麦电网讯：APS启动概述

机组程序自动启停（Automatic Procedure Start-up／Shut-down，APS）作为机组启停的热控标准功能配置和例行应用的操作方式，总共分为12个阶段，机组启动和停止各由6个分布式主控器串联组成，每个APS分布式主控器控制机组启、停过程中的一个阶段，每个阶段进程都是从节点（BREAK POINT）开始，完成阶段任务后结束（BP COMPLETE），前序阶段的完成状态作为后序阶段的许可条件。

机组启动6个阶段（参阅图1）：

1.机炉辅助系统启动（UNIT START PREPARATION）；

2.汽轮机抽真空（VACUUM UP）；

3.炉膛吹扫＆点火（FURNACE PURGE & LIGHT-OFF）；

4.汽轮机冲转（TURBINE ROLLING）；

5.发电机并网＆初负荷（SYNCHRO. & INIT. LOAD）；

6.机组升负荷（LOAD UP）。

图1 APS系统START-UP架构框图

从APS启动的6个阶段中我们可以看到，第一阶段主要以启动汽轮机和锅炉的辅助系统为主，第二阶段启动汽轮机的主要辅机，第三阶段启动锅炉本体，第四阶段启动汽轮机，第五阶段以发电机并网为主，第六阶段是升负荷，机、炉、电全体参与。整个过程遵循机组启动的内在规律，首先启动主机外围的辅助系统，然后启动主要辅机，最后启动主机。

图2是APS机组启动操作画面，操作画面设计简洁，但每个按键下面都蕴含着大量的操作过程或实时信息，按照星型拓扑层层传递指令、回馈状态。冰山露出一角，巨大的山体都在看不见的水面下，APS也是如此。

6个分布式主控器串联成APS启动程序，直接管控系统28套，总共执行步序35步，发出46条指令，机组并网带初负荷前执行步序25步，指令34条，管控系统23套，并网后执行步序10步，指令12条，管控系统5套，并网前后指令占比分别为74%和26%，步序占比分别为71.4%和28.6%，设备系统占比82.1%和17.9%。机组启动时，APS绝大部分的控制发生在机组未带负荷的工况下。

图2APS机组启动操作画面

一、机炉辅助系统启动阶段（UNIT START PREPARATION）

1.机炉辅助系统阶段起步许可条件：仪用压缩空气压力与杂用压缩空气压力均正常；

2.机炉辅助系统运行运行准备条件：同时满足，（1）机炉辅助系统启动允许时机条件；（2）凝汽器水位正常；（3）凝结水系统顺控已投“自动”；（4）低加抽汽顺控已投“自动”；（5）高加抽汽顺控已投“自动”；（6）给水系统顺控已投“自动”；（7）锅炉疏水与排气系统顺控已投“自动”；（8）汽机透平油系统顺控已投“自动”；（9）汽机盘车系统顺控已投“自动”；（10）汽机疏水系统顺控已投“自动”；（11）锅炉给水大旁路自动调节回路已投“自动伺服”（STAND-BY）。

3.辅助系统启动逻辑步序

机炉辅助系统启动分4个步序完成（参阅图3）。

顺序按下按键，① “MBC IN APS”；② “APS IN”；③ “BREAK POINT START-UP”。

按键选择“UNIT START PREPARATION”，并触发按键“GO”（参阅图2）。

第一步 APS接到“机炉辅助系统启动开始”信号，向汽轮机顺序控制系统（T-SCS）和锅炉电除尘（EP）PLC系统发出指令启动：① 锅炉电除尘绝缘加热；② 低压加热器抽汽系统；③ 汽轮机疏水系统。

第二步 确认自汽机顺序控制系统（T-SCS）的全部状态，① 汽轮机循环水系统已经运行；② 发电机辅机系统（氢、油、水）已经运行；③ 汽轮机疏水系统已经投入；④ 低压加热器抽汽系统已经投入；⑤ 自EP-PLC，锅炉电除尘绝缘子加热器已经投入，或者，自BMS，第一台煤粉燃烧器已经启动。则向T-SCS发出指令，启动：① 汽轮机凝结水系统；② 汽轮机透平油系统；③ 汽轮机盘车系统。

