CN113970890A - 一种基于数字仿真的火电机组自启停系统及其开发方法 - Google Patents

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CN113970890A CN202111327587.3A CN202111327587A CN113970890A CN 113970890 A CN113970890 A CN 113970890A CN 202111327587 A CN202111327587 A CN 202111327587A CN 113970890 A CN113970890 A CN 113970890A
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程俊杰
徐义巍
刘炜
师开革
李彦军
侯吉民
李阳
马丽媛
谢晔
高巨贤
康美娜
王海
晁俊凯
闫培耘
陶鑫
韩传军
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Ningxia Jingneng Ningdong Electric Power Co ltd
Beijing Jingneng Power Co Ltd
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Ningxia Jingneng Ningdong Electric Power Co ltd
Beijing Jingneng Power Co Ltd
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Abstract

一种基于数字仿真的火电机组自启停系统及其开发方法。包括一套火电机组的数字仿真平台，所述仿真平台包括设置于统一局域网中的模型站、教练员站、工程师站、操纵员站、虚拟控制器站；所述仿真平台用于模拟出火电机组运行过程中的各种工况，用于自启停系统的开发、调试以及使用培训。通过基于嵌入式仿真系统的控制策略优化，可以不限于机组是否运行、不限于工况条件是否许可，快速完成控制策略的优化和开发，快速进行模拟试验，反复进行迭代优化，尽可能保证控制策略符合现场工况实际，符合机组设备特性，大幅提高机组控制水平，提高机组控制系统性能。

Description

一种基于数字仿真的火电机组自启停系统及其开发方法
技术领域
本发明属于火电机组控制领域，具体涉及一种基于数字仿真的火电机组自启停系统及其开发方法。
背景技术
新建机组大多要求配置机组自启停系统，部分已投运机组也利用机组检修、改造时机，对机组控制系统进行改造，开发和引进了机组自启停系统，但目前国内火电机组自启停系统可用性较差，利用率较低，在很多电厂形同虚设，实际启机过程中，运行人员很少使用，个别电厂的APS系统未经充分调试，仓促投运，甚至出现指令信号连接错误，导致机组非停的后果，上述情况的出现，主要原因有：
(1)开发试运时间不足
技改机组可用于逻辑修改的时间不足，技改周期一般不超过三月，全部系统停运时间不超过两个月，减去机组各项试验占用的时间，真正可用于机组自启停系统开发的时间较短；新建机组虽有较长的建设周期，但在建设前期，主要开展基础建设，受控设备尚未安装调试，底层控制逻辑不存在，构筑于底层控制逻辑之上的机组自启停系统更是无从谈起，机组建设后期可开展系统开发和逻辑组态工作，但试运时机不足。自启停系统需控制机组绝大多数设备，逻辑修改量极大，难免出现各种错误，另外控制方式本身是一个不断调整、不断优化的过程，试图通过少数几次优化和调整来实现自启停系统的完美运行，这种想法本身不切合实际。
(2)逻辑下装限制
火电机组的控制是一个庞大精密的控制系统，时时刻刻进行着毫秒级的闭环控制，个别子系统的控制周期达到了20毫秒级的精度，机组运行期间在线下装会打断闭环运算程序，存在极大的安全隐患，另外火电厂管理规范明确规定，机组运行期间，不能随意对DCS控制器进行下装，必须下装时，要做好相应安全措施，并报总工程师批准。受限于上述原因，机组运行期间难以进行大范围的逻辑下装，导致机组自启停系统的开发进度缓慢，即使排除困难完成了个别逻辑的下装工作，由于机组参数相互影响，控制系统相互耦合，并且受机组工况和负荷情况影响，难以取得最优的调试效果，而且调试周期极长，在调试过程中，如果出现需要改变控制策略的情况，则又必须等待机组停运时机，上述种种原因导致机组自启停系统的开发、调试工作阻碍重重，推进困难。
发明内容
为了解决上述问题，本发明提供了一种新的技术方案，
一种基于数字仿真的火电机组自启停系统，其特征在于，所述系统采用四级控制，包括：设备控制级、功能子组控制级、功能组控制级以及机组控制级；
所述功能组控制级的启动设置有七个断点，并且在前一断点完成的条件下，通过所提供的按钮确认启动下一断点，所述七个断点包括：机组启动准备断点、锅炉上水断点、锅炉冲洗断点、锅炉点火及升温断点、汽轮机冲转断点、机组并网断点、升负荷断点；
每个断点下设置有功能子组控制级；
其中，所述机组启动准备断点包含：闭冷水系统启动、凝汽器上水冲洗、辅机循环水系统启动、循环水系统启动、空冷系统、润滑油系统、汽机润滑油系统、排烟风机、顶轴油泵系统启动、EH油系统启动、发电机密封油系统启动、发电机充氢、发电机定冷水系统启动、主机盘车投入、辅汽系统启动、排渣系统启动；
所述锅炉上水准备断点包含：凝结水系统启动、除氧器上水、给水管道注水、轴封、抽真空、电泵/汽泵启动、除氧器加热；
所述锅炉上水冲洗断点包含：锅炉上水、炉水泵动态清洗、冷态循环清洗；
所述锅炉点火升温断点包含：风烟系统启动、启动火检冷却风机、等离子系统准备、制粉系统准备、空预器吹灰、磨煤机暖磨、磨煤机启动；
所述汽机冲转断点包含：在DEH侧完成；
所述机组并网断点包含：并网功能组；
所述功能组控制级的停止设置有2个断点，分别为降负荷断点和机组解列断点。
进一步地，各个断点启动的条件如下,
a.机组启动准备断点启动允许条件，
确认将凝补水系统检查卡、闭冷水系统检查卡、循环水系统检查卡、空冷系统检查卡、压缩空气系统检查卡、磨煤机油站检查卡、送/引/一次风机油站检查卡、引风机冷却风机检查卡、电泵油站/小机油站/旁路油站检查卡、润滑油系统/密封油系统/顶轴油系统检查卡、氢气系统检查卡、辅汽系统检查卡、除渣系统检查卡、定子冷却水系统检查卡、EH油系统启动前检查卡检查完毕；
b.锅炉上水准备断点功能组启动允许条件，
确认将凝结水系统检查卡、除氧器加热检查卡、低加系统水侧启动前检查卡、凝结水精处理系统启动前检查卡、加氨系统启动前检查卡、高加水侧系统检查卡、高加汽侧系统检查卡、锅炉汽水系统启动阀门检查卡、轴封系统检查卡、抽真空系统检查卡、给水系统启动前检查卡、BCP暖泵启动前检查卡检查完毕；
c.锅炉上水冲洗断点功能组启动允许条件,
锅炉汽水检查卡执行完毕，除氧器水位>2000mm且凝泵启动功能组已完成，除氧器水质合格，除氧器加热功能组已完成，高加进出口电动门或高加旁路电动门开启，汽前泵入口水温与螺旋水冷壁平均壁温差≤30℃，已选择快速/慢速上水，锅炉排空门开启功能组执行完毕或汽水分离器压力>0.2MPa，锅炉疏水门开启功能组执行完毕或汽水分离器压力>0.2MPa，汽轮机缸体疏水功能组已完成；
d.锅炉点火升温断点启动允许条件，
锅炉风烟系统检查卡、密封风机检查卡、空预器检查卡、磨煤机消防蒸汽检查卡、三大风机油站检查卡、等离子点火装置检查卡、制粉系统启动前检查卡、电除尘投运检查卡、除灰系统检查卡、汽轮机疏水系统启动前检查卡、锅炉吹灰系统检查卡、脱硫及脱硝烟气系统检查卡、汽水系统取样检查卡、主机真空轴封检查卡、旁路系统检查卡，检查完毕；
