CN108536110B - 一种辅机单列机组的自启停控制系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种辅机单列机组的自启停控制系统，包括辅机单列机组和DCS控制系统，所述DCS控制系统与辅机单列机组连接控制，所述DCS控制系统包括模拟量自动控制系统、协调控制系统、锅炉炉膛安全监视系统、汽轮机数字电液调节系统、锅炉给水泵小汽机调节系统、汽轮机旁路控制系统、机组顺序控制系统、给水全程控制系统、燃烧器负荷控制系统、电气控制系和电压自动调节系统，本发明中实现APS功能对减轻运行人员的操作强度和工作压力，提高了设备运行经济性，本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守运行规程，可以最大限度的避免运行人员误操作，确保机组安全稳定运行有着重要的意义。
Description
技术领域
本发明涉及热工自动控制领域，具体是一种辅机单列机组的自启停控制系统。
背景技术
机组自启停控制系统简称APS，是机组自动启动和停运的控制中心，它按规定好的程序向各个系统/设备发出的启动或停运命令，机组自启停控制系统基于机组DCS控制系统，在机组启停阶段起到机组控制中心的作用，是各个设备的“总调度”，它首先通过断点将启停过程分成若干个节点，然后在每个节点通过各功能（子）组对设备发出控制指令或者协调其他控制系统作出预定操作，自启停控制系统贯穿了顶层控制到最终底层设备，从而形成了一个完善的控制网格，来完成生产加工，但是现有的机组在操作过程中，使用者往往会发生误操作，导致设备发生故障，本领域技术人员提供了一种辅机单列机组的自启停控制系统，以解决上述背景技术中提出的问题。
发明内容
本发明的目的在于提供一种辅机单列机组的自启停控制系统，以解决上述背景技术中提出的问题。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：
一种辅机单列机组的自启停控制系统，包括辅机单列机组和DCS控制系统，所述DCS控制系统与辅机单列机组连接控制，所述DCS控制系统包括模拟量自动控制系统、协调控制系统、锅炉炉膛安全监视系统、汽轮机数字电液调节系统、锅炉给水泵小汽机调节系统、汽轮机旁路控制系统、机组顺序控制系统、给水全程控制系统、燃烧器负荷控制系统、电气控制系和电压自动调节系统；所述模拟量自动控制系统用于检测辅机单列机组的模拟量与原设定的数值进行比较，然后发出控制信号对辅机单列机组进行控制，使得辅机单列机组的模拟量达到预设范围；所述锅炉炉膛安全监视系统用于检测辅机单列机组的锅炉的安全情况，然后把检测数值传给协调控制系统；所述汽轮机数字电液调节系统用于调节辅机单列机组的汽轮机的电液；所述锅炉给水泵小汽机调节系统用于控制辅机单列机组的锅炉给水；所述汽轮机旁路控制系统用于控制辅机单列机组的汽轮机；所述机组顺序控制系统用于组合排列辅机单列机组各个机组的启动顺序，并把控制信号传给辅机单列机组；所述给水全程控制系统用于给辅机单列机组进行供水调控；所述燃烧器负荷控制系统用于检测辅机单列机组的燃烧器的负荷大小，并把检测信号传给协调控制系统；所述电气控制系用于控制辅机单列机组的电器开关；所述电压自动调节系统用于检测辅机单列机组的输出电压，并输出控制信号进行对辅机单列机组进行控制，调节输出电压。
进一步地，所述辅机单列机组启动控制分为冷态、温态、热态、极热态四种模式，机组冷态、温态时启动过程设置6个阶段，分别为：机组启动准备阶段、冷态冲洗及真空建立阶段、锅炉点火及升温阶段、汽机冲转阶段、机组并网阶段、升负荷阶段；机组热态、极热态时启动过程3个阶段，分别是汽机冲转阶段、机组并网阶段、升负荷阶段；辅机单列机组停止过程设置3个阶段，分别为: 降负荷阶段、机组解列阶段、机组停运阶段；只有在前一阶段完成的条件下，通过所提供的按钮确认启动下一阶段，辅机单列机组才会开始下一执行阶段，在每一阶段的执行过程中，均设计有启动、暂停和复位按钮功能。