第三步 确认自T-SCS的全部状态：① 汽轮机凝结水系统已经运行；② 汽轮机透平油系统已经投入；③ 汽轮机盘车系统已经投入。则向T-SCS发出指令启动：高压加热器抽汽系统。

第四步 确认自T-SCS高压加热器抽汽系统已经投入。向锅炉顺序控制系统（B-SCS）发出指令，启动：① 电动给水泵单元；② 锅炉疏水排气系统。

图3 机炉辅助系统启动阶段逻辑步序

4.设计刍议

APS启动机组，首先从机炉辅助系统开始。按设备在工艺系统中的作用划分，锅炉、汽轮机和发电机为主机，送风、引风、一次风机和给水泵被认为是锅炉的主要辅机，真空、凝结水、循环水泵等是汽轮机的主要辅机，发电机的主要辅机包括定子冷却水和密封油泵等。机组还有相应配套的辅助系统，比如锅炉的疏水、排空气，汽轮机的回热和疏水等系统。机组按“先挖渠、后放水”的规则进行启动，先启动外围设备再逐次到核心主机，“水到渠成”，APS第一阶段“UNIT START PREPARATION”，之所以定义为“机组辅助系统启动”是根据这一过程中被控对象的特点确定的。

这一阶段APS主要导引的是T-SCS 、B-SCS和（EP）PLC。从启动允许、准备和自动条件中可以看到，压缩空气系统已经先行独立启动，9套顺序控制系统（SCS）和1套模拟量调节（MCS）回路全部投入自动工作方式，MCS因设备尚未启动，所以处在自动伺服（Stand-By）状态。这就是APS控制的明显特征，控制对象为“复合变量”，是开关量和模拟量无缝连接的控制系统。

APS还要首先确认独立控制的汽轮机循环水和发电机辅机系统（氢、油、水）已经运行。这说明，APS虽然控制众多热工控制系统，但也不是“包打天下”，选择是有原则的，有些辅助系统在机组一个检修周期运行期间只启停一次，APS不会也没有必要纳入导引范围。

二、汽轮机抽真空阶段（VACUUM UP）

1.汽轮机抽真空节点起步许可条件：机炉辅助系统启动节点已完成。

2.汽轮机抽真空节点运行准备条件：同时满足，① 抽真空时机条件；② 辅助蒸汽已投入；③ 汽轮机真空系统顺控自动；④ A汽泵小汽机蒸汽单元顺控自动；⑤ B汽泵小汽机蒸汽单元顺控自动；⑥ A汽泵小汽机透平油单元顺控自动；⑦ B汽泵小汽机透平油单元顺控自动。

3.汽轮机抽真空逻辑步序

汽轮机抽真空阶段一步完成（参阅图4）。

按键选择“VACUUM UP”，并触发按键“GO”（参阅图2）。

APS接到“汽轮机抽真空开始”信号，向T-SCS发出指令：①投汽轮机真空系统；② 投A给水泵小汽机蒸汽单元；③ 投B给水泵小汽机蒸汽单元；④ 投A给水泵小汽机透平油单元；⑤ 投B给水泵小汽机透平油单元。

图4汽轮机抽真空阶段逻辑步序

4.设计刍议

本阶段一步到位，指令单一，但有特点。发出一道指令，驱动五套系统。这就是DCS的能力体现和APS的特色，多线程控制，若是人工操作无论如何也办不到的。汽机真空和给水泵小汽机油、汽等设备安装位置虽然都在汽机厂房内，但控制分属T-SCS和B-SCS，小汽机的油、汽单元为汽动给水泵专属设备，给水系统划归B-SCS，小汽机的油、汽单元自然也归属了锅炉顺序控制。这有别于通常控制区域的划分方法，但运用起来信号传递确实更为便捷合理。

三、炉膛吹扫＆点火阶段（FURNA.PG & LIGHT-OFF）

1.炉膛吹扫＆点火节点起步许可条件：机炉辅助系统启动已完成。

2.炉膛吹扫＆点火节点运行准备条件：同时满足，① 炉膛吹扫与点火时机条件；② 辅助蒸汽已运行；③ 锅炉风烟系统顺控自动；④ A送风调节自动伺服；⑤ B送风调节自动伺服；⑥ A引风调节自动伺服；⑦ B引风调节自动伺服；⑧ 锅炉燃烧器顺控主控器自动；⑨ 锅炉炉水循环泵系统顺控自动；⑩ 锅炉轻油系统顺控自动；⑾ 给水大旁路调节自动伺服；⑿ 锅炉轻油调节自动伺服。

