与国际规范接轨的APS导引层——粤电新会电厂燃机APS规划与设计（二）

新会电厂燃气—蒸汽联合循环机组APS（APS-Automatic Procedure Start-up／Shut-down—自动程序启停）导引层总体规划设计，对标国际设计规范。APS功能由四层逻辑构建而成，导引层位居APS的顶层，作为APS的决策和操作中枢，主要设计有APS操作器、节点控制器和节点步序等三部分控制逻辑。

APS操作器确定APS的工作方式（投入还是退出）和控制方式（启机还是停机），APS操作器贯通控制节点控制器（启机4个节点，停机4个节点），操作器逻辑能够监视热工装置或系统的工作状态，实时决定APS的工作路径。

节点控制器由节点决策和人机接口（MMI）组成。节点决策逻辑完成逻辑运算，节点控制器的工作许可条件、人机接口按键指令、过程执行状态等集中到节点决策逻辑中形成指令后，输出“节点顺控起步”指令至节点步序逻辑，适时向MCS、SCS、BPC、CCS、DEH、GT控制等系统发出控制指令，全面、立体地调动参与APS控制的功能系统和装置。

图1 节点控制器原理图

节点控制器包括以下监测输入与指令输出。

一、按键指令

作为标准配置，APS主控器统一设置有输入按键。利用DCS显示器上的两个弹窗操作面板，提供了以下操作按键：

1.APS操作面板

1)APS启机/停机工作方式选择

在DCS操作员站显示器的APS机组启机或停机画面上弹出APS操作面板，点击“APS启机”或“APS停机”，选定APS工作方式。

2)APS投入/退出控制方式选择

与前述“APS启机/停机工作方式”同一个操作面板，点击“APS投入”或“APS退出”选择APS控制方式。

如果出现以下5个条件之一，则实时自动退出APS导引控制。

（1）机组FCB已动作；

（2）燃机主燃料已跳闸；

（3）汽机已跳闸；

（4）APS启机升负荷节点已完成；

（5）APS停机闷炉节点已完成。

图2 APS导引层启机操作画面

图3 APS导引层停机操作画面

2.节点操作面板

1)目标节点选定

在APS启机画面上有 “辅机启动”、“燃机启动”、“汽机冲转”、“机组升负荷”4个节点标识框，APS停机画面上有“机组降负荷”、“停机熄火”、“真空破坏”、“闷炉”4个节点标识框，分别点击会弹出对应的节点操作面板，再继续点击“节点选定”，APS即获权控制该节点。

2)节点自动/手动

在节点操作面板上点击“自动”，驱动节点决策逻辑发出“节点顺控起步”指令至节点步序逻辑自动执行逻辑步序。

3)节点异常强制许可

当“节点起步设备前置条件”（后面文中有说明）无法满足“节点顺控起步”指令形成要求时，可以人工判定、手动设定，强制条件许可，替代节点起步设备前置条件，增强APS的应用弹性。

4)设备故障报警复位

对“许可条件异常”或“节点步序超时”形成的“设备故障”报警信号进行复位。

二、输入信号

节点控制器逻辑输入接受以下过程和设备状态信息：

1.节点起步工艺许可条件

APS节点控制器工作的充要条件。机组不同的启、停阶段，APS各节点控制器操作许可分别根据机组运行状态参数、前序节点进程、机炉协调系统（CCS）控制方式、公用系统运行状态等提出具体要求。以新会电厂APS导引层BP01“辅机启动”节点为例（下文同），起步工艺许可要求，须满足以下全部条件（条件与）：

1)空压机已正常运行；

2)凝汽器水位正常；

3)汽机任一润滑油泵已运行；

4)汽机任一 EH油泵已运行；

5)汽机任一顶轴油泵已运行；

6)盘车电机已运行；

7)汽机润滑油主油箱任一排烟风机已运行。

2.节点起步设备前置条件

APS各阶段正常运行的必要条件，要同时满足“运行时段”和“节点管控设备在自动”两部分条件。运行时段条件是用于确认APS控制机组启动还是停止以及节点当前工作状态（尚未启动或节点进程在执行中），如果APS启动机组，还要确认已经选择的汽轮机启动状态（冷、温、热）。控制系统自动方式是指，开关量顺序控制系统工作方式必须在自动，模拟量自动调节回路工作方式必须在伺服或自动。

