APS是燃气机组DSS的安全卫士

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燃气—蒸汽联合循环机组（以下简称燃气机组）主要由燃气轮机、蒸汽轮机、余热锅炉、发电机和机组辅机系统组成，发电机组结构形式有“二拖一”（燃气轮机+蒸汽轮机+发电机）和“一拖一”（燃气轮机+发电机、蒸汽轮机+发电机）两种形式。燃气—蒸汽联合循环机组相对于燃煤机组启动快速，历来被认为自动化程度比较高。其实，仔细分析、评价国内燃气机组的启停控制功能，若以国际通用标准衡量，燃气机组热工自动控制水平还有很大提升空间。燃气轮机在自动控制方面有天然的优势，例如燃用天然气的燃机，燃料热值稳定，燃烧直接无滞后，燃气流量定量可控。所以，单就燃气轮机的控制，从燃机启动、冷拖、吹扫、点火、暖机、升速、全速空载、并网带初负荷、温度匹配,几乎可以实现“全自动”，这也许是认为燃气—蒸汽联合循环机组自动化程度高的着眼点。不过，若仔细分析、全面评价燃气—蒸汽联合循环机组的启停控制，尤其是机组辅机系统、余热锅炉和汽轮机的启动，自动化控制水平与燃煤机组几乎没有差距，目前国内绝大多数燃气机组的启停控制还没有实现较高水平的自动化，虽然燃气—蒸汽联合循环机组与燃煤机组相比工艺系统相对简单，燃烧更具可控性。燃气—蒸汽联合循环机组在电网中担负着“调峰”的重担，而且通常采用DSS（Daily Start-Stop，每日启停）运行方式。全自动、全过程的机组启停控制功能，具有代表性是APS（Automatic Procedure Start-up／Shut-down—自动程序启停），尽早为DSS运行方式下的燃气—蒸汽联合循环机组配置“机组自动程序启停”功能有着特殊的必要性和迫切性。

在一般人看来，只要提起自动化，首先想到高度的自动化可以减少人工，但涉及到机组启停这个话题就不免有点儿略显肤浅了。提高燃气机组自动控制水平，能有效地缩短启停时间，意味着节省了宝贵的天然气，对经济运行有着不菲的贡献。可以防止误操作，这是高水平自动化对安全生产的贡献之一。以DSS方式运行的机组，如果具备高度的自动化，特别是APS控制，一个更重要的贡献是，能够降低热应力对机组的损害、延长机组的寿命。锅炉汽包、高温高压蒸汽管道和法兰、汽轮机的转子、轴系和缸体，都是厚重的金属构件，交变的温度变化会产生交变热应力，使金属材料疲劳损伤加大，久而久之将缩短上述构件的使用寿命，长期运行过程中也会产生一些无法溯源的异常工况。DSS运行方式，机组每日启停，如果启停操作仍然沿用手动操作，不要说不同的操作者操作手法不同，就算是同一个人两次操作都无法保证一模一样。对设备来说，热应力会随着不规范的启停操作每天都在累积风险，这是一种很隐蔽的蠕变而不容易被人察觉，当这种慢性的隐患一旦显现，就很难逆转，所谓积重难返乃至酿成严重的设备故障。DSS方式下汽轮机组运行一段时间后（几个月或一、两年后）莫名其妙的产生振动，大概是最典型的案例。

APS控制功能有人工操作无法比拟的规则性和重复性。规则性嘛，就是APS逻辑一经固定，操作进程进退有据，绝无人工操作的分散性，亦或误操作。重复性，每个控制进程无论逻辑上还是时序上完全一致。APS控制，只要控制策略符合技术规范，无疑能够最大限度地降低机组启停过程中金属的热应力，进而确保机组长期安全可靠的运行，延长机组寿命自不待言，可以认为是燃气机组安全长寿的卫士。

根据什么说APS能够胜任燃气机组安全长寿的卫士呢？APS的中坚是热工系统的“一键启停”。燃气机组除了燃气轮机以外通常还包括辅机系统，如循环水、闭冷水、凝结水、汽机轴封与真空、锅炉高压给水、锅炉中压给水、汽机疏水、锅炉疏水排汽放空、汽机供油（润滑、EH、顶轴）等系统。大概汽机轴封与真空系统在机组启停过程中的操作方式对汽轮机轴系热应力的影响最大，每天一启一停，一张一弛，手动操作的分散性和无法孪生的操作过程，从根本上没有办法确保汽机大轴不受热应力的负面影响，久积成害。若可“一键启停”，那就没有人工手操的份儿了，当然也就不必担心交变热应力的无序产生。热工系统 “一键启停” 的核心是设备联锁和调节回路的“智能控制”算法，例如锅炉高压给水泵、锅炉中压给水泵、循环水泵、凝结水泵、汽机真空泵、汽封风机、水水交换器、闭式冷却水泵等设备的自动联锁，由“缺省自动智能模块”作为主控逻辑，令工艺系统设备的“一键启停”无缝衔接，自动顺控无须人工操控，没有了人工操控也就没有了额外热应力产生的机会。模拟量自动调节回路由“三态式”智能控制逻辑担纲，诸如锅炉高压汽包水位、锅炉中压汽包水位、锅炉低省再循环、锅炉低压汽包水位、凝汽器水位、凝汽器给水再循环、汽机高压旁路、汽机高压旁路减温、汽机中压旁路、汽机中压旁路减温、汽机低压旁路、汽机低压旁路减温、汽机轴封压力、高压汽封减温、低压汽封减温、凝汽器正常补水、除盐水补水、汽机低压缸喷水、汽机水幕喷水、GT排气温度等调节回路不同运行工况的定值给定、“自动地投自动”时输入偏差的“自动纠偏”，超驰控制，极大地降低了设备启停的交变热应力。APS的顶层的导引程序分阶段启停机组，比如机组启动可分为机组辅机启动、燃机启动、汽机冲转、机组升负荷4个阶段，机组停运可分为机组降负荷、停机熄火、真空破坏、断水停炉4个阶段。每个阶段都是以节点开始，前序节点的完成状态是随后节点的启动条件，每个节点都能够实现阶段的“一键启停”。因此，APS控制的全部设备无手操，启停无间断，重复无差别，系统安全得到了充分保证，设备寿命也实现了最佳管控。APS是机组DSS运行方式的安全卫士名副其实。

人有无限的智慧，但缺少无限的精力，设备人工操作的安全未必能保100%。APS有限的智慧，不缺少无限的精力，系统全自动操作的安全不必疑虑不是100%。

综上所述，为了设备的长寿、为了设备的安全，APS功能是必须的。

（来源：北极星电力网  作者：王立地）

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