省煤器入口流量大于23％BMCR；火检冷却风机处于远方控制；等离子点火装置系统电源正常；风烟系统已选择或风烟系统已完成；机炉压缩空气压力满足；除氧器水位调阀、给水旁路调节阀在自动；脱硫系统备妥；锅炉点火升温断点未完成；锅炉点火升温断点已选择；机组启动准备断点已完成；锅炉冲洗断点完成；
e.汽机冲转断点启动允许条件,
盘车系统投运，连续盘车时间≥4h，确认汽水品质化验合格，真空系统投运，高低压疏水开启，高中压缸上下温差合格，氢系统投运，汽轮机保护投入，汽轮机润滑油压力正常，汽轮机润滑油温度正常，汽轮机润滑油油箱油位正常，EH油压力正常，EH油温度正常，任一台定子冷却水泵运行，定子冷却水流量正常，定子冷却水泵出口压力正常，锅炉点火升温断点已完成，锅炉点火升温断点已完成；
f.机组并网断点启动允许条件,
机组并网前系统检查卡、高加汽侧系统检查完毕，机组未并网，任一台定子冷却水泵运行，汽机冲转断点已完成，机组并网断点未完成，机组并网断点已选择；
g.升负荷断点启动允许条件，
制粉系统启动前检查卡、高压加热器汽侧系统检查卡检查完毕，自启停系统启动模式投入，机组并网断点已完成，DEH允许CCS自动。
一种基于数字仿真的火电机组自启停系统的开发方法，其特征在于，包括一套火电机组的数字仿真平台，所述仿真平台包括设置于统一局域网中的模型站、教练员站、工程师站、操纵员站、虚拟控制器站；
所述仿真平台用于模拟出火电机组运行过程中的各种工况，用于自启停系统的开发、调试以及使用培训。
进一步地，自启停系统与所述仿真平台设置有数据传输接口，仿真平台将模拟数据通过所述数据传输接口传输至所述自启停系统。
进一步地，所述虚拟控制器接入仿真模型数据库，所述仿真模型数据库包括锅炉仿真、汽机仿真、电气仿真。
本发明的有益效果为：嵌入式数字仿真系统与机组自启停系统结合开发的方式，是仿真技术发展和智慧电厂建设需求相结合的产物，消除了自启停系统开发面临的固有难题，以极高的效率和极大的可靠性，把发电机组自启停系统的开发工作推进到了实用的阶段，以西北电网某厂为例，从计划实施到系统投运，前后耗时仅仅半年，即可实现机组全程自动启动，运行效果良好，运行人员信赖，该方式的采用已成为了机组自启停系统开发、控制逻辑优化的利器，有力助推了智慧电厂建设的进程。
仿真系统给用户带来的经济效益和许多因素有关，比如培训教师的能力，用户接受程度，仿真逼真度，管理水平，学员特点，培训策略，培训时间以及预培训知识等。高精度仿真平台不但可以完成常规的仿真系统的培训功能，在此之上也对在线仿真和控制策略的验证与优化提供了手段，给电厂带来运行人员软实力的提高，从而为电厂带来间接效益。
本仿真平台的交付试用阶段，电厂已经先后组织了多次的运行人员上机考试，明显改善了目前电厂集控运行的培训效果，提高了运行人员的运行水平和事故应急处理能力，保障了机组的稳定安全运行，带来了潜在的经济和社会价值。
随着电网能源结构调整，新能源比重大幅增加，电网对火力发电机组的调节速率、调峰水平以及启停调峰频次等要求越来越高，要求机组具备快速启停、启停调峰的能力。通过机组自启停系统的开发，可以大幅缩短启机时间，规范启停机操作流程，减少能源消耗，按照每次启机减少8小时，每年机组启停8次计算，每年可节省启机时间64小时，按照平均小时消耗标煤20t，每吨800元计算，每小时节省燃油100L，每升燃油7元计算，共计节省燃料成本106.88万元，此外通过缩短机组启动时间，减少了设备运转，每年预计减少检修维护费用约20万元。综合计算，本项目年节约成本约127万元。
附图说明
图1本发明实施例的数字仿真平台网络架构示意图；
图2为本发明实施例的水箱算法模块；
图3为本发明实施例的开关型阀门算法模块；
图4为本发明实施例的调节型阀门算法模块；
图5为本发明实施例的进口边界模型算法模块；
图6为本发明实施例整体示意图。
具体实施方式
一种基于数字仿真的火电机组自启停系统及其开发方法，具体的实施步骤如下：
一.仿真平台硬件和网络架构设计
仿真平台根据现场数据控制器个数为34个，虚拟控制器每个主机可以携带最多20个控制器，所以至少需要2个虚拟控制器主机(VCH),另外模型运算需要在模型服务器及模型站上运算，另外高速网络需要一台网络交换机。
表1：系统硬件列表：
Figure BDA0003347771560000051
根据系统要求设计系统网络架构如图1所示，为一机一模，配置1台模型站、1台教练员站、1台工程师站、5台操纵员站、2台DCS虚拟控制器站用于系统维护、软件开发及日常培训。教练员站、工程师站均具有操作员站功能。其中：
(1)操作员站、工程师站、教练员站、就地操作站均由高性能计算机及其LCD(标准的21英寸液晶显示器)、键盘、鼠标，与运行机组相似。
(2)仿真主控室全部监视和操作设备与参考机组尽可能一致，其差异不影响培训效果。操作员站设备和仿真平台外设与仿真平台主计算机由高速数据接口连接。
(3)教练员站提供教练员控制仿真平台操作和监视受训者的能力，工程师站提供数据库维护(包括下载和备份系统软件)、工程师查询、修改系统组态等功能，用于仿真实际机组DCS、DEH系统的所有操作、监视功能。
仿真平台包括以下软件：
(1)机组模型软件：能连续、实时地仿真机组正常、非正常、紧急状态操作完整的过程，是全物理过程的数学模型，其逼真度和仿真范围应与机组控制系统一致。
(2)教练员站软件：提供方便教练员灵活控制仿真平台和监视受训人员操作，实现仿真功能的软件。
(3)支撑软件：支撑仿真平台开发机组模型的建模、调试、维护、修改(或更新)系统管理等功能，实现实时数据库管理和实时运行的软件。
(4)虚拟控制器：采用DCS虚拟控制器，从而实现实际机组DCS的所有功能。
(5)I/O通讯软件：用于整个仿真平台的网络管理的应用软件。
(6)计算机操作系统和其它应用软件。
二、仿真平台功能设计
1.教练员站功能设计
教练员站设计的主要功能包括：
(1).作为仿真平台培训控制中心
教练员通过LCD画面、键盘、鼠标等，控制仿真平台的启动、停止和工况的变化，实时情况下进行人—机信息传输，作为仿真平台培训控制中心的功能包括：
1)界面采用窗口、菜单方式。
2)能方便、灵活地监视学员的操作和活动。
3)教能对不同水平的学员选择和组合培训项目。
4)可访问数据库的任何数据项。
(2).具备的功能
1)画面选择
教练员站采用全视窗技术，可通过键盘/鼠标操作选择和操作任何显示画面，画面可以通过菜单方式索引选择，对于多页画面，具有向前向后翻页以及直接选页功能，并以窗口方式完成。
2)启动/停止
通过教练员站的控制键盘自动装入仿真程序(装入模型，并对仿真机进行初始化)，使计算机系统成为运行状态的仿真平台。
3)运行/冻结
通过功能键完成仿真平台的运行/冻结。当选择“冻结”时，仿真平台盘台上的任何操作不起作用；选择“运行”时，仿真平台将从冻结时的断点开始运行。重新选择初始状态或重新启动时，不受冻结限制。
4)快速与慢速
仿真平台通常在实时状态下运行，通过键盘命令可使仿真平台离开实时状态而改变运算速度。速度选择有快速、正常、慢速三种，并在LCD上显示。
正常速度：与实际机组的实际过程速度比1：1；
快速：快速项目可以由教练员自行选择，以满足实现是整个仿真过程快速还是部分项目快速，如汽水再循环、汽机暖机、锅炉升温升压、机组停机冷却、给水泵暖泵、负荷升降等，是否快速可根据实际分别选择。
慢速：整个仿真过程均可实现慢速。
快速与慢速功能选择，仅改变仿真平台模块运算速度，其它方面不受影响；当改变初始工况时，选择对象将自动恢复到正常运算速度。
5)初始状态选择(IC)
仿真平台初始条件资源空间至少100个。在这些资源空间中，教练员可以使用任何一个进行初始条件的存储。
当教练员存储初始条件后，初始条件显示信息立即更新，并记录当前的实际时间，同时允许教练员输入该初始条件的描述信息，但仿真平台的状态不变。
使用初始工况(状态点)选择功能，教练员可以装入模型的初始工况，从而设定模型的初始条件。
