該文由中電江門綜合能源有限公司與艾默生過程控制有限公司聯合供稿

摘要：

中電江門綜合能源有限公司2X60MW 級天然氣分布式能源站項目是由中國中建設計集團有限公司華南分公司總承包，聯合循環采用“一拖一”配置方案，單臺機組由一臺燃氣發電機組，一臺余熱鍋爐及一臺蒸汽輪機發電機組成，以熱、電、冷三聯供的方式實現能源的梯級利用，為江門國家級高新技術產業開發區發展保駕護航。采用國內首臺高轉速蒸汽輪機的6F.01型分布式能源站機組，蒸汽輪機額定轉速達5000轉/分，機組出力得到明顯提高。燃氣輪機燃燒溫度接近1400攝氏度，配以干式低氮燃燒系統，有效減少氮氧化物排放，環保指標優于國家排放標準。該項目的DCS、DEH均采用艾默生Ovation控制系統，在艾默生、華南電力實驗研究有限公司、西安熱工研究院有限公司、中電江門綜合能源有限公司生產技術部劉文領等及運行人員的一起協力配合下，先后數次對機組APS控制策略進行修改和實驗，經過精心調試，保證了APS功能的投運，并順利通過業主的驗收。本文后續將重點介紹DEH系統APS啟、停的控制方式。

項目背景

中電江門綜合能源有限公司2X60MW 級天然氣分布式能源站項目是由中國中建設計集團有限公司華南分公司總承包，聯合循環采用“一拖一”配置方案，單臺機組由一臺燃氣發電機組，一臺余熱鍋爐及一臺蒸汽輪機發電機組成，以熱、電、冷三聯供的方式實現能源的梯級利用，為江門國家級高新技術產業開發區發展保駕護航。采用國內首臺高轉速蒸汽輪機的6F.01型分布式能源站機組，蒸汽輪機額定轉速達5000轉/分，機組出力得到明顯提高。燃氣輪機燃燒溫度接近1400攝氏度，配以干式低氮燃燒系統，有效減少氮氧化物排放，環保指標優于國家排放標準。該項目的DCS、DEH均采用艾默生Ovation控制系統，在艾默生、華南電力實驗研究有限公司、西安熱工研究院有限公司、中電江門綜合能源有限公司生產技術部劉文領等及運行人員的一起協力配合下，先后數次對機組APS控制策略進行修改和實驗，經過精心調試，保證了APS功能的投運，并順利通過業主的驗收。本文后續將重點介紹DEH系統APS啟、停的控制方式。

APS控制是發電機組自動控制中的一種高層次，綜合性的控制功能，其主要作用是在機組啟動或停運過程中，能夠自動按照熱力系統流程及設備運行工況進行預訂參數和進程條件調動以及控制，并通過相關的邏輯保護、連鎖發出對其它功能組的控制指令，以最終實現發電機組的啟動或停運，俗稱一鍵啟、停。

本項目APS控制系統控制范圍

中電江門現場DCS、DEH均采用艾默生Ovation控制系統實現。APS按照功能組分為3部分：輔助系統APS、單元機組APS啟動及單元機組APS停機，各系統自啟停內容如下：

