660MW機組脫硫控制系統自啟停設計及應用
摘要： 機組自啟停控制系統（APS）是熱工自動化技術的最新發展方向之一，我們以大唐南京660MW機組脫硫DCS系統為例，介紹了APS系統的應用和設計方法，對APS設計和調試過程中的技術難點及解決方法進行了重點闡述。通過APS系統的投運，進一步減少了人為干預，提高了機組的自動化水平。
Abstract：
Key words :
摘要：機組自啟停控制系統（APS）是熱工自動化技術的最新發展方向之一，我們以大唐南京660MW機組脫硫DCS系統為例，介紹了APS系統的應用和設計方法，對APS設計和調試過程中的技術難點及解決方法進行了重點闡述。通過APS系統的投運，進一步減少了人為干預，提高了機組的自動化水平。
關鍵詞：機組自啟停、順序控制系統、APS、660MW機組、NT6000集散控制系統、邏輯結構
1.概述
大唐南京電廠2×660MW機組于2010年12月順利通過168小時性能驗收，其中輔助車間集中控制和煙氣脫硫控制系統全部采用南京科遠自動化集團股份有限公司的NT6000集散控制系統，控制總點數達到13000多點。如此大型的機組在運行期間，特別是在啟、停系統的操作過程中，如果全靠操作人員手動進行，則需要大量準確地操作才能保證機組順利啟停。而在煙氣脫硫系統采用的APS，即機組自啟停系統這一控制理念既提高了機組啟停的正確性、規范性，又大大減輕了運行人員的工作強度，從整體上提高機組的自動化水平。本文將就APS系統在煙氣脫硫控制系統的設計及應用做詳細地闡述。
2. APS邏輯設計
2.1基本結構設計
APS系統使用斷點方式實現機組自啟停控制，可實現從系統準備到出口煙氣完成脫硫以及解列煙氣脫硫的自動控制。APS分啟動模式和停止模式，分別包含6個斷點程序，啟動過程分為:系統準備斷點、啟動循環泵斷點、啟動除霧器斷點、啟動石膏排出泵斷點、啟動石灰石漿液泵斷點、啟動氧化風機斷點；停止過程分為：停止氧化風機斷點、停止灰石漿液泵斷點、停止石膏排出泵斷點、停止除霧器斷點、停止循環泵斷點、停止真空皮帶機斷點。
2.2軟件邏輯設計
從上分析，機組自啟停系統可分為三層。
2.2.1 操作管理邏輯
其中操作管理邏輯是APS的第一層，其作用為：
（1）選擇啟動模式還是停止模式；
（2）選擇和判斷APS是否投入；當非APS投入模式時，可以任意選擇一個或若干個斷點，在進行下一個斷點程序之前，其產生的指令會判斷之前的斷點是否已完成，當選擇APS投入模式時，可以實現機組的整機啟動或停止。
（3）選擇操作提示模式（手動模式）、自動操作模式；考慮到APS 控制涉及到大量的現場設備,常常出現由于設備本體的原因無法保證所有設備均能接受遠方自動控制,因此受控設備(回路) 均設計有“操作提示”和“自動操作”兩種模式。運行人員可根據需要,將相應的設備切到“操作指導”模式,APS邏輯對此設備將只作閃光提示而不直接啟動,調節回路輸出將跟蹤執行機構的位置反饋。由運行人員手動完成相關操作,操作完成后,反饋信號將觸發邏輯進入下一步序的控制。在自動操作模式時，將根據選擇的斷點自動完成設備的啟停操作。因此在APS投入模式時，一定是自動操作模式。
（4）選擇設備的備用關系；互為備用的設備，在APS啟動過程中，選擇主工作設備和備用設備。
下圖為APS投入及斷點選擇的邏輯框圖，從圖中可知，APS投入時，每個斷點都將被執行，若APS沒有投入，則選擇到的斷點將會被執行，此功能可用于在系統投運前，對每個分斷點（子系統）進行分別調試或有選擇性的組合聯調。
2.2.2 步進程序
APS系統軟件邏輯的第二層為步進程序。它是APS構成的核心內容，每個斷點都具有邏輯結構大致相同的步進程序(SFC)。其作用為：
(1) 判斷每個斷點啟動和停止的允許條件；
(2) 給每個斷點提供人工干預的手段，比如跳步、暫停、復位等；
(3) 顯示斷點中每一步的步序號、執行時間、設定時間、剩余時間等；當前步序號必須保證每個子步都不一樣，當步序號變化時給當前步運行時間清零后開始計時、而當子步序處于暫停時，剩余時間是不計時的。
2.2.3 設備邏輯程序