3.炉膛吹扫＆点火逻辑步序

炉膛吹扫＆点火阶段分8个步序完成（参阅图5）。

按键选择“FURNA.PG & LIGHT-OFF”，并触发按键“GO”（参阅图2）。

第一步 APS接到“炉膛吹扫＆点火开始”信号，向B-SCS发出指令：启动炉水循环泵系统。

第二步 确认自B-SCS炉水循环泵系统已经运行。向MCS发出指令：锅炉汽包水位定值在－100mm。

第三步 确认全部状态，① 自B-SCS，炉水循环泵系统已经运行；② 自MCS，锅炉汽包水位定值已在－100mm。向B-SCS发出指令：启动轻油系统。

第四步 确认自B-SCS轻油系统已经运行，并且锅炉汽包压力＜1.0MPa或凝汽器真空＞－80kPa。向B-SCS发出指令：启动锅炉风烟系统。

第五步 确认自B-SCS的全部状态：① 锅炉风烟系统已经运行；② 锅炉主燃料跳闸（MFT）已复位，或者燃油泄漏试验和炉膛吹扫已准备好。向锅炉燃烧器管理系统（BMS）发出指令：开始炉膛吹扫。

提示：锅炉风量≥30%，炉膛负压正常，炉膛吹扫条件满足，炉膛吹扫及燃油泄漏试验开始。

第六步 确认自B-SCS的燃油调节阀开度在一对油枪供油阀位，并且油枪可以点火。向BMS发出指令：投AB层1、3号油枪。

第七步 确认自B-SCS轻油自动调节在压力控制方式，同时AB层1、3号油枪角阀已经打开，延时1分钟。向BMS发出指令：投AB层2、4号油枪。

第八步 确认自B-SCS任一油层已经运行。向BMS发出指令：油枪负荷程序投自动。

提示：① 锅炉点火后，凝汽器真空＞－80kPa，则汽轮机旁路调节由伺服（STAND－BY）转为调节（AUTO）；② DEH 投转子应力控制。

图5炉膛吹扫＆点火阶段逻辑步序

4.设计刍议

所有的控制都围绕着锅炉（强制循环炉）展开，要给炉子点火就要先向锅里添水，但要注意一个背景，此时是DSS方式下闷炉的热态锅炉，锅炉水冷壁有水有温度有压力，并非空锅上水，因此先启动炉水循环泵再给锅炉上水至水位-100mm。其后启动轻油系统、炉膛吹扫、锅炉点火直至投两对油枪。特点有四，第一，从轻油系统启动到投两对油枪， BMS有全套的顺序控制，APS在这个阶段实际上是接管了BMS的控制权，直接出手控制，这和前两个阶段有所不同，前两个阶段都是“导引”，说白了就是把指令发给相应的热工控制系统APS就放手了，而本阶段，APS亲力亲为控制轻油系统。第二，这个阶段APS还主导了轻油系统压力和流量的调节，比如，① 将燃油调节阀开至“一对油枪点火位”，② 燃油自动调节回路自举至“压力自动控制方式”，③ 油枪负荷程序投自动。并根据点火进程，给出轻油MCS调节回路的定值，轻油泄漏试验和炉膛吹扫都由APS全部包下了。第三， APS在这个阶段，还关照到汽轮机真空值、投入汽机转子应力控制以及把汽机旁路调节回路由“伺服”转为“调节”。当然了，APS投了两对油枪以后，把控制权重新交还给了BMS、MCS、和DEH。第四，这个阶段汇集了6个MCS回路和5个SCS控制，模拟量与开关量的指令、信号交互引用，典型的复合变量系统，经典的程序自动控制，APS的特点一览无遗。

四、汽轮机冲转阶段（TURBINE ROLLING）

1.汽轮机冲转阶段起步许可条件：同时满足，① 炉膛吹扫&点火已完成；② 汽机交流辅助油泵已投入；③ 汽机转速＞2900 rpm，或汽机主油箱排烟风机已投入；④ 汽机抽真空已完成；⑤ 汽轮机进汽许可或汽机转速≮100 rpm。

