烧器负荷控制系统、全程给水控制系统及其它控制系统来协调完成，以最终实现整个发电机组的自动启停[3]。
实现机组的一键启停要通过一个循序渐进的过程来实现。APS 系统的总体结构采用分层金字塔形结构，如图2-1 所示，总体上分四层，即机组控制级、功能组控制级、功能子组控制级和设备控制级。APS 系统是最顶层的机组控制级，是一键启停控制的管理核心，它根据工艺系统和设备运行情况，向功能组及功能子组发出启、停指令[6]。功能组控制级主要完成对功能子组和设备的控制。功能组控制级把各子系统内的设备有效地组织到一起，减少机组控制级的压力，减少 DCS 网络的通讯数据量，提升机组的自动化水平。采用分层控制方式，每个层级的界限分明、任务明确，同时四个层级之间联系紧密可靠。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APS 系统作为机组控制级统筹全厂控制的压力，简化了控制系统的设计。
一键启停系统逻辑结构设计可分为三层，第一层为一键启停操作管理逻辑（机组级顺控）；第二层为步进程序；第三层为各断点控制的系统功能组、设备级功能组、或者单个设备，也就是断点步序。
一键启停系统总体构架决定了一键启停系统启动的操作控制模式，各控制系统根据这个架构开展设计工作，保证各控制系统的逻辑功能满足一键启停系统的启、停要求。
2 某机组设备概况
某电厂装机容量为2*600MW国产超临界纯凝式燃煤发电机组，其三大主机均为哈电集团制造供货。机组设置两级旁路系统，控制系统采用国电智深DCS系统，其概况如下：
2.1 锅炉及相关附属系统
锅炉是哈尔滨锅炉厂有限责任公司引进英国三井巴布科克能源公司（MB）的技术进行设计、制造的。锅炉型号为HG-1950/25.4-YM3，为单炉膛、平衡通风、固态排渣、全钢架、全悬吊结构、π型布置、一次中间再热、超临界压力变压运行带内置式再循环泵启动系统的本生式（Benson）直流锅炉，锅炉岛为紧身密封布置。
2.2 汽轮机及相关附属系统
汽轮机为哈汽制造的超临界、一次中间再热、单轴、三缸、四排汽、反动凝汽式汽轮机。采用数字式电液调节系统。机组可分别在冷态、温态、热态和极热态等工况下启动，并可以在定压或定-滑-定压的任意一种方式下运行。采用定-滑-定运行方式时，滑压运行范围为30%-90%BMCR。设有三级高压加热器、一台除氧器、四台全容量低压加热器、一台全容量轴封加热器。一台30%容量的电动给水泵，两台50%容量汽动给水泵。系统采用2×100%容量的凝结水泵，一用一备，并配置一台变频装置。系统内设二台100%容量的闭式循环冷却水泵，其中一台配置变频装置，一台工频备用，两台100%的管式闭式循环冷却水热交换器。凝汽器真空系统设水环式真空泵。开式循环水系统单机设2 台循泵，两机设联络管。
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2.3机组控制系统
单元机组控制系统采用了DCS控制，单元机组电气设备均进入机组DCS 中实现顺序控制和实时监视，常规DCS 系统包括模拟量控制系统（MCS），数据采集系统（DAS），顺控系统（SCS）、锅炉炉膛安全监控系统（FSSS）、顺序控制(SCS，包括锅炉、汽机、发变组及厂用电的顺序控制)、锅炉吹灰控制(SBC)、烟气脱硝控制(SCR)、小机MEH系统、小机METS系统、汽机旁路控制(TBC)以及仪用空压机/循泵控制；DEH 系统包括：DEH系统、ETS 系统、汽机油系统、发电机的氢油水系统、汽机抽汽逆止门、发电机温度监视。
3 一键启停体系断点分析
一方面受限于国内火电机组的整体控制水平和运行管理水平的制约，另一方面由于国产机组的一键启停的整体设计经验不足及设备自动化整体整合程度不高等因素的制约，国内超超临界百万机组APS 系统设计尚未实现完全没有断点的一键启停功能。因此对于火电机组来说，根据国内外成功的例子，设计机组一键启停时，采用断点设计方式较为理想。
3.1 一键启停系统启动断点设置
一键启停系统启动断点及各断点主要完成的功能如下：
(1) 锅炉上水准备断点
(2) 锅炉上水清洗断点；
(3) 锅炉点火及升温断点
(4) 汽轮机冲转断点
(5) 机组并网断点
(6) 升负荷断点
3.2 一键启停系统停机断点设置
(1) 降负荷断点
(2) 机组解列断点
(3) 机组停运断点
综上：某电厂要推行一键启停，必须具备以下条件:
1)应通过一键启停项目完善现场一次设备，对目前可靠性不是很高以及故障率较高的一次设备含电气、机务、热控等，均全面排查进行更换和完善处理。
2)完善某电厂的MCS逻辑及相关策略，以将来具备与一键启停的衔接。
3)一键启停的功能不能追求功能大而全、过度理想化均是不切合实际的，某电厂PS设计应从实际出发，应结合本厂实际情况设计好自己的机组启停断点，逐步完善底层功能组。
4)一键启停设计应充分考虑预留备用人工干预功能，以免一键启停故障或机组紧急状况时可以保障机组能够正常启动或停止。
5)某电厂一键启停工作应邀请国内对一键启停改造有成功经验和成熟技术的专业科研部门，进行指导、论证和实施。
推行并实现机组的一键启停功能，对于该厂来说应该制定一个切实可行的计划，循序渐进的推行，有先有后有主有次逐步进行。在保证机组安全的基础上，实现一键启停。
参考文献：
[1] 潘凤萍.火力发电机组自启停控制技术及应用[M].科学出版社，北京 2011 年
[2] 潘凤萍，陈世和，张红福，孙叶柱，孙伟鹏.1000MW 超超临界机组自启停控制系统总体方案设计与应用 [J].中国电力，2009 年10 期
[3] 陈世和，朱亚清，潘凤萍.1000MW 超超临界机组自启停控制技术 [J].南方电网技术，2010 年04 期
[4] 潘凤萍，陈世和.自启停控制系统在600MW 国产机组上的应用 [J].广东电力，2008 年12 期
[5] 张红福，潘凤萍，罗嘉，朱亚清，李锋.自启停系统人机接口界面设计与研究[J].广东电力，2009 年11 期
[6] 冯偶根，张建江，曹阳.西门子9F 联合循环机组自启停功能的应用[J].浙江电力，2010 年02 期
[7] 曾文南，桑永福.机组自启停系统的逻辑设计分析[J] .热力发电，2012 年06 期
[8] 李亚秋. 简论辽宁东方350 MW电厂APS的可行l生[J]. 能源研究与管理，2015 年02 期
[9] 於晓博，大型火电机组一键启停方案设计研究[M].北京，2017年
论文作者:郭佳玉
论文发表刊物:《电力设备》2018年第19期
论文发表时间:2018/10/14
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