当教练员进行存储或装入操作时，在显示窗口中有明显标志，若出错时有错误信息提示，存储操时有存储是否继续进行的提示信息，确认进行后才能进行存储动作。
6)故障加入
故障仿真的控制是教练员的重要功能，全部故障均能从教练员站上灵活加入运行模型中，操作快捷简单，
为了使学员有机会学习到事故的现象，并提高事故应急处理能力，仿真平台设计有多个典型故障。这些故障均基于机理而设计，参数变化合理，现象逼真。
教练员可利用已有的单个故障组合成组故障，设置这些故障发生的时间先后或持续时间长短。
教练员可启动单个故障、多个故障或成组故障。每个故障可手动启动、通过自动计时器延迟启动或由于条件满足自启动。对于某些故障的严重程度，可由教练员根据需要进行设置。
教练员可随时撤销已加入的单个故障、多个故障或成组故障。撤销故障后，仿真机在故障撤销时的状态下继续运行。当装入新的初始条件时，仿真机自动清除所有加入的故障。
教练员能在培训过程中根据培训需要，修改模型参数以满足故障培训要求，当本次培训结束，系统对教练员修改模型参数生成的故障不予保存。
7)相关操作功能
快存：该功能用于初始条件的存储，允许在仿真机运行过程中任何时间点记录机组工况，将运行工况暂存或永久存储。
8)回退功能；回退功能是按选择时间间隔记录后写入一个磁盘文件，时间间隔可选择。培训过程中，教练员能停止训练并重新返回到已培训过程中的某一点，返回追踪时间可设置为数小时。另可结合DCS的历史趋势功能，找到想要回退的时间点，以进行过程回退和事故重演。
9)变量监视：运行过程中对运行变量在线监视，单个或成组显示在LCD窗口中。
可设置初始环境变量，主要包括：环境温度、燃煤热值,燃油热值等。
可保存和复位500(默认可修改)个工况。
10)检索菜单方式
仿真系统应为用户提供友好的人机交互界面，不需要教练员更多的计算机和编程知识，只要会使用鼠标和键盘，并熟悉电厂运行的过程，使用支撑系统提供的各种功能菜单，即可实现检索过程。允许开设多个窗口直接快速实现各种操作功能和存储。
11)趋势图功能
使用多种方式监视模型运行，至少包括过程量列表、棒图监视、雷达曲线、多窗口多曲线等过程量监视方式，并可构置所要监视的过程量。在线监视过程参量的名称、数值、趋势等其它相关信息，更新时间不大于1秒。
2、工程师站功能设计
完成仿真机系统中DCS软件的维护、调试、扩充、修改，具有以下功能：
(1)在线对控制策略进行建立、修改、调试、扩充
(2)工程师站可显示控制系统中的所有算法，并可访问所有算法的任何参量。
(3)控制系统文档，包括所有算法使用文档和算法定义信息文档，前者包括控制中所使用的所有算法的算法号、算法名、各算法的使用次数以及总共使用的算法个数。后者包括所有算法的定义信息，包括算法号、算法名、输入量个数、输出量个数、系数个数和所建模块占用模块页的个数。
(4)可以离线进行控制系统的组态、控制模块参数的修改等工作；能够做出机组在不同的运行工况下调节系统的动态试验；模拟或设置现场热控设备、控制回路、控制逻辑等所出现的各种故障，热控人员处理的效果与在#1机组上的操作保持一致，满足电厂专业人员在软件维护方面的培训要求。控制模型及所有调节参数、设定值、曲线都与#1机组DCS控制组态保持了一致。
(5)工程师站具备操作员站功能
3、操作员站功能设计
DCS系统和DEH系统的所有画面均可在操作员站LCD上显示，供运行人员对机组的运行工况进行监视和控制操作。
(1)操作员站的标准画面和用户组态画面上，汇集和显示有关的运行信息，运行人员据此可对机组的运行工况进行监视和控制操作仿真。
(2)DCS/DEH操作员站的所有功能在仿真范围之内，其基本功能包括：
监视功能：系统内每一个模拟量和数字量、显示并确认报警、显示操作指导、建立趋势画面并获得趋势信息、打印报表、控制驱动装置、自动和手动控制方式的选择、调整过程设定值和偏置等
实施操作和控制：虽然操作员站的使用各有分工，但任何显示和控制功能均能在任一操作员站上完成；调用任何LCD画面均能在1秒的时间内完全显示出来。所有显示的数据至少每秒更新一次；调用任一画面的击键次数不多于三次。
4、软件功能设计
在硬件系统的支持下，仿真平台软件系统确保了全部仿真功能的实现，满足整体性能要求，提供培训工作对系统开发、扩充、修改、调试过程所需要的最大限度支持。整个软件系统合理的调度计算机所有硬件资源，方便使用；整个软件系统的开发过程，严格按照软件工程规范进行，软件编写遵从国家标准。所有源程序有详尽的注解和对软件功能的描述，具有较强的调试、维护、开发能力和文本文件管理功能、便于工程技术人员学习掌握，其中：
(1)操作系统软件功能
仿真平台的操作系统采用通用、实时、多用户、多任务、开放式、采用面向磁盘的多道程序设计的实时操作系统，可作为实时操作或程序开发的工具，实现以下功能：
具有实时全交互多道批处理能力，支持多个程序同时执行。
提供为建立、调度、协调和管理用户应用系统所需的全部功能。
操作系统根据用户优先级进行任务调度。
具有子任务发展功能。
中断管理功能。
内存和外围设备的动态分配和解配功能。
提供建立用户任务功能，它对用任何一种语言编译产生的目标模块进行加工，并根据用户要求产生可执行任务。
支撑文件管理系统的能力。
统计管理能力。
用户与系统之间通信能力。
对外设和过程I/O装置支持能力。
支持足够高的内存，具有动态管理及内存共享功能。
设备管理系统支持所有标准外设和接口。
有较完善的系统保护功能。
有良好的用户界面。
拥有高速大容量磁盘和光盘管理能力。
(2)应用软件功能
本仿真平台应用软件，是实现电厂仿真和培训功能的程序集合，主要包括：开发调试支撑软件、诊断和测试软件、仿真平台对象模型软件、工程师/教练员站功能软件、就地操作站功能软件、计算机监控系统(DCS、DEH等)仿真软件、数据库管理软件等。各软件实现以下功能要求：
1)开发调试支撑软件
用以实现模型设计、开发、调试、实时运行、维护、修改、扩充。它包括：过程模型开发支撑软件、自动控制系统仿真模型开发支撑软件、LCD图形开发支撑软件、仿真平台调试环境开发支撑软件，其特点为：
各功能具有菜单索引。
支撑实时数据库、模块库的管理。
支撑仿真程序模块组态建模。
支撑图象编辑功能，具有方便的人机界面。
支撑全过程图形自动建模。
支撑各种教练员站功能的实现。
具有完整、齐全的支撑环境，支撑各类模块的分调和联调。
支撑各种模型文档的自动管理。
具有良好的可维护性和可移植性，界面友好，容易掌握。
支持和管理数据库，仿真程序与数据库自动结合和统一。
支持实时同步控制，实现全部模型软件的实时运行，并具有参数实时监视功能。
其它工作站(操作站)软件辅助开发功能。
实时任务管理、I/O通信。
(3)仿真对象模型软件
根据电厂不同的系统分为：锅炉、汽机、电气三种模型软件，其特点为：
合理设计模型，能准确地仿真电厂#1机组全部系统及动、静态特性，使运行人员在仿真平台操作中感觉真实。
所有数学模型符合电厂#1机组全工况全物理实际过程的机理性模型，遵守能量、质量和动量守恒定律。
准确反映各种故障的运行结果。
模块及模型画面反应迅速，保证整体精度和实时性指标。
全部控制操作、逻辑保护的控制机理与逻辑关系，与#1机组完全相同。
采用常用、流行的高级语言编写程序。
提供建立电厂仿真数学模型的良好环境，采用模块化建模和图形交互式程序自动生成技术。
三、主要模型仿真技术
1.水箱
水箱算法WATERTANK代表盛装液态水的箱体水箱可以设置为开放式水箱，既敞口容器，也可以设置为封闭式密封容器，设置为密封式容器时可以通过排气接口连接排气阀门与其他系统或者大气环境连通如果有多个进水接口，可以增加算法进水引脚。
必连引脚：
1 IN1 进水口引脚
2 OUT 出水口引脚
数据显示参数:
1 ILVL 初始液位
2 MINCT 水中初始矿物含量
3 LVOUT 引脚输出水箱液位.(单位:cm)
4 PRES 引脚输出水箱液位上气侧压力
5 TEMP 引脚输出水箱温度