2.汽轮机冲转节点运行准备条件：同时满足，① 汽轮机冲转时机条件；② DEH在APS方式；③ A汽动给水泵小汽机盘车已经投入；④ B汽动给水泵小汽机盘车已经投入。

3.汽轮机冲转逻辑步序

汽轮机冲转节点分8个步序完成（参阅图6）。

按键选择“TURBINE ROLLING”，并触发按键“GO”（参阅图2）。

第一步 APS接到“汽轮机冲转开始” 信号，向T-SCS发出指令：打开汽轮机中压主汽门电磁平衡阀。

第二步 确认自T-SCS汽轮机左/右侧中压主汽门电磁平衡阀已经打开，延时1分钟后向DEH发出指令：汽轮机挂闸。

第三步 确认自T-SCS汽轮机已经挂闸。向DEH发出指令：设定汽轮机目标转速在500rpm。

第四步 确认自DEH汽轮机摩擦检查条件已满足，向DEH发出指令：请求汽轮机摩擦检查。

第五步 确认自DEH汽轮机摩擦检查已退出或汽轮机转速＜100rpm。向DEH发出指令：汽轮机重新设定目标转速定值在500rpm。

第六步 确认自DEH汽轮机第一次升速已经完成，向DEH发出指令：汽轮机设定目标转速定值在2100rpm。

第七步 确认自DEH汽轮机第二次升速已经完成，向DEH发出指令：汽轮机设定目标转速定值在3000rpm。

第八步 确认 ① 自MCS，再热器压力＞0.75MPa；② 自DEH，汽轮机升速已经完成。向DEH发出指令：汽轮机阀门转换。

提示：汽轮机转速升至500rpm，摩擦检查程序自动开始，汽轮机关闭主汽门，转速下降。

图6 汽机冲转阶段逻辑步序

4.设计刍议

APS在此阶段表现得既专注又专业，所谓专注是说APS在这个阶段心无旁骛，就专心于汽轮机冲转一件事儿，从零转速升到3000rpm。说到专业，汽轮机冲转这个过程，DEH能做到的，APS当然不让全部做到。而且，DEH没有做到的，APS一气呵成。DEH在APS启动前就把汽轮机冲转的控制权交给了APS，APS则把汽机冲转各个环节链接成全自动控制，其中也包括了“汽轮机摩擦检查”这项试验。二次冲转、2100rpm暖机、3000rpm等转速定值都由APS给定,汽机冲转完成后的阀门切换也由APS自动完成。当然，APS并没有喧宾夺主，APS的主要作用还是“导引”，穿线搭桥，把手动的“点”连成自动的“线”，DEH固有的控制功能仍然本色发挥，汽轮机冲转，一键搞掂。

五、发电机并网＆初负荷阶段（SYNCHRO. & INIT. LOAD）

1.发电机并网＆初负荷阶段起步许可条件：同时满足 ① 炉膛吹扫&点火已完成；② 汽机交流辅助油泵已投入；③ 汽机转速＞2900rpm，或汽机主油箱排烟风机已投入；④ 汽机抽真空已完成。

2.发电机并网＆初负荷阶段运行准备条件：同时满足 ① 发电机并网时机条件；② B煤粉燃烧器顺控在自动；③ DEH在APS控制方式；④ 一次风系统顺控在自动；⑤ A一次风调节自动伺服；⑥ B一次风调节自动伺服；⑦ 锅炉燃烧器顺控主控器自动（APSIN）。

3.发电机并网＆初负荷逻辑步序

发电机并网&初负荷阶段分4个步序完成（参阅图7）。

按键选择“SYNCHRO. & INIT. LOAD”，并触发按键“GO”（参阅图2）。

第一步 APS接到“发电机同期指令”且满足以下任一条件：

1）3种状态同时出现，① 所有保护都已复位；② 汽机转速≥2950rpm；③ 励磁已投自动。

2）发电机开关已经合闸或自动准同期装置可供使用。则向DEH发出指令：合励磁开关。

第二步 确认自DEH发电机开关已经合闸或自动准同期装置可供使用。按下DCS操作员站显示器APS启动画面上“ASS CONFIRM”按键。向DEH发出指令：投入自动准同期装置、并网。

