第24卷 第7期2017年7月仪器仪表用户INSTRUMENTATION
EIC Vol.24
2017 No.7
三菱M701F4型燃气蒸汽联合循环机组APS运用研究
王美树1，钟文晶2，马永卫1
（1. 浙江浙能常山天然气发电有限公司，浙江 衢州 324200；2. 浙江浙能技术研究院有限公司，杭州 310003）摘 要：实现APS控制，对提高机组的控制水平和运行水平具有重要意义。常山燃机APS项目针对三菱M701F4型燃机进行研究，构建了合理的APS结构，实现了APS系统对机组各设备有效的控制，同时对调试中的问题进行分析和处理，使APS达到了应有的效果。关键词：M701F4；单轴；APS
中图分类号：TH 文献标志码：A
Mitsubishi M701F4 Type Gas Dteam Combined Cycle Units
APS Applied Research
Wang Meishu 1, Zhong Wenjing 2, Ma Yongwei 1
(1.Zhejia Zheneng Changshan gas power generation co.，LTD，Zhejiang, Quzhou，324200，China;
2.Zhejia Zheneng institute of technology co.，LTD.Hangzhou，310003，China)
Abstract：The APS control, to improve the control level and operation level of the unit is of great significance.Dichroa CCGT APS project for mitsubishi M701F4 type gas turbine, build the reasonable structure of the APS, implements the APS system to effectively control unit of each equipment, at the same time to analyze and deal with the problems in debugging, make APS has reached the due effect.
Key words：M701F4；unipivot；APS
DOI:10.3969/j.issn.1671-1041.2017.07.025
文章编号：1671-1041(2017)07-0088-04
0 引言
APS通过顺控逻辑实现机组主、辅设备启停操作条件判断和自动启停操作，对于过程控制，顺控逻辑会随着过程量的变化自动更改调节参数，使机组启停过程按照顺控逻辑设计的要求执行。机组自启停控制逻辑通过对机组启停过程中的条件、过程变量和调节参数进行时的客观判断和调节，提升了机组启停过程的本质安全[1]。
浙江浙能常山天然气发电有限公司采用的是“单轴”“一拖一”型燃机。主设备包括一台燃机、一台汽机、一台余热锅炉、一台启动锅炉，燃机采用的是三菱M701F4型燃气轮机，余热锅炉为杭州锅炉集团股份有限公司生产的NG-M701F4-R 型三压、再热、卧式、无补燃、自身除氧、自然循环燃机余热锅炉，联合循环整体功率为458.02MW。燃机和汽机采用的是三菱DIASYS Netmation控制系统，余热锅炉采用的是OVATION控制系统，启动锅炉采用的是PLC
控制。为减少人为操作和缩短启停时间，同时并能避免误操作，实施了APS项目。
1 APS结构
虽然不同的机组实现APS的方式存在差异，但APS基本包括以下方面的内容：机组级主程控、系统级顺控、设备级顺控。其中较复杂的系统还可以分为几个子系统。
APS系统包括范围的原则为：并非所有的设备必须纳入APS控制，理论上在机组启停过程中所涉及到起亚k3现在多少钱
的设备及操作均可进入APS系统控制，但在设计过程中应将自动联锁与APS程序结合起来，尽量使APS程序功能齐全、逻辑清晰、结构简洁、便于维护。常山联合循环机组APS控制的范围包括以下几点。
1.1 余热锅炉和重要辅机的启停
各系统的启动过程主要控制各个阀和泵的开关顺序。
、收稿日期：2017-05-27
作者简介：王美树（1965-），男，浙江台州人，高级工程师，硕士，主要从事发电厂管理。
王美树·三菱M701F4型燃气蒸汽联合循环机组APS运用研究
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重要参数的控制。尽量避免参数的大幅度波动。
重要辅机包括循环水系统、开式水系统、闭式水系
统、凝结水系统辅助、凝结水系统、辅汽系统、低压给
水系统、高中压给水系统、低压主蒸汽升温升压系统、中
压主蒸汽升温升压系统、高压主蒸汽升温系统顺控。辅机
停止时撤出相应的连锁，重要设备的参数摆放在APS画面
中。
悍马价格1.2 燃机和汽轮机的启停
燃机和汽轮机的APS控制包括启动条件的确认、启动
方式的选择、冲转、高压/中压/低压主蒸汽压力的控制、燃机入口可调导叶（IGV）阀的控制。其中机组启动模式根据蒸汽轮机入口金属温度进行选择。通常分为如下3种模式：1）热态启动：汽轮机高压缸进口金属温度。
2）温态启动：汽轮机高压缸进口金属温度230℃～400℃3）冷态启动：低于230℃。
停机方式分为正常停机和维护停机两种方式。