6 MALSTAT 水箱故障状态
可调节参数:
Figure BDA0003347771560000121
Figure BDA0003347771560000131
对于一般要求，不要求温度变化以及故障设置的情况，水箱参数仅需要填写主要参数即可，如下：
必填参数：
(1)水箱模式——根据需求选择开放式水箱或者封闭式水箱
(2)排气导纳——开放式水箱用与排放气体以及溢流的流通特性
导纳：衡量设备介质流通能里大小的结构参数，水泵，管道，阀门，挡板等设备均具有导纳结构参数
Figure BDA0003347771560000132
admittance:设备流通导纳
Flow:额定流量，Kg/h
ΔP:额定流量对应的压损，Bar
Density:额定工况下的介质密度，Kg/m3
水箱容积——水箱总容积，满水时水容量
水箱水平截面积——水箱默认为线性水箱，即水箱总容积＝水箱水平截面积*水箱总高度
初始液位——可根据需求设置
初始压力和温度——根据需要设置，系统默认为标准大气压和温度14.7Psi,70F，可以换算成公制1.01Bar，20℃。
2.开关型阀门
开关型阀门DVALVE算法主要对两位制开关型阀门的工作原理以及过程进行模拟。
进口IN引脚和出口OUT引脚连接阀门进出口上下游对应设备。开指令OPEN和关指令CLOSE对应设备开关指令，开指令OPEN必须连接，OPENED和CLSED对应阀门开关反馈，POSFB对应开关型阀门实时阀位输出。
阀门开关指令提供两种类型：脉冲式和长指令保持式，脉冲式开关指令只需一个脉冲信号阀门就会开启或者关闭至全开全关，长指令保持式阀门再开启或者关闭的时候需要保持指令信号。
必连引脚：
1 IN 进水口引脚
2 OUT 出水口引脚
3 OPEN 阀门开指令
数据显示参数:
Figure BDA0003347771560000141
可调节参数:
Figure BDA0003347771560000142
Figure BDA0003347771560000151
必填参数：
Figure BDA0003347771560000152
3.调节型阀门
调节型阀门SIMVALVE模拟调节阀门即通过模拟量0-100％指令控制阀门实际阀位的工作原理和过程。调节型阀门用于调节系统变量，开关型阀门用于关断控制。
必连引脚：
Figure BDA0003347771560000153
Figure BDA0003347771560000161
调阀指令和反馈可以选择性连接，但是实际过程中一般都需要连接数据显示参数:
Figure BDA0003347771560000162
可调节参数:
Figure BDA0003347771560000163
Figure BDA0003347771560000171
调节型阀门的阀位-流量曲线，阀位-指令曲线系统默认为线性即Y＝X,而在实际中很多需要阀门为二次曲线或者其他形式，此时可以通过用户用户自定义曲线。可以直接再阀门曲线坐标参数填写数值，也可以在阀门上右键打开高级编辑.
在高级编辑中可以选择阀位-流量曲线，阀位-指令曲线编辑并看到曲线形状。修改完毕点击OK,曲线参数就保存到算法块参数中。
阀门有两种曲线模式，一种是恒速率constant rate，一种是变速率first-orderlag，恒速率即对于指令和反馈信号及流量关系是线性比例关系，变速率时指令和反馈以及流量之间有一定延迟，速率根据参数和设置变化；
Figure BDA0003347771560000172
在实际应用中，由于在离线逻辑中或高级编辑中修改曲线，调试时需要每次都LOAD，不方便调试，所以实际应用中一般通过在指令输入和反馈输出时增加曲线，可以在线实时调节。通过调节指令曲线输入到阀门的实际指令控制流量，通过反馈曲线调节匹配指令和反馈关系。
4.进口边界
进口边界包括众多介质类型边界，算法名称均为INBD_连接介质类型，最常见的进口水边界算法名称为INBD_WATER,可以作为系统起始的介质源头，常用有压力边界模式和流量边界模式。进口边界为系统提供水流源或者压力源，边界参数可以通过内部给定定值，也可以通过外部运算给出变量输入。
压力边界模式：恒压源，系统介质流量根据系统导纳和流通特性计算出流量和压力。流量边界模式：恒流源，系统介质流量固定，压力根据流量以及导纳和流通特性计算得出。
流量边界的OUT输出引脚连接到下游的阀门，水箱或者其他设备入口为其提供源头边界。
系统默认引脚为压力引脚，温度引脚，用户可以自己添加流量引脚，在算法块上右键点击Add Control Pin，选中Flow Boundary In，然后用算法块上引出。
进口水边界默认为压力边界，即提供恒压源，提供压力和温度，可以在压力/流量选择选项更改为流量边界，即提供恒流源，提供固定流量和温度边界。两种模式下温度边界选项都可以更改为焓值选项，通过焓值压力计算温度，边界参数默认值均为英制，若需公制需要换算和更改默认值。
边界参数如果通过在算法块内设定，即为定值，也可以通过外部计算进行输入边界，可根据其他参数曲线计算得出边界温度和压力：
如何计算可根据实际需求自由搭配，流量模式下流量，温度，焓值也可以通过外部计算输入边界。
必连引脚：
1 OUT 出水口引脚
数据显示参数:
1 DFLOW 边界实时流量
2 DPRES 边界实时压力
3 DTEMP 边界实时温度
4 DENTH 边界实时焓值
可调节参数:
Figure BDA0003347771560000181
Figure BDA0003347771560000191
5.出口边界
出口边界同样包括各种介质类型，算法名OUTBD_介质名称，常见的水出口边界为OUTBD_PIPE,默认参数为标准大气压和环境温度(英制，14.7PSI，70F)，一般需要更改为公制即1.01Bar，20℃。
出口边界同样有压力边界和流量边界两种模式可供选择，边界参数可以固定给定，也可以通过外部算法给出变量，和进口边界类似。水出口边界默认没有外部参数引脚，需要手动添加引脚。
出口边界比进口边界增加了导纳选项，导纳模式有带导纳模式和无导纳模式两种，带导纳模式表示出口有阻力会影响上游压力和流动，无导纳模式表示出口边界出口下游为开放空间，对上游不产生影响。一般排放到通大气环境或者开放水箱应该选无导纳模式。选择带导纳模式需要填写合理的导纳数值。
必连引脚：
1 OUT 出水口引脚
数据显示参数:
1 DFLOW 边界实时流量
2 DPRES 边界实时压力
3 DTEMP 边界实时温度
4 DENTH 边界实时焓值
可调节参数:
1 F IN 流量边界输入(流量边界模式时)
2 P IN 压力边界输入(压力边界模式时)
3 T IN 温度边界输入
4 HIN 焓值边界输入
5 AIRCT 边界水质空气含量
6 MICTN 边界水质矿物含量
6.管路集散块
系统中所有管路的汇合和分叉都必须通过管路集散块SIMTRANSPORT来汇合。不能从线路上直接引出，否则系统Load之后会报错
SIMTRANSPORT算法有多个图标，但是所有图标的最基本功能都和第一个一样，有10个汇集接口和10个分散出口。
10个汇集接口按顺序和需求连接，10个分散出口根据需求按顺序连接下游设备。
管道流动类型有2种，PIPE和DUCT
PIPE：用于介质为水
DUCT：用于介质为空气。
SIMTRANSPORT算法有5种热力模式
Figure BDA0003347771560000201
必连引脚：
1 IN 进水口引脚
2 OUT 出水口引脚
数据显示参数:
Figure BDA0003347771560000202
Figure BDA0003347771560000211
可调节参数:
Figure BDA0003347771560000212
7.变送器
变送器分三类：热力变送器SENSOR,电气变送器ELECT_SENSOR,机械变送器MECH_SENSOR.