第三步 确认自DEH全部状态：① 发电机开关已经合闸；② 初负荷设定已完成。向B-SCS发出指令：启动锅炉一次风系统。

第四步 确认全部状态：① DEH在负荷自动方式；② 锅炉一次风系统启动已完成；③ 初负荷实发功率＞5％ECR。发出指令，① 去BMS启动锅炉第一套煤粉燃烧器；② 启动锅炉电除尘器。

提示：机组带上初负荷，DEH即由“GOV”转“LL”方式，机炉协调（CCS）汽机主控器由伺服（Stand－By）自举为调节（AUTO）。

图7发电机并网&初负荷阶段逻辑步序

4.设计刍议

本阶段始于电气操作，终在BMS控制，发电机合闸并入电网带初负荷是关键环节。事先把发电机励磁装置投入“自动”,置自动准同期装置处于“可供使用”状态，投入所有的电气保护。万事俱备，发电机合闸并网、带5%初负荷，都是自动的。对，阶段中有一步人工操作，进程第二步，按下 “ASS CONFIRM”按键。但不要质疑APS的自动水平，所谓的“一键启停”指的是热工控制系统，非APS。APS启、停各有6个阶段相互独立又次第连接，APS从来没有自诩是“一键启停”，是APS为热工控制立了规矩，要求参与其中的系统必须“一键启停”。

发电机并网＆初负荷结束了吗？还没有。机组带上初负荷，DEH即由“GOV”转“LL”方式，负荷刚到4MW，机炉协调（CCS）汽机主控器就由伺服（Stand－By）自举为调节（AUTO），而此前从高旁开启那一刻CCS锅炉跟随（BF）的扩展方式，高旁跟随压力调节（BER FLW MODE）就已经开始工作，也就是说，机炉协同控制系统早在锅炉投入两对油枪以后，就进入调节方式。

步序逻辑最后的指令有一条是去BMS“投入第一层煤粉燃烧器”。看似简单，别急，老鼠拉木锨—大头还在后面。其实，APS在本阶段直接管控了三层煤粉燃烧器，步序逻辑之外，专门为投运另外两套煤粉燃烧器设计有独立的“条件顺序控制”，以机组发电负荷为启动阈值，＞16%ECR启第二套煤粉燃烧器，＞ 25%ECR启动第三套。待三套制粉系统投入后，APS发出指令，把“磨煤机出力逻辑”控制权交还给BMS系统，锅炉煤粉燃烧器的自动增减就由BMS+CCS系统接续完成。机组实发负荷升至245MW（35%ECR），APS退出。

果然不同凡响，要知道，煤粉燃烧器是五用一备，备用燃烧器是随机的，投运燃烧器就一定要按有利维持“火焰中心”的原则进行排列组合，既然APS包揽了控制，只能，或者说是智能“思量”选择燃烧器了。并且，单说每套制粉系统启动就有13个步序， 5个模拟量回路。那么，三套制粉系统就要39步操作、投15个自动。这份思量、这么多动作，而操作人员只需目视无需伸手，这就是APS，这就是APS的标准。

六、机组升负荷阶段（LOAD UP）

1.机组升负荷阶段起步许可条件：发电机并网&初负荷阶段已完成。

2.机组升负荷阶段运行准备条件：同时满足，① 机组升负荷时机条件；② 任一油层在运行；③ DEH在APS方式控制；④ C煤粉燃烧器顺控在自动；⑤ D煤粉燃烧器顺控在自动；⑥ 轻油系统顺控在自动；⑦ 第一台汽给泵小汽机MEH在自动伺服；⑧ 一级过热喷水减温调节A在自动伺服；⑨ 一级过热喷水减温调节B在自动伺服；⑩ 二级过热喷水减温调节A在自动伺服；⑾ 二级过热喷水减温调节B在自动伺服；⑿ 再热事故喷水调节A在自动伺服；⒀ 再热事故喷水调节B在自动伺服；⒁ 再热温度（喷燃器摆角）调节在自动伺服。

3.机组升负荷逻辑步序

机组升负荷10个步序（参阅图8）。

按键选择“LOAD UP”，并触发按键“GO”（参阅图2）。

第一步 APS接到“机组升负荷”信号，发出指令：① 去DEH，DEH链接CCS；② 去DEH，低负荷限制方式；③ 去MCS，投机炉协调功率控制。

第二步 确认全部工作方式：① 自DEH，汽轮机功率控制；② 自DEH，低负荷限制方式；③ 自MCS，CCS功率控制方式。则发出指令：去DEH，设定目标负荷在20％ECR。