1.單元機組APS啟動

1.1機組上水

機組上水部分包括如下斷點：低壓汽包上水啟動、高壓汽包上水啟動、汽機疏水啟動3個斷點。

啟動燃機升溫升壓部分包括如下斷點：開鍋爐出口煙囪擋板、啟動燃機、燃機并網、高壓主蒸汽升溫、低壓主蒸汽升溫。

1.3啟動汽機及并網

啟動汽機及并網部分包括如下斷點：潤滑油冷卻器溫控調門投自動、汽機沖轉暖機升速、發電機組并網、主蒸汽溫度升溫。

2.單元機組APS停機

2.1停機準備

停機準備部分包括如下斷點：退出AVC/退出CCS、抽汽系統退出、高低壓旁路投自動。

2.2機組停機

機組停機部分包括如下斷點：燃機減負荷/汽機減負荷、汽機打閘、退出真空系統/盤車投入。

3. 輔助系統APS

系統準備斷點包括如下斷點：空壓機系統啟動、循環水系統啟動、開式冷卻水系統啟動、凝結水系統啟動、潤滑油系統啟動、軸封系統啟動、抽真空系統啟動、EH油系統啟動。

圖一：單元機組APS啟動

圖二：單元機組APS停機

圖三：輔助系統APS

汽機島DEH系統APS啟動和停止

1.DEH系統APS啟動

DEH系統啟動在中電江門電廠APS控制中設計的是一鍵啟動模式，無需對DEH系統進行特別操作，即自動掛閘、自動沖轉、自動投入同期、并網、自動帶負荷。啟動過程分為3個階段：汽機掛閘、汽機沖轉、機組并網。

1.1汽機掛閘

當機組滿足沖轉條件時，DEH系統接收到機組APS啟動信號后，將對ETS系統進行首出復位，對機組自動掛閘。掛閘后主汽門全開，聯通閥全開。

1.2汽機沖轉

機組掛閘后DEH系統自動投入ATC方式，并根據當前的調節級內上缸壁溫判斷當前啟動方式：冷態、熱態、極熱態。

冷態啟動時機組沖轉分一下幾個階段：

以100rpm/min升速率沖轉到500rpm暖機3min。

以500rpm/min升速率沖轉到1500rpm暖機3min。

以750rpm/min升速率沖轉到3500rpm暖機3min。

以1000rpm/min升速率沖轉到4000rpm暖機3min。

以1000rpm/min升速率沖轉到5023rpm。

熱態及極熱態啟動機組將以1000rpm/min升速率直接沖轉到5023rpm。

當機組轉速達到5023轉后DEH系統檢測到同期裝置請求信號后自動投入自動同期模式，已備并網。由于現場機組啟動過程中遇到振動較大等特殊情況，業主要求增加自動沖轉過程中操作員可以根據實際情況選擇暫停沖轉或繼續沖轉，特此增加了這部分功能，按鈕和原DEH控制面板中的進行/保持是同一個按鈕。系統還根據業主要求增加了DEH系統APS退出功能，當沖轉過程中退出DEH將保持當前轉速不變。DEH系統退出APS后將不能重新在DEH控制系統中重新投入APS, 需APS系統重新發出DEH系統APS啟動信號才能使DEH系統再次進行APS啟動。

1.3汽機并網

機組并網后，DEH系統會判斷當前負荷是否大于最小負荷，如當前負荷小于DEH系統允許的最小負荷，DEH系統會自動升負荷到最小負荷。如當前負荷大于DEH系統設定的最小負荷，DEH系統會自動將GV1&GV2按照10%/min的速率將閥門打開，直至GV1&GV2全開。由于次機組是聯合循環供熱機組，所以DEH系統基本都是閥位控制且閥門全開狀態，機組負荷主要由燃機控制。

2. DEH系統APS停機

DEH系統停機分為2個部分，DEH系統減負荷，ETS打閘。

當DEH系統接收到APS停機指令后且燃機負荷小于15MW、主汽壓力小于7Mpa時DEH將閥門從100%開度按照30%/min的速率將閥門開度關到20%。

當燃機負荷小于5MW時且接收到APS打閘信號后，DEH系統自動進行ETS打閘。

圖四：DEH系統APS控制

 項目意義

中電江門高新區2X60MW 級天然氣分布式能源項目全廠APS一鍵啟、停功能的實現，在提高機組自動化控制水平的同時，全面提高了機組長期安全、經濟運行水平、減輕了運行人員的操作強度。減少了運行人員的操作失誤，也是國內首個分布式能源項目實現聯合循環機組APS一鍵自啟、停控制，為其他類似分布式能源項目或其他機組進行APS一鍵自啟、停控制提供了參考和借鑒。

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