Figure BDA0003347771560000213
所有的变送器输出单位均有英制和公制，以及各种单位可供输出，所以测量信号变量需要根据实际情况选择合适测量单位。
8.热量输入
系统热量的转换可以通过换热器，提高边界介质温度等实现，为了简单起见通常使用热量直接输入算法QPIPE对系统直接假如热量。
QPIPE是直接通过改变管道内介质焓值来改变介质的温度，管道的长度和体积越大，进口到出口温度的变化就越缓慢。
必连引脚：
1 IN 进水口引脚
2 OUT 出水口引脚
数据显示参数:
1 PRES 出口压力
2 FLOW 质量流量
3 ENTH 出口焓值
4 TEMP 出口温度
可调节参数:
Figure BDA0003347771560000221
焓值输入可以是定值，也可以是变量。
9.电网端口
电网端口ELE_GRID主要模拟电网系统，可以用来供电或者受电,供电或者受电取决于两侧的电压高低。
电网端口算法默认没有引脚，可以手动增加接入和接出引脚，以及输入参数引脚，但是接入和接出引脚只能连接一个，不允许同时连接IN和OUT引脚。
引脚：
IN和OUT根据需求连接，都不连接也可运行，但不可以同时都连接
数据显示参数:
1 PF 有功功率
2 QF 无功功率
可调节参数:
1 VGRID 电网电压
2 FREQ 电网频率
3 PHI 电网相角
4 R 电网阻抗
5 L 电网感抗
10.电动机
电动机算法用来仿真将电力转化为机械能的设备,包括:
定频异步电机ELECT_MOTOR_AC
变频异步电机ELECT_MOTOR_AC_VFD
定频电机变频电机
Figure BDA0003347771560000231
Steering Mode启动方式
脉冲式-启动指令为1时，电机启动，停止指令为1时，电机停止，都为1时不变化
保持式-启动指令为1时，电机启动，停止指令为1时电机停止，都为1时不变，但是只有启动指令为1，电机在运行，一旦启动指令不为1，电机就停止必连引脚：
1 ELPOW 电气供电接口
2 ROTOR 电机的输出轴接口
数据显示参数:
1 ZOM 运行转速
2 ZTORQG 产生的力矩
3 ZTORQF 摩擦力矩
4 ZTORQ 拖拽力矩
5 ZTORQ 净力矩
6 ZERS 运行阻抗
7 ZIND 运行感抗
8 ZCUR 运行电流
9 ZPOW 运行机械功率
10 ZL2LV 线电压
11 ZL2N 中心点电压
12 ZPD 相差
可调节参数:
Figure BDA0003347771560000241
Figure BDA0003347771560000251
电动机级数的计算：电动机的旋转磁场不止是一对磁极，可以得到同步转速n与磁场磁极对数P的关系：
Figure BDA0003347771560000252
f为频率，单位为Hz；n的单位为r/min。
由于1个级对数相当于2个级,可以计算得出:
2极同步转速是3000r/min，4极同步转速是1500r/min，
6极同步转速是1000r/min，8极同步转速是750r/min。
电机扭矩计算根据如下公式：
Figure BDA0003347771560000253
Δτ是扭矩的变化，τprev是上个周期电机计算的扭矩，τload是负载产生的扭矩，I是系统转动惯量，Δω是额定转速和实际当前转速的差值。
由于工业上使用的大部分为三相异步交流电动机，所以一般额定转速会比同步转速低几十转以维持异步电机正常工作。
变频电动机比工频的多频率输入接口，用于接收外部变频控制指令
11.泵
该算法以可控导叶泵模型为基础，仿真泵运行原理和运行工况。它是通用的模型，不是一个具体型号的泵的详细模型。它可以调整参数以不同类型的泵。
转速和泵的主要参数的关系如下：
Figure BDA0003347771560000254
Figure BDA0003347771560000261
ω代表泵的转速
必连引脚：
1 INFS 介质流入接口
2 MCHIN 机械功接入接口，一般和电机相连
3 OUTFS 介质流出接口
数据显示参数:
1 STATUS 运行状态
2 AUX1-ADMT 导纳
3 AUX1-CSPD 当前转速
4 AUX1-PRES 运行出口压力
5 AUX1-FLOW 出口流量
6 AUX1-TOUT 出口温度
7 AUX1-HOUT 出口焓值
8 AUX1-CAVPD 汽蚀余量
9 AUX1-ZFLUT 泵内流体温度
10 AUX1-ZBODYT 泵壳体温度
11 AUX1-ZHXP 泵热效应热量
12 AUX1-ZHXF 泵热到流体传热热量
13 AUX1-ZHXA 泵热到环境传热热量
可调节参数:
Figure BDA0003347771560000262
Figure BDA0003347771560000271
泵的模型主要包括特性方程：
Figure BDA0003347771560000272
Figure BDA0003347771560000273
Figure BDA0003347771560000274
H是压头，K是导纳，P是功率
速度和流量的速率计算如下：
Figure BDA0003347771560000275
Figure BDA0003347771560000276
功率计算根据泵进出口介质的焓值，以及流量和热损失计算如下：
Figure BDA0003347771560000277
Figure BDA0003347771560000278
Pexcess＝min(P-Preal，Preal)
泵的增压计算Δp＝ρgH
泵的压头和转速关系计算方程：
Figure BDA0003347771560000281
从厂家获得泵的说明，其中会包括泵的各项参数，以及曲线，将各项参数填写到算法块对应项目中，并将泵的压头-流量曲线和功率曲线填写到泵的参数列表中，就可以匹配实际泵的运行参数，填写参数时需要注意介质选择和密度的匹配。
当泵的进口压力过低，或者流量太小，在泵内可能出现压力过低现象导致泵内水发生汽化，之后再叶片正面增压后压力上升汽泡破裂造成局部高温和冲击损坏叶片，且造成泵流量严重降低，称这种现象为汽蚀。
泵曲线的配置
当从厂家获取到泵曲线之后，首先对泵曲线数据进行摘取，然后再算法块中利用算法块高级编辑功能，将曲线上摘录的个工作点数值填写到曲线对应坐标上。
12.锅炉炉膛
炉膛算法代表标准的煤粉燃煤锅炉的炉膛，接口有燃烧器接入口，风量接口，输出烟气排除接口，去汽包或者直流炉水冷壁热量接口，去过热器和再热器的辐射换热接口。
炉膛模型设定炉膛由下向上分8层，可连接1-8个燃烧器，一层燃尽风和炉膛剩余空间及部分，每个分层部分内的温度，压力，组分等相同。
炉膛内的主要热平衡方程包括以下：
Figure BDA0003347771560000282
本层热量来源主要包括燃烧热量释放，燃料热量，空气热量，以及下层传输的热量，各热量计算如下
Figure BDA0003347771560000291
Figure BDA0003347771560000292
Figure BDA0003347771560000293
F∈{Natural Gas，Oil，Coal}
Figure BDA0003347771560000294
其中Qi-1包括热对流和热辐射，分别按照如下公式计算：
Figure BDA0003347771560000299
Figure BDA0003347771560000295