进一步地，所述辅机单列机组采用断点控制方式，将辅机单列机组启动过程根据既定的控制策略分为若干个阶段来完成，每个阶段的执行均需人为确认才能开始。
进一步地，所述辅机单列机组的给水泵、引风机、送风机、一次风机均为100%容量单辅机配置。
进一步地，所述风烟功能组包括风道、引风机和送风机，风道共设置有两个，两个风道的内部分别安装有引风机和送风机。
进一步地，所述给水功能组包括水箱、给水泵和给水管，水箱的内部安装有给水泵，给水泵的出水端设置有给水管。
进一步地，所述辅机单列机组采用金字塔形结构，共设置有三层：第一层为辅机单列机组总控操作管理层，用于选择和判断辅机单列机组是否投入，选择启动模式还是停止模式，选择哪个断点及判断该断点允许进行条件是否成立；第二层为功能组管理层，包括输入信号和输出信号；第三层为功能子组管理层，用于按照预定的操作顺序逐一实现设备的启停和控制，执行过程中，功能组显示操作顺序、设备状态、当前步号、执行时间和功能组控制方式信息。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：燃煤发电机组辅机单列配置的设计方案在提高设备运行经济性、节省投资方面有着较大的优势，随着技术及辅机制造水平的提高，辅机的可用率越来越高，为机组采用辅机单列布置提供了技术支撑，为提高机组运行经济性，节省投资提供了新的途径，辅机单列布置的机组实现APS功能目前还没有先例，实现APS功能对减轻运行人员的操作强度和工作压力，本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守运行规程，可以最大限度的避免运行人员误操作，确保机组安全稳定运行有着重要的意义。
附图说明
图1为一种辅机单列机组的自启停控制系统的结构示意图。
图2为一种辅机单列机组的自启停控制系统的辅机单列机组APS设计图。
图3为一种辅机单列机组的自启停控制系统的风烟功能和给水功能结构示意图。
图4为一种辅机单列机组的自启停控制系统APS控制系统总体结构的结构示意图。
具体实施方式
请参阅图1～4，本发明实施例中，一种辅机单列机组的自启停控制系统，包括模拟量自动控制系统（MCS）、协调控制系统（CCS）、锅炉炉膛安全监视系统（FSSS）、汽轮机数字电液调节系统（DEH）、锅炉给水泵小汽机调节系统（MEH）、汽轮机旁路控制系统（BPC）、机组顺序控制系统（SCS）、给水全程控制系统、燃烧器负荷控制系统及其它控制系统（如电气控制系统ECS、电压自动调节系统AVR等）。
辅机单列机组APS的设计采用金字塔形结构，该控制方式共设置有三层：第一层为APS总控操作管理层，其作用为选择和判断APS是否投入，是选择启动模式还是停止模式，选择哪个断点及判断该断点允许进行条件是否成立；第二层为功能组管理层，其逻辑设计包括输入信号和输出信号，比如风烟功能组和给水功能组等；第三层为功能子组管理层，是APS的构成核心内容，即按照预定的操作顺序逐一实现设备的启停和控制，执行过程中，功能组显示操作顺序、设备状态、当前步号、执行时间、功能组控制方式等信息，该设计便于运行人员监视执行情况。
辅机单列机组APS采用断点控制方式，断点方式是将APS启动过程根据既定的控制策略分为若干个阶段来完成，每个阶段的执行均需人为确认才能开始，该断点控制方式，各阶段既相互联系又相互独立，只要条件满足，各阶段均可独立执行，该设计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。
辅机单列机组的给水泵、引风机、送风机、一次风机均为100%容量单辅机配置，辅机单列机组自启停控制系统的启动过程中，无并风机、并泵的控制过程，控制逻辑简单可靠，启动步序相对较少，该设计有利于顺利完成启动过程。