1.3 启动锅炉和其他设备的控制
启动锅炉可以整合到DCS系统中进行控制从而纳入APS 控制系统，也可使用通信信号对启动锅炉的启停进行控制。
其他设备：将需要控制的设备纳入APS步序中。能通过DCS控制的设备就能直接纳入，不能通过DCS控制的设备则需增加硬接线或增加通信点。
1.4 断点
由于常山电厂的机组并不复杂，APS断点较少。为了保证机组的安全性。APS启设置了凝汽器排空确认、冷却水温度高、上水断点。启动燃机断点。APS停设置了破坏真空确认断点。其中冷却水温度高，破坏真空确认可通过逻辑进行判断而取消。
2 APS对系统和设备进行控制的方式
APS通过以下方式对系统和设备进行干预或控制。
1）系统控制
APS对机组进行控制，主要考虑各个系统的启停顺序，各系统的启停顺序控制如图1、2所示。
图1 启机过程中各系统启动顺序简图
Fig.1 Diagram of starting sequence of each system during starting
图2 停机过程中各系统停止顺序简图
Fig.2 Stop sequence diagram of each system during shutdown
2）泵的启停和开关阀的控制
在满足条件的情况下，直接把APS的步序指令连到泵的启停指令上。收到相应的反馈完成控制。
3）调阀的控制
完成一个调节阀的控制一般包括以下几个方面：调阀的指令控制、调阀设定值的改变，调阀手自动的投撤[2]。具体实现如下所示。
步序开始：调阀打到指定开度、控制参数到一定值、修改设定值、投自动。
例如：高压上水旁路调阀为例，简介调阀的控制方式如图。控制对象为高压汽包水位。如图3所示为APS对调阀开度的干预方式。如图4所示为APS对MA站的干预方式，包括手自动的切换指令以及用于关调门的迫降指令。如图5所示为PID设定值的改变方式。
APS对调阀控制还存在一个无扰切换的问题。高压给水阀完成手自动无扰切换的方式：高压汽包水位到达300mm。PID的设定值为切为固定值300mm，延时5s，调门投自动，步序结束后，步序指令为0，PID的设定值切换为手动输入，同时收入输入的值跟踪切换块的输出，实现无扰切换。
图3 APS调阀指令控制
Fig.3 APS regulating valve command control
。
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仪器仪表用户INSTRUMENTATION 图4 APS MA站常用控制
Fig.4 APS MA station common control
图5 APS 改变PID设定值
Fig.5 APS changes the PID setting
3 APS难点
给水全程控制为实现APS的一个难点，涉及到的控制对象较多，而且汽包水位的稳定在启机过程中也非常重要。需要控制的模拟量包括：低压给水阀阀位、低压汽包水位、给水泵勺管、中压给水阀位、中压汽包水位、高压给水旁路阀阀位、高压汽包主路阀阀位、高压汽包水位。顺控流程简图如图6所示。
给水泵勺管的控制：给水泵同时给高压中压汽包供水。因此，把高中压汽包启动过程中的上水程序合并成一个，考虑到TCA阀提前进水的问题。在上水过程中，给水勺管控制压力不能大于8MPa，燃气启动后设为11MPa.
高中低汽包水位控制：高中压汽包水位同一般的模
图6 给水顺控流程简图
Fig.6 Schematic diagram of feedwater control process
图7 旁路切主路切换逻辑框图
Fig.7 Logic block diagram of bypass main cut
拟量控制一致，调门先固定参数，水位到达设定值后投自动。考虑到汽包水位波动，步序完成的水位
满足条件应略低于控制设定值。为维持汽包水位稳定，先执行低压汽包上水，低压汽包投自动后再执行高中压汽包上水程控。为防止TCA断水，将高压压省煤器入口阀PID的输出上下限设为40%～60%。燃机点火后，修改汽包水位的设定值以满足机组运行的需要。
高压给水主旁路切换的问题。高压汽包水位控制在启机过程存在一个高压给水旁路切主路的过程，容易造成水位波动。因此，需要设计旁路切主路的一个逻辑。逻辑基本框图如图7所示。
主旁路切换主要考虑一个切换点的选择，原来设计为高压给水流量＞100t/h。但由于启机过程中，TCA阀进水，给水流量到达100t/h后瞬间下降，流量变化较快。因此，由SR触发器触发切换，大于70t/h切换，小于40t/h时复位，而机组负荷大于300MW时必须切换，防止旁路供水不足影响机组安全。同时考虑两个供水阀可能存在同时关闭的现
象，容易造成高压省煤器压力过高的问题，设计了相关连锁。
新长安之星王美树·三菱M701F4型燃气蒸汽联合循环机组APS运用研究第7期91
4 APS改进措施
4.1 设计停机上水程控
停机过程给水泵需要转动近1h，设计停机上水程控，既能简化运行的停机操作，同时能有效的节约能源。
4.2 提高APS的可用性
虽然APS设计步序满足条件，使每步独立，但APS涉及的对象较多，而模拟量控制难免存在一些偏差，应适当放宽每步的满足条件。增加设备预选功能，避免设备损坏对APS启停造成影响。同时应根据自身需求，尽量的简化APS。
4.3 缩短启动时间
应考虑步序的合理性，以缩短启动时间。在不影响安全性的前提下，适当增加调阀的开度，同步开启调阀和前后隔离阀。