1)辅机启动节点时段满足以下任一条件（条件或）：

（1）工艺系统状态符合逻辑要求（条件与）

a)APS启机方式；

b)燃机GT熄火状态；

c)汽机冷、温、热态已被辨识；

d)辅机启动节点尚未完成。

（2）辅机启动节点在进行中

2)节点管控设备自动工作方式，满足以下全部条件（条件与）

（1）凝结水系统顺控在自动；

（2）闭冷水系统顺控在自动；

（3）循环水系统顺控在自动；

（4）锅炉高压给水系统顺控在自动；

（5）锅炉中压给水系统顺控在自动；

（6）汽机轴封与抽真空系统在自动。

这里需要特别说明的设计细节是，节点决策逻辑接受两个许可条件，节点起步工艺许可条件和节点起步设备前置条件，两者之间是有区别的。节点起步设备前置条件主要是由节点管控的系统和设备的工作状态以及APS的控制方式产生的，而节点起步工艺许可条件则是来自于前序节点的工作状态或与本节点关联工艺参数。对于执行APS启机或停机，节点起步工艺许可条件是一项硬指标，不可改变的，但是节点起步设备前置条件若有不符，经人工判定可以按下“强制许可”键，替代逻辑生成的前置条件令APS节点顺控起步。这样设计的目的是在保证安全无碍的前提下，虽有原则又不失灵活，最大限度地提高APS的利用率。

3.节点顺控完成状态

节点顺控完成判定须满足以下全部条件（条件与）：

1)凝结水系统顺控启动已完成；

2)闭冷水系统顺控已完成；

3)循环水系统顺控已完成；

4)锅炉高压给水系统顺控已完成；

5)锅炉中压给水系统顺控已完成；

6)汽机轴封与抽真空系统已完成；

7)汽机未在零转速。

APS一个阶段控制完成后，所有设备的完成状态集中反馈到节点控制器，结束本阶段控制，为下一阶段启动提供启动条件。

4.节点旁路通过

满足以下任一条件（条件或）：

1)燃机启动节点顺控进行中；

2)汽机冲转顺控进行中；

3)机组升负荷顺控进行中。

等同“节点顺控已完成”信号，机组设备启动顺序并非千篇一律，因机组具体情况，在工艺允许情况下，APS后序阶段可能先行启动，发出“节点旁路通过”信号给关联的节点，APS进程就可按逻辑许可重新组合排序，增强了APS应用灵活性和运行经济性。

三、指令输出与节点状态

逻辑输出包括以下状态和指令：

1.节点准备就绪。投入APS、确定启动机组，选定具体的节点，各项条件满足启动要求即为“节点准备就绪”，显示在节点操作面板上。

2.节点即将起步。在节点未曾执行的情况下，投入APS、确定启动机组，选定具体的节点，各项条件满足启动要求，节点进入即将启动状态，显示在节点操作面板上。

3.节点顺控起步指令。在节点未曾执行的情况下，投入APS、确定启动机组，选定具体的节点，各项条件满足启动要求，把节点工作方式切到自动（GO），APS节点决策逻辑发出“节点顺控起步指令”。

4.设备故障报警，显示在节点操作面板上。APS导引层的两条异常报警，一条是“许可条件异常”，指的是节点已经进入“即将起步”状态待命，但APS节点启动的许可条件突然失常，马上会发出“设备故障”报警。另一条是，节点步序超时，节点步序逻辑的每一步序都设计有计时器，若步序执行超过预定时长，同样会发出“设备故障”报警。

5.节点已完成。APS投入工况下，节点顺控逻辑完成全部步序，在节点操作面板上提示“节点已完成”。

6.故障复位。APS导引层发生设备故障报警后，可以利用APS操作面板的“故障复位”键消除报警提示。

四、节点步序逻辑

阶段步序逻辑采用条件步进控制工作方式，每一步序两个输入端口，条件输入（P）和跳步输入（J），两个输出端口，指令输出（C）和状态输出（M）。设计有计时器，步序超时报警。参阅图4。

图4 APS启动节点 B01步序逻辑

APS阶段步序进程显示画面，如图5。设计有操作显示按键，既可以操作同时也显示APS某一阶段进程和逻辑关系，图形画面上还设计有节点前置条件强制许可、APS启动按键和设备故障复位按键。

图5 APS节点BP01步序画面

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