风烟功能组包括风道、引风机和送风机，风道共设置有两个，两个风道的内部分别安装有引风机和送风机。
给水功能组包括水箱、给水泵和给水管，水箱的内部安装有给水泵，给水泵的出水端设置有给水管。
辅机单列机组APS基于机组DCS控制系统来实现其功能，通过规范统一的接口与DCS的底层系统进行无缝连接。这些底层系统包括：模拟量自动控制系统（MCS）、协调控制系统（CCS）、锅炉炉膛安全监视系统（FSSS）、汽轮机数字电液调节系统（DEH）、锅炉给水泵小汽机调节系统（MEH）、汽轮机旁路控制系统（BPC）、机组顺序控制系统（SCS）、电气控制系统（ECS）等。
辅机单列机组APS启动过程起点从机组启动准备阶段的启动循环水系统开始，依次或并行启动各辅助系统。在给水全程自动控制中，APS与MEH、SCS等系统相互协调，自动完成单台小汽轮机的启动、锅炉上水、小汽轮机汽源切换、给水主旁路切换等，以满足全程给水自动控制功能。在风烟系统启动过程中，APS调用风烟功能组，依次完成单台引风机、送风机、一次风机的启动，并通过与MCS系统的配合投入炉膛压力、送风风量、一次风压力的自动调节。其他系统的启动过程不一一列举，启动过程的终点至机组带175MW负荷，投入给煤机自动管理系统，设定350MW负荷，退出自启停控制启动模式。APS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。启动过程的第6个阶段完成后，机组的启动已完成，机组负荷由CCS系统控制，APS退出。机组负荷升至操作员的设定值或由电网调度（AGC）给出的设定值方式，协调控制系统（CCS）根据负荷指令要求自动地启动给煤机系统，适应不同的负荷要求。
机组自启停控制系统由以下系统协调完成：模拟量自动控制系统（MCS）、协调控制系统（CCS）、锅炉炉膛安全监视系统（FSSS）、汽轮机数字电液调节系统（DEH）、锅炉给水泵小汽机调节系统（MEH）、汽轮机旁路控制系统（BPC）、机组顺序控制系统（SCS）、给水全程控制系统、燃烧器负荷控制系统及其它控制系统（如电气控制系统ECS、电压自动调节系统AVR等），以最终实现发电机组的自动启动或自动停运。
燃煤发电机组辅机单列配置的设计方案在提高设备运行经济性、节省投资方面有着较大的优势。随着技术及辅机制造水平的提高，辅机的可用率越来越高，为机组采用辅机单列布置提供了技术支撑，为提高机组运行经济性，节省投资提供了新的途径。辅机单列布置的机组实现APS功能目前还没有先例，实现APS功能对减轻运行人员的操作强度和工作压力，减少误操作，确保机组安全稳定运行有着重要的意义。
本发明的工作原理是：首先，辅机单列机组APS启动过程起点从机组启动准备阶段的启动循环水系统开始，依次或并行启动各辅助系统，在给水全程自动控制中，APS与MEH、SCS等系统相互协调，自动完成单台小汽轮机的启动、锅炉上水、小汽轮机汽源切换、给水主旁路切换等，以满足全程给水自动控制功能，在风烟系统启动过程中，APS调用风烟功能组，依次完成单台引风机、送风机、一次风机的启动，并通过与MCS系统的配合投入炉膛压力、送风风量、一次风压力的自动调节，其他系统的启动过程不一一列举，启动过程的终点至机组带175MW负荷，投入给煤机自动管理系统，设定350MW负荷，退出自启停控制启动模式，APS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，启动过程的第6个阶段完成后，机组的启动已完成，机组负荷由CCS系统控制，APS退出，机组负荷升至操作员的设定值或由电网调度（AGC）给出的设定值方式，协调控制系统（CCS）根据负荷指令要求自动地启动给煤机系统，适应不同的负荷要求。
Claims (1)