图8 未使用APS启动曲线日产350z报价
Fig.8 Does not use the APS startup curve
5 调试中遇到的问题
调试过程中发现，原有的控制系统并不能很好地满足APS 的需求。因此，对调节和协调控制系统进行了优化，主要为控制参数的整定，原有连锁的完善和补充，增加APS需要的报警个别信号缺失或者个别设备短暂异常容易造成APS程序中断，也有可能造成APS长期停留在某步[3]。应根据机组启停的步骤，调整每个步序的时间，使APS不会无故中断，故障时能够正常报警。
6 APS效果
为缩短启动时间，根据以往的启动数据，修改了启动过程中各模拟量控制参数定值，如提高了热井水位控制定值。如图8、9所示，未采用APS从循泵启动到机组并网发
图9 使用APS启动曲线Fig.9 Uses the APS boot curve
。
（下转第27页）
张雪锋·软硬结合的方法实现PLC与DCS的时钟同步
第7期27功能 SFC0(SET_CLK)拖拽到项目中。
2) 创建一个功能块并按照指定顺序在静态区建立以下变量。Time Stamp 定义为 "Date_And_Time" 类型(SFC0 的时间)，ret_value定义为 "Int" 类型(SFC0 的返回值)，Flag 定义为 "Bool"类型(WinCC触发器)。
3) 在 FB1 中建立一个新的网络，并将下面文件中的 STL 代码拷贝到新网络中。
U DB1.DBX 10.0齐齐哈尔二手车
SPBN end
福特smaxCALL "SET_CLK"
PDT :=#TimeStamp
RET_VAL:=#ret_value
R DB1.DBX 10.0 //Reset
end: NOP 0
4) 在OB1中调用建好的功能块FB1。
5) 打开W i n C C在变量管理器中建立下表中的变量，选择“无符号8位数”，并在格式转换中选择“ByteToBCDByte”。
6) 打开全局脚本C编辑器，建立一个新的项目函数
“文件〉新建项目函数”。
7) 删除函数模板。把以下文件插入C脚本。保存函数。
#include "apdefap.h"
voidSetCpuTime()
{
#pragma code("kernel32.dll");
voidGetLocalTime(SYSTEMTIME *lpst);
#pragma code();
SYSTEMTIME time;
BOOL ret;
//printf("Start function SetCpuTime\r\n");
GetSystemTime(&time); //Use if system time is needed
//GetLocalTime(&time); Use if local time is needed
ret = SetTagMultiWait("%d%d%d%d%d%d%d",
"DB1_YEAR",time.wYear-2017,
"DB1_MONTH",time.wMonth,
"DB1_DAY",time.wDay,
"DB1_HOUR",time.wHour,
"DB1_MINUTE",time.wMinute,
"DB1_SECOND",time.wSecond,
"DB1_FLAG",1
); //end SetTagMultiWait } // end function。
3 结束语
风送单元PLC控制系统在利用软硬结合的定时校正方法实现与DCS的时钟同步后，通过双人同时读取DCS和PLC 两套系统时间，确认时间完全一致，达到了时钟同步的目的。聚丙烯装置的PDS排料单元、添加剂单元以及挤压造粒机组的控制系统也以同样的方法与DCS系统进行了时钟同步。聚丙烯装置各PLC系统与DCS系统的事件记录得到了统一，提高了工艺、设备以及仪表专业对事件分析的准确性和及时性，为装置长周期稳定运行提供有力保障。
参考文献：
徐庄.P L C与D C S时钟同步技巧[J].化工自动化及仪表,2016,43(2)：218-220.
沈燕芬.用于网络时间同步的N T P协议[J].现代计算机,2004,4:54-56.
张术飞.定时自动校正实现控制系统时间同步[J].石油化工自动化,2014,50(1)：72-74.
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（上接第91页）
电为149min。从循泵启动到带满负荷为347min。采用APS 的启动时间。从循泵启动到机组并网发电为92min。从循泵启动到带满负荷为200min。同时可以看出，各模拟量参数较未采用APS更为稳定，特别是机组点火后3个水位基本无波动。
7 结论
APS控制系统通过一个总的顺控，把原来燃机各个设备的控制、各个参数的控制融合成一个整体，有效的实现了对机组启停进行控制。能够在节能、缩短启停时间、减少运行的工作量等方面做出贡献，是十分值得研究和推广的。目前APS采用的基本是传统的控制方式，可以使用新的控制和报警技术使APS更加人性化和智能化。
参考文献：
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龙海云.百万千瓦超超临界机组自启停控制系统[J].四川电力技术,2013,3:022.
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