第三層為各斷點子步進行時產生的指令，即產生送至各個設備的功能組命令。其作用為：
（1）選擇設備的手動或自動模式；
（2）根據每個斷點子步序的觸發條件去動作設備；
（3）互為備用的設備啟動組，若選擇的設備組啟動失敗時，需自動切換至啟動備用設備組有提示運行人員。
在具體的邏輯設計時,采用了模塊化,結構化的組態方式，每個步序邏輯均采用了相同的邏輯結構,以保證程序的可讀性和準確性。這樣做一方面更為清晰有效地實現了控制策略;另一方面也便于調試和修改,不至于出現一處邏輯修改而引起多處連鎖反應的情況,提高了系統安全性。
3. APS報警設計
在系統運行期間，DCS 系統通過操作畫面與操作員進行信息互動，但為了對系統進行更有效地監控，就需要對出現事故報警的被控對象進行快速檢索、判別和確認事故類別，因此我們在進行APS報警設計時需要考慮如下方面：
（1）系統設備的故障狀態，例如設備跳閘、閥門故障、指令拒絕等信息必須在操作畫面實時反映,以便給操作員進行監控。
（2）對報警進行分系統顯示，一旦出現報警，可以準確地對報警進行定位。
（3）系統運行過程中，特別是機組發生故障的時候,過程報警是海量信息。為幫助操作員正確把握主要故障原因，報警應分等級分別報出。
（4）各種過程報警信息通過適當的途徑完整體現，使操作員掌握全面的信息，例如可以采用報警光子牌的形式。
（5）系統運行過程中,報警形式可根據需要采用聲音、彩色燈光、顏色等多種手段。
4. 界面設計
我們在進行APS界面設計的原則是：主操作界面需要簡潔，表現出系統的運行情況即可，子界面需給出系統中各個斷點及斷點包含的功能組、設備的運行情況。APS的操作界面如下圖所示。
下面分別介紹每個按鈕及顯示框的詳細意思：
1） 條件滿足：當執行到某個斷點時，若條件滿足，綠色顯示；若條件不滿足，紅色顯示。點擊按鈕可查看當前斷點的每個條件允許與否。
2） 操作提示：點擊按鈕通過彈出畫面可對系統投運斷點、設備主備關系進行選擇。
3） APS投入：當APS投入時，所有斷點都將被選擇。
4） 自動模式：分自動和手動模式，當APS投入時，系統進入自動模式。APS解除時，可以選擇手動和自動模式，并且可以通過右鍵進入子圖，選擇哪些斷點投入。
5） 系統流程：點擊進入詳細子圖，如下圖所示。
左側為整個系統所需執行的步驟，黃色閃爍框表示當前正在執行的斷點程序。可點擊流程框，例如“調用#1A吸收塔啟動功能組”，在右邊彈出啟動功能組的詳細狀況，其中顯示此功能組所涉及設備的運行狀態、運行時間等。
6） 報警光子牌：當系統中有未確認報警時，紅色/黃色閃爍；有報警但已確認時平光紅色；無報警時為灰色。點擊可進入詳細報警信息畫面。
7） 當前主步序：這里顯示APS執行情況的進度顯示，以及當前執行中的斷點描述。
8） 當前子步序：執行斷點中子功能組的步序描述以及當前步的執行時間。
9） 當前步剩余時間：根據當前步執行所需的設定時間計算出當前步的剩余時間。
10）操作按鈕：系統啟動、停止、確認、暫停、復位按鈕，通過這些按鈕完成APS的所有操作。當完成一個斷點時，操作按鈕將被下圖所替換。點“繼續”按鈕，程序將自己進入下一個斷點；點“暫停”按鈕，程序將停留在當前斷點且下方的剩余時間不再累計，當“暫停”取消時，再繼續計時，當剩余時間小于或等于0秒時，自動進入下一斷點；點“復位”按鈕，APS程序將中止。
5. 總結
本項目在NT6000系統硬件平臺實現了660MW機組脫硫控制系統的APS功能。整個系統在邏輯設計時采用模塊化組態，結構清晰明了，畫面和報警設計盡可能的滿足了運行人員的監控方式，提供了大量的操作指導和提示信息，方便了運行人員的操作。從功能設計而言，包括了從系統投運初期到完成煙氣脫硫的全過程，運行人員還可根據實際情況進行不同的操作。
由于設備自身的可控性和可用率不能滿足自動化要求，以及一些工藝和技術上仍存在問題，國內APS系統的投用成功率還不高。隨著本系統的成功投運，進一步減少了人為干預，提高了機組的自動化水平，也給同類型機組的脫硫控制系統提供了很好地借鑒作用。
參考文獻
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