提示：实发负荷＞84MW，确认汽机旁路阀已关闭，机组协调控制（CCS）转协调（CC）控制方式。

第三步 确认全部状态：① 任一台给水泵小汽机已经启动；② 目标负荷已经设定在20％或35％ECR。发出指令：去MCS，并列第一台汽泵。

提示：机组实发负荷18％ECR，第一台给水泵小汽机开始冲转。

第四步 确认自MCS，第一台汽泵已经并入给水系统。发出指令：去MCS，解列电动给水泵。

提示：实发负荷20％ECR，汽／电给水泵切换，第一台汽动给水泵并列，电动给水泵解列。

第五步 确认自MCS电泵已经解列。发出指令：去MCS，设定目标负荷在35％ECR。

第六步 确认全部状态：① 自MCS，目标负荷已经设定在35％ECR；② 自MCS实发功率＞200MW；③ 自BMS第三套制粉系统启动已经超过180秒。发出指令：去MCS，燃油自动流量调节给定“最低流量”。

提示：① 负荷指令到达21％ECR，第二台给水泵小汽轮机开始冲转、并列。② 机组实发负荷25％ECR， DEH投 “IPR”及真空限负荷控制。③磨煤机出力计算程序转“AUTO”。

第七步 确认自BMS只有一层油枪在运行或只有一对油枪在运行再或者全部油枪角阀都已经关闭。发出指令：去BMS，退出倒数第二对轻油枪；去MCS，燃油自动压力调节给定“最低压力”。

第八步 确认只有一对油枪在运行或全部油枪角阀都已经关闭。发出指令：去BMS，退出最后一对轻油枪；去MCS，燃油自动压力调节给定“最低压力”。

第九步 确认自BMS全部油枪角阀都已经关闭且燃油速断阀已经关闭。发出指令：去B-SCS，停运锅炉轻油系统。

提示：实发负荷35%ECR，DEH切汽机单阀为顺序阀控制。

第十步 实发负荷MW＞35%ECR，确认自BMS任一层油枪在运行且“油枪负荷程序”已在手动方式。或者，自BMS全部油枪角阀都已经关闭，同时自B-SCS锅炉轻油已经停运。发出指令：去DEH，汽轮机高压调节门转为顺序阀控制。

机组升负荷完成。

图8机组升负荷阶段逻辑步序

4.设计刍议

APS升负荷阶段，热工控制火力全开。运行准备的14个条件中有5个开关量控制，模拟量调节多达9个，又见复变参数控制。机组负荷才到12%ECR，APS就导引CCS投CC方式，和常规的CCS比，投入时刻那是相当的早，可见APS中的CCS功能非同一般。所以强调，在某种意义上说模拟量调节才是决定APS成功的关键因素。机组目标负荷给定在35%。20%ECR给水系统并第一台汽泵、解电泵，负荷再升10MW，并第二台汽泵。汽动给水泵投入和电泵退出越早，机组运行越经济，APS做到了。锅炉投煤粉、退油枪，起起停停， APS再次披挂上阵从BMS手里接过最后两对油枪并将其安全退出，机组负荷升到35%，汽轮机阀门切换成顺序阀控制，其后再升、降机组负荷就是CCS、DEH、BMS和MCS联手撑起一片天了。最后一支油枪退出，APS启动工作结束，虽全身而退，然枕戈待击，机组停机时再被唤醒，重显身手。

结语

通过APS启动机组的6个阶段，我们看到了复合参量系统中开关量和模拟量交互作用、无缝衔接，我们看到了APS的程序控制过程。DCS是软件、硬体结合的电子计算机控制系统，硬体设备再先进，若软件有短板，避不开“木桶定理”，木桶的短板决定着盛水容量。应用软件的短板对DCS应用而言会导致昂贵的资源浪费。以上看到的APS功能，先进工业国家三十多年前已经在火电燃煤机组中成功应用。如果把APS作为一种标准，可以比较出提升空间。如果把APS作为一个目标，在火电燃煤机组中还有许多工作需要开拓。

APS停机也是6个阶段，控制同样精彩，欲知后事如何，且听下回分解。