1.一种辅机单列机组的自启停控制系统，其特征在于，包括辅机单列机组和DCS控制系统，所述DCS控制系统与辅机单列机组连接控制，所述DCS控制系统包括模拟量自动控制系统、协调控制系统、锅炉炉膛安全监视系统、汽轮机数字电液调节系统、锅炉给水泵小汽机调节系统、汽轮机旁路控制系统、机组顺序控制系统、给水全程控制系统、燃烧器负荷控制系统、电气控制系统和电压自动调节系统；所述模拟量自动控制系统用于检测辅机单列机组的模拟量与原设定的数值进行比较，然后发出控制信号对辅机单列机组进行控制，使得辅机单列机组的模拟量达到预设范围；所述锅炉炉膛安全监视系统用于检测辅机单列机组的锅炉的安全情况，然后把检测数值传给协调控制系统；所述汽轮机数字电液调节系统用于调节辅机单列机组的汽轮机的电液；所述锅炉给水泵小汽机调节系统用于控制辅机单列机组的锅炉给水；所述汽轮机旁路控制系统用于控制辅机单列机组的汽轮机；所述机组顺序控制系统用于组合排列辅机单列机组各个机组的启动顺序，并把控制信号传给辅机单列机组；所述给水全程控制系统用于给辅机单列机组进行供水调控；所述燃烧器负荷控制系统用于检测辅机单列机组的燃烧器的负荷大小，并把检测信号传给协调控制系统；所述电气控制系统用于控制辅机单列机组的电器开关；所述电压自动调节系统用于检测辅机单列机组的输出电压，并输出控制信号进行对辅机单列机组进行控制，调节输出电压；
所述辅机单列机组启动控制分为冷态、温态、热态、极热态四种模式，机组冷态、温态时启动过程设置6个阶段，分别为：机组启动准备阶段、冷态冲洗及真空建立阶段、锅炉点火及升温阶段、汽机冲转阶段、机组并网阶段、升负荷阶段；机组热态、极热态时启动过程3个阶段，分别是汽机冲转阶段、机组并网阶段、升负荷阶段；辅机单列机组停止过程设置3个阶段，分别为:降负荷阶段、机组解列阶段、机组停运阶段；只有在前一阶段完成的条件下，通过所提供的按钮确认启动下一阶段，辅机单列机组才会开始下一执行阶段，在每一阶段的执行过程中，均设计有启动、暂停和复位按钮功能；
所述辅机单列机组采用断点控制方式，将辅机单列机组启动过程根据既定的控制策略分为若干个阶段来完成，每个阶段的执行均需人为确认才能开始；
所述辅机单列机组的给水泵、引风机、送风机、一次风机均为100％容量单辅机配置；
风烟功能组包括风道、引风机和送风机，风道共设置有两个，两个风道的内部分别安装有引风机和送风机；
所述辅机单列机组采用金字塔形结构，共设置有三层：第一层为辅机单列机组总控操作管理层，用于选择和判断辅机单列机组是否投入，选择启动模式还是停止模式，选择哪个断点及判断该断点允许进行条件是否成立；第二层为功能组管理层，包括输入信号和输出信号；第三层为功能子组管理层，用于按照预定的操作顺序逐一实现设备的启停和控制，执行过程中，功能组显示操作顺序、设备状态、当前步号、执行时间和功能组控制方式信息；
给水功能组包括水箱、给水泵和给水管，水箱的内部安装有给水泵，给水泵的出水端设置有给水管；
辅机单列机组启动过程起点从机组启动准备阶段的启动循环水系统开始，依次或并行启动各辅助系统，在给水全程自动控制中，辅机单列机组与锅炉给水泵小汽机调节系统、机组顺序控制系统相互协调，自动完成单台小汽轮机的启动、锅炉上水、小汽轮机汽源切换、给水主旁路切换，以满足全程给水自动控制功能，在风烟系统启动过程中，辅机单列机组调用风烟功能组，依次完成单台引风机、送风机、一次风机的启动，并通过与模拟量自动控制系统的配合投入炉膛压力、送风风量、一次风压力的自动调节，启动过程的第6个阶段完成后，机组的启动已完成，机组负荷由协调控制系统控制，辅机单列机组退出，机组负荷升至操作员的设定值或由电网调度给出的设定值方式，协调控制系统根据负荷指令要求自动地启动给煤机系统，适应不同的负荷要求。
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