炉膛内的主要物质平衡方程包括以下：
物质变化方程：
Figure BDA0003347771560000296
质量变化包括进入炉膛的燃料，空气，循环的烟气，燃尽风，以及排出的烟气
压力的变化则是由介质的比容决定：
Figure BDA0003347771560000297
燃烧过程则是基于化学反应
Figure BDA0003347771560000298
根据燃料组分，根据上式计算出充分燃烧时二氧化碳，水蒸气，氮气和二氧化硫含量。
同时根据化学反应热计算出炉膛燃烧放出的热量
Figure BDA0003347771560000301
燃烧放热根据高位发热量计算并扣除一氧化碳不完全燃烧，以及水的汽化吸热，剩余热量为燃烧净放热。
13.磨煤机
磨煤机模型以中速磨模型，有磨辊，磨盘，冷热风进口，出粉管等部分组成。
接口有启停指令，电气信号接口，冷热风混合风入口，给煤机煤输入接口，消防蒸汽接口，风煤混合物出口。
14.汽轮机模型
汽轮机模型图标如下，有机械功输入接口，机械功输出接口，4个进汽接口，抽汽接口(最多7个)，排汽接口。
汽轮机模型基本设定：
汽轮机默认包括8级，汽轮机将部分蒸汽能量转化为机械能，过程为等熵过程；
转动过程不影响压力变化。
每一级的效率：
ηact＝ηnom·αrot·αpress
Figure BDA0003347771560000302
Figure BDA0003347771560000303
Figure BDA0003347771560000304
Figure BDA0003347771560000305
ηact是实际效率，ωact是实际转速，Pout,act,Pin,act为出口和入口的实际压力，ηnom是额定效率，Pout,nom,Pin,nom为出口和入口的额定压力。
假如有4路蒸汽进入汽轮机，则平均焓值为：
Figure BDA0003347771560000311
每一级焓值的变化为：
hstage，out＝hstage，in-(hstage，in-hstage，out，isentropic)·ηstage，act
同时考虑汽轮机内部蒸汽和汽轮机汽缸存在换热，则换热量为：
Figure BDA0003347771560000312
Q2＝kheat·(T(Pout，hst)-Twall)
同时考虑汽缸金属散热：
Qloss＝kloss·(Twall-Tambient)
级出口焓值为：
Figure BDA0003347771560000313
汽轮机总得机械功为各级进出口总焓值差累加值
τgenerated＝∑τi
Figure BDA0003347771560000314
四、基于仿真平台开发机组自启停系统(APS系统)
1.APS控制网络结构
APS系统在控制基本思想上使用断点方式进行设计，可以实现从机组启动准备到带上100％MCR负荷的机组启动过程的自动进行。
断点方式，就是将APS启动这个大顺控分为若干个顺控功能组来完成，每个断点的执行均需要人为确认才开始执行。采用断点的方式也符合火电机组的运行工艺要求，对于火电机组的点火、冲转、并网等均要人为的确认才能进行，若将APS设计为一个大顺控，则机组什么时候点火、什么时候冲转、什么时候并网等都不明确，这样的APS逻辑很难在现实中采用。另外，采用断点的控制方式，各个断点既相互联系，又相互独立，只要条件满足，各个断点均可独立执行，这样适合火电机组多种多样的运行方式，符合电厂生产过程的工艺要求。例如机组启动定速后，有时需要打闸再冲转，有时要进行超速试验等，采用断点方式时，只需从汽机升速断开始执行即可继续用APS执行下去，而不用从头开始。
APS系统的总体结构采用金字塔形结构(四级控制，功能组控制级即断点)，如图6所示。
2.APS系统断点设置
依据宁东发电的实际情况，借鉴相关机组经验并结合超超临界机组特点，确定机组APS启动功能的起点设置在机组启动准备，终点设置在升负荷到100％。在兼顾自动水平和运行安全性的基础上设置七个断点。只有在前一断点完成的条件下，通过所提供的按钮确认启动下一断点，APS才会开始下一断点，在每一断点的执行过程中，均设计“启动/暂停/复位”逻辑以及超驰逻辑。这七个断点分别如下：
(1)机组启动准备断点
(2)锅炉上水断点
(3)锅炉冲洗断点
(4)锅炉点火及升温断点
(5)汽轮机冲转(ATC)断点
(6)机组并网断点
(7)升负荷断点
第7个断点完成后，此时机组的启动已完成，机组负荷由CCS系统控制，APS退出。
APS热态、极热态启动直接从第5个断点-汽机冲转开始，到第7个断点升负荷结束。
APS停止设置2个断点：
(1)降负荷断点
(2)机组解列断点
其中：
机组启动准备断点包含：闭冷水系统启动、凝汽器上水冲洗、辅机循环水系统启动、循环水系统启动、空冷系统、润滑油系统(包括磨煤机油系统、六大风机油系统、电泵、汽泵油系统、高低旁HCS)、汽机润滑油系统、排烟风机、顶轴油泵系统启动、EH油系统启动、发电机密封油系统启动、发电机充氢(手动确认)、发电机定冷水系统启动、主机盘车投入、辅汽系统启动、排渣系统启动；
锅炉上水准备断点包含：凝结水系统启动、除氧器上水、给水管道注水、轴封、抽真空、电泵/汽泵启动、除氧器加热；
锅炉上水冲洗断点包含：锅炉上水、锅炉冷态冲洗；
锅炉点火升温断点包含：风烟系统启动、启动火检冷却风机、等离子系统准备、制粉系统准备、空预器吹灰、磨煤机暖磨、磨煤机启动(制粉系统准备完成后，同时进行空预器吹灰和制粉系统启动子功能组)；
汽机冲转断点包含：在DEH侧完成。
机组并网断点包含：并网功能组
1)机组启动准备断点功能组
机组启动准备断点启动允许条件(AND)
凝补水系统检查卡；闭冷水系统检查卡；循环水系统检查卡；空冷系统检查卡；压缩空气系统检查卡；磨煤机油站检查卡；送、引、一次风机油站检查卡；引风机冷却风机检查卡；电泵油站、小机油站、旁路油站检查卡；润滑油系统、密封油系统、顶轴油系统检查卡；氢气系统检查卡；辅汽系统检查卡；除渣系统检查卡；定子冷却水系统检查卡、EH油系统启动前检查卡——确认以上检查卡检查完毕后，操作员按下确认按钮
APS投入；
APS启动模式投入；
机组启动准备断点未完成；
机组启动准备断点已选择；
汽机润滑油箱油位正常；
给水泵汽机主油箱油位正常；
六大风机润滑油箱油位不低。
2)锅炉上水准备断点功能组
a.锅炉上水准备断点功能组启动允许条件(AND)
凝结水系统检查卡(含低温省煤器启动前检查卡)；除氧器加热检查卡；低加系统水侧启动前检查卡；凝结水精处理系统启动前检查卡；加氨系统启动前检查卡；高加水侧系统检查卡；高加汽侧系统检查卡；锅炉汽水系统启动阀门检查卡；轴封系统检查卡；抽真空系统检查卡；给水系统启动前检查卡(包括管道)；BCP暖泵启动前检查卡；——确认以上检查卡检查完毕后，操作员按下确认按钮
APS投入；
APS启动模式投入；
锅炉上水准备断点功能组未完成；
锅炉上水准备断点功能组已选择；
机组启动准备断点功能组已完成；
凝汽器水位正常(650～1050mm)；
任意一台循环水泵运行；
任意一台闭冷水泵运行；
任意一台辅机循环水泵运行。
b.锅炉上水准备断点功能组
启动凝结水系统功能组；
人工确认凝结水水质合格；
启动除氧器上水功能组；
检查精处理装置投入情况；
启动锅炉疏水排气功能组；
启动汽泵给水管道注水功能组；
启动小机轴封和抽真空功能组；
启动除氧器加热功能组；
c.锅炉上水准备断点完成条件(AND)
凝结水系统启动完成；
除氧器上水完成；
除氧器加热功能组启动完成；
3)锅炉上水冲洗断点功能组；
a.锅炉上水冲洗断点功能组启动允许条件(AND)
锅炉汽水检查卡执行完毕；
除氧器水位>2000mm且凝泵启动功能组已完成；
除氧器水质合格(取除氧器加热后的水质合格信号)；
除氧器加热功能组已完成；
高加进出口电动门(10LAB40AA001)或高加旁路电动门(10LAB40AA002)开启；
汽前泵入口水温与螺旋水冷壁平均壁温差≤30℃；
已选择快速/慢速上水；
锅炉排空门开启功能组执行完毕或汽水分离器压力>0.2MPa；
锅炉疏水门开启功能组执行完毕或汽水分离器压力>0.2MPa；
汽轮机缸体疏水功能组已完成；
b.锅炉上水冲洗断点功能组；
启动锅炉上水功能组；
启动锅炉冷态冲洗功能组；
4)锅炉点火升温断点
a.锅炉点火升温断点启动允许条件
锅炉风烟系统检查卡、密封风机检查卡、空预器检查卡、磨煤机消防蒸汽检查卡、三大风机油站检查卡、等离子点火装置检查卡、制粉系统启动前检查卡、电除尘投运检查卡、除灰系统检查卡、汽轮机疏水系统启动前检查卡、锅炉吹灰系统检查卡、脱硫及脱硝烟气系统检查卡、汽水系统取样检查卡、主机真空轴封检查卡，旁路系统检查卡，检查完毕(以上需运行人员检查，手动确认)；
省煤器入口流量大于23％BMCR；
火检冷却风机处于远方控制；
等离子点火装置系统电源正常；
风烟系统已选择或风烟系统已完成；
机炉压缩空气压力满足；
除氧器水位调阀、给水旁路调节阀在自动；
脱硫系统备妥(需人工确认)；
APS投入；
APS启动模式投入；
锅炉点火升温断点未完成；
锅炉点火升温断点已选择；
机组启动准备断点已完成；
锅炉冲洗断点完成(启动时可手动跳过)；
b.锅炉点火升温断点启动步序
启动主机轴封和抽真空功能组；
启动空冷功能组；
启动脱硝准备功能组；
启动一台火检冷却风机；
提示投入电除尘、除灰系统；
启动风烟系统功能组；
启动微油点火装置准备功能组；
提示确认给水主控自动投入；
炉膛吹扫；
启动二次风门置点火位功能组(以一定速率，逐层)；
启动空预器吹灰功能组；
启动制粉系统准备功能组；
启动B层制粉系统功能组；
投燃料主控自动，根据哈锅曲线以及温升率判断，自动加煤；
提示加强水质检测，根据水质情况判断是否回收锅炉疏水；
指令：投汽机高低旁路压力和温度调阀自动，打开低旁三级减温水；
指令：提示关闭锅炉疏水放气手动门，关闭分离器后疏水放气门；
等待汽水分离器入口温度达到180℃；
提高给水流量设定值，提示监控分离器入口温度稳定在190℃左右；
提示化验锅炉分离器储水箱水质；
提示热态冲洗疏水排至凝汽器；
锅炉继续升温升压，提示抄录锅炉膨胀指示；
启动高旁开度>60％；
5)汽机冲转断点
a.汽机冲转断点启动允许条件
盘车系统投运，连续盘车4小时以上；
确认汽水品质化验合格；
真空系统投运；
高低压疏水开启；
高中压缸上下缸温差合格；
氢系统投运；
汽轮机保护投入；
汽轮机润滑油压力正常，汽轮机润滑油温度正常，汽轮机润滑油油箱油位正常，EH油压力正常，EH油温度正常；
任一台定子冷却水泵运行，定子冷却水流量正常，定子冷却水泵出口压力不低；
锅炉点火升温断点已完成；
APS投入；
APS启动模式投入；
锅炉点火升温断点已完成；
b.汽机冲转断点启动步序；
投汽机润滑油冷却器回水母管气动调节阀自动；
启动低加汽侧投入功能组；
向DEH发指令进行汽机冲转；
等待汽机冲转完成；
汽机转速在(2990-3010r/min)之间；
6)机组并网断点
a.机组并网断点启动允许条件
机组并网前系统检查卡、高加汽侧系统检查完毕；
机组未并网；
任一台定子冷却水泵运行。定子冷却水流量正常，定子冷却水泵出口压力不低，定子线圈进水电导率不高；
APS投入；
APS启动模式投入；
汽机冲转断点已完成；
机组并网断点未完成；
机组并网断点已选择；
b.机组并网断点启动步序
启动并网功能组；
升负荷至6.6MW；
启动高加汽侧投入功能组；
启动第二台主机循环水泵功能子组；
7)升负荷断点
a.升负荷断点启动允许条件
制粉系统启动前检查卡、高压加热器汽侧系统检查卡检查完毕；
APS投入；
APS启动模式投入；
机组并网断点已完成；
DEH允许CCS自动；
b.升负荷断点启动步序
APS以一定的速率升负荷至100MW；
提示进行厂用电切换；
提示检查间冷系统扇形段投入情况，确认是否应增加扇形段投入；
APS以一定的速率升负荷至180MW；
启动旁路阀切至主阀功能组；
启动第三套制粉系统；
启动湿态转干态功能组；
提示除氧器、辅汽、小机汽源切换；
投CCS方式；
启动脱硝喷氨功能组；
提示投入一、二次风暖风器；
提示检查间冷系统扇形段投入情况，确认是否应增加扇形段投入；
APS以一定的速率升负荷至330MW；
启动第四套制粉系统；
指令：APS以一定的速率升负荷至500MW；
启动第五套制粉系统；
指令：APS以一定的速率升负荷至660MW；
c.升负荷断点完成条件
高旁阀关闭；
CCS方式；
机组负荷>640MW；
至少有五台磨在运行；
3.APS系统与仿真平台底层控制系统接口
(1)APS与MCS接口
在对APS系统进行研究和应用过程中，为了实现与APS的接口，提出自动自举的概念，即无论机组在运行状态还是停机状态，MCS系统所有调节系统都在自动位，等待工艺系统满足需要调节时，控制系统才进行PID调节(自动控制方式，Auto Control)，否则处于预置值的跟踪状态(自动备用Stand-by)，这种由控制系统自动进入PID调节需无需任何人为干预的控制方式转换，称为自动系统的自动自举。自动系统处于自动方式后，不论其在AutoControl还是Stand-by方式，都无需人为的干预，系统能自动满足机组运行的需要。实现与APS接口后，自动系统有三种状态：纯手动方式、自动备用方式(Stand-by)和自动控制方式(Auto Control)。结合国内实际情况，APS系统启动、停止机组时，不一定要先将所有自动系统都打到自动状态。APS系统的顺控运行到相应的步骤时，也会发出投入自动的指令，这种设计的目的是为了提高APS系统的适应性、灵活性。
APS干预MCS系统的方式有三种：
设定值改变：
APS改变设定值通过改变自动回路的ML设定值块实现；不同阶段不同定值的切换通过TRANSFER切换或者根据系统要求F(X)生成。
输出超驰值：
保护性超驰放在M/A站之后；APS输出的超驰信号放在M/A站之前，通过M/A站自动输出；不同阶段不同超驰值通过TRANSFER切换。
调节回路的切换：
通过逻辑回路组态实现，保证不同回路的切换跟踪无扰。
(2)APS与CCS接口
进入升负荷断点后，APS发出DEH投遥控指令，DEH切遥控，接受CCS汽机主控的指令。在升负荷过程中，APS向锅炉主控发出目标负荷的设定指令和升负荷速率，逐渐增加燃料量和制粉系统投运的数量，负荷到达350MW投入协调锅炉和汽机协调控制，由协调控制继续升负荷。
减负荷的过程和升负荷的过程相反。负荷由当前负荷降到350MW之前，由CCS控制按一定的负荷率降负荷，负荷降到500MW时，APS依次向锅炉主控发送目标负荷的设定指令，锅炉侧逐渐地燃料量和磨煤机投运的数量，当负荷达到各个目标负荷设定值后，APS依据负荷的多少设定下一目标值，并依次停运一台凝结水泵、投入电泵、进行主给水阀和旁路给水调节阀切换，直至低负荷。
(3)APS与FSSS接口
在风烟系统启动与锅炉点火阶段，FSSS接受APS来的指令，自动完成炉膛吹扫、锅炉点火工作。
在升温升压阶段，FSSS根据锅炉升温升压曲线自动完成燃料的增加，和汽机旁路系统密切配合完成锅炉升温升压。
在升负荷阶段，FSSS根据APS、CSS的负荷请求，增加燃料量，依次增加磨煤机的投运数量。
(4)APS与SCS接口
SCS功能组的合理划分，步序的正确编排，功能组启动允许条件、步完成条件以及功能组最后的完成条件的准确界定是APS自启停投入的重要基础。根据APS的整体启停要求，SCS功能组需要进行调整、步序要求优化，功能组完成与各步完成条件须准确反映设备、系统或子系统的已投运及已切除情况。
(5)APS与DEH接口
在APS自动启机过程，DEH将在APS的调度下自动完成汽机复位、挂闸、冲转、低速检查、中速暖机、3000转定速、并网带初始负荷、升负荷到50％、然后投入协调。
(6)APS与旁路接口
旁路系统在APS自启停过程中也起着十分重要的作用，在锅炉点火后、汽机冲转、机组并网后，旁路系统根据启动方式(冷态、温态、热态、极热态)自动设定主汽压力，配合锅炉完成升温升压，机组升负荷。
(7)APS与MEH接口
MEH与APS的接口主要在APS与给水功能组、MEH与汽泵功能组、MEH与MCS中实现。给水功能组接收APS来的启动指令后，发出进/出口阀开关指令、然后复位小汽机、小汽机冲转、暖机、直到小汽机冲转完成，交付MCS遥控。
(8)APS系统功能组设置原则
APS功能组设计遵循如下基本原则：
功能组的划分要根据工艺系统启动和停运的流程，并从工艺设备和自动控制设备实际具备的条件等方面考虑。功能组能对故障进行监视和处理。
功能组的启动允许条件要严格周密，防止在工艺系统已投运的情况下功能组再次启动，造成不必要的混乱状态。
功能组实行步序控制，即按照预定的操作顺序逐一实现设备的启停和控制。功能组的完成条件要返回上一级控制系统。
功能组启动方式分为上一级自动触发或运行人员手动执行两种。
功能组执行过程中出现保护联锁指令时，功能组控制应根据保护联锁要求中断工作或退回到安全状态。
当系统设计有两台设备冗余工作时，设备驱动级还设计有设备选择功能。

Claims (5)

1.一种基于数字仿真的火电机组自启停系统，其特征在于，所述系统采用四级控制，包括：设备控制级、功能子组控制级、功能组控制级以及机组控制级；
所述功能组控制级的启动设置有七个断点，并且在前一断点完成的条件下，通过所提供的按钮确认启动下一断点，所述七个断点包括：机组启动准备断点、锅炉上水断点、锅炉冲洗断点、锅炉点火及升温断点、汽轮机冲转断点、机组并网断点、升负荷断点；
其中，所述机组启动准备断点包含：闭冷水系统启动、凝汽器上水冲洗、辅机循环水系统启动、循环水系统启动、空冷系统、润滑油系统、汽机润滑油系统、排烟风机、顶轴油泵系统启动、EH油系统启动、发电机密封油系统启动、发电机充氢、发电机定冷水系统启动、主机盘车投入、辅汽系统启动、排渣系统启动；
所述锅炉上水准备断点包含：凝结水系统启动、除氧器上水、给水管道注水、轴封、抽真空、电泵/汽泵启动、除氧器加热；
所述锅炉上水冲洗断点包含：锅炉上水、炉水泵动态清洗、冷态循环清洗；
所述锅炉点火升温断点包含：风烟系统启动、启动火检冷却风机、等离子系统准备、制粉系统准备、空预器吹灰、磨煤机暖磨、磨煤机启动；
所述汽机冲转断点包含：在DEH侧完成；
所述机组并网断点包含：并网功能组；
所述功能组控制级的停止设置有2个断点，分别为降负荷断点和机组解列断点。
2.如权利要求1所述的一种基于数字仿真的火电机组自启停系统，其特征在于，各个断点启动的条件如下,
a. 机组启动准备断点启动允许条件，
确认将凝补水系统检查卡、闭冷水系统检查卡、循环水系统检查卡、空冷系统检查卡、压缩空气系统检查卡、磨煤机油站检查卡、送/引/一次风机油站检查卡、引风机冷却风机检查卡、电泵油站/小机油站/旁路油站检查卡、润滑油系统/密封油系统/顶轴油系统检查卡、氢气系统检查卡、辅汽系统检查卡、除渣系统检查卡、定子冷却水系统检查卡、EH油系统启动前检查卡检查完毕；
b.锅炉上水准备断点功能组启动允许条件，
确认将凝结水系统检查卡、除氧器加热检查卡、低加系统水侧启动前检查卡、凝结水精处理系统启动前检查卡、加氨系统启动前检查卡、高加水侧系统检查卡、高加汽侧系统检查卡、锅炉汽水系统启动阀门检查卡、轴封系统检查卡、抽真空系统检查卡、给水系统启动前检查卡、BCP暖泵启动前检查卡检查完毕；
c.锅炉上水冲洗断点功能组启动允许条件 ,
锅炉汽水检查卡执行完毕，除氧器水位>2000mm且凝泵启动功能组已完成，除氧器水质合格，除氧器加热功能组已完成，高加进出口电动门或高加旁路电动门开启，汽前泵入口水温与螺旋水冷壁平均壁温差≤30℃，已选择快速/慢速上水，锅炉排空门开启功能组执行完毕或汽水分离器压力>0.2MPa，锅炉疏水门开启功能组执行完毕或汽水分离器压力>0.2MPa，汽轮机缸体疏水功能组已完成；
d.锅炉点火升温断点启动允许条件，
锅炉风烟系统检查卡、密封风机检查卡、空预器检查卡、磨煤机消防蒸汽检查卡、三大风机油站检查卡、等离子点火装置检查卡、制粉系统启动前检查卡、电除尘投运检查卡、除灰系统检查卡、汽轮机疏水系统启动前检查卡、锅炉吹灰系统检查卡、脱硫及脱硝烟气系统检查卡、汽水系统取样检查卡、主机真空轴封检查卡、旁路系统检查卡，检查完毕；
省煤器入口流量大于23%BMCR；火检冷却风机处于远方控制；等离子点火装置系统电源正常；风烟系统已选择或风烟系统已完成；机炉压缩空气压力满足；除氧器水位调阀、给水旁路调节阀在自动；脱硫系统备妥；锅炉点火升温断点未完成；锅炉点火升温断点已选择；机组启动准备断点已完成；锅炉冲洗断点完成；
e.汽机冲转断点启动允许条件,
盘车系统投运，连续盘车时间≥4h，确认汽水品质化验合格，真空系统投运，高低压疏水开启，高中压缸上下温差合格，氢系统投运，汽轮机保护投入，汽轮机润滑油压力正常，汽轮机润滑油温度正常，汽轮机润滑油油箱油位正常，EH油压力正常，EH油温度正常，任一台定子冷却水泵运行，定子冷却水流量正常，定子冷却水泵出口压力正常，锅炉点火升温断点已完成，锅炉点火升温断点已完成；
f.机组并网断点启动允许条件,
机组并网前系统检查卡、高加汽侧系统检查完毕，机组未并网，任一台定子冷却水泵运行，汽机冲转断点已完成，机组并网断点未完成，机组并网断点已选择；
g.升负荷断点启动允许条件，
制粉系统启动前检查卡、高压加热器汽侧系统检查卡检查完毕， 自启停系统启动模式投入，机组并网断点已完成，DEH允许CCS自动。
3.一种基于数字仿真的火电机组自启停系统的开发方法，其特征在于，包括一套火电机组的数字仿真平台，所述仿真平台包括设置于统一局域网中的模型站、教练员站、工程师站、操纵员站、虚拟控制器站；
所述仿真平台用于模拟出火电机组运行过程中的各种工况，用于自启停系统的开发、调试以及使用培训。
4.如权利要求3所述的一种基于数字仿真的火电机组自启停系统的开发方法，其特征在于，自启停系统与所述仿真平台设置有数据传输接口，仿真平台将模拟数据通过所述数据传输接口传输至所述自启停系统。
5.如权利要求3所述的一种基于数字仿真的火电机组自启停系统的开发方法，其特征在于，所述虚拟控制器接入仿真模型数据库，所述仿真模型数据库包括锅炉仿真、汽机仿真、电气仿真。
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