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  1. 項目背景介紹

  發(fā)電機組自啟停控制系統(tǒng)（APS）就是將全廠的主、輔機連貫起來，以最有效、最可靠、最合適的操作方式組合成控制程序，由電子計算機不斷執(zhí)行、判斷，去完成全廠的機組啟停任務(wù)。APS能有效簡化操作、降低勞動強度、減少誤操作、縮短啟停時間、減小機組壽命消耗，提高機組運行的安全性、可靠性和經(jīng)濟(jì)性。因此，對發(fā)電機組，特別是大容量超超臨界發(fā)電機組的APS技術(shù)研究，是近年來電廠熱工自動化技術(shù)的一個研究熱點。由于超超臨界機組容量大、參數(shù)高、系統(tǒng)復(fù)雜，安全性問題突出，研究APS意義更加重大。

  APS技術(shù)的研究，國外起步比較早，亞臨界機組已有實際的應(yīng)用，國內(nèi)個別由外國公司總承包的工程也有實現(xiàn)的例子，如由日本三菱公司總承包的珠海發(fā)電廠2×700MW亞臨界機組，就成功應(yīng)用了APS。而對超超臨界機組的APS技術(shù)，國內(nèi)、外多家研究機構(gòu)一直都在研究這一課題，但由于一些技術(shù)難題未取得突破，在本項目之前，超超臨界機組還沒有APS應(yīng)用的例子。

  國內(nèi)首臺百萬千瓦超超臨界機組于2006年11月在華能玉環(huán)電廠投入商業(yè)運行，截止到2007年底，共有6臺1000MW機組投入運行，但沒有一臺能夠?qū)崿F(xiàn)APS。其中最大的困難在于：超超臨界機組參數(shù)高、耦合特性復(fù)雜、關(guān)聯(lián)性強，可控性差，實現(xiàn)全程自動控制困難。同時，鍋爐點火、投油和投煤粉，以及干濕態(tài)轉(zhuǎn)換、旁路轉(zhuǎn)換等過程的自動控制無法實現(xiàn)。另外，鍋爐給水、燃燒、機組負(fù)荷等的控制無法做到全程自動。

  華能海門電廠一期工程2×1036MW超超臨界發(fā)電機組是廣東省電源建設(shè)重點項目和國家重點工程。為提高機組運行的可靠性、經(jīng)濟(jì)性和自動化水平，項目組擬在華能海門電廠一期工程開展超超臨界機組APS技術(shù)的研究和應(yīng)用。

  從2008年初開始，項目組以華能海門電廠一期工程2×1036MW機組為研究對象，開展百萬千瓦超超臨界機組APS技術(shù)研究，對百萬千瓦超超臨界機組實現(xiàn)機組自啟停控制的技術(shù)難題進(jìn)行重點攻關(guān)研究。

  2. 項目目標(biāo)與原則

  以華能海門電廠一期2×1036 MW超超臨界機組為主要研究對象，開展百萬千瓦超超臨界機組APS技術(shù)研究及應(yīng)用，對百萬千瓦超超臨界機組實現(xiàn)APS的技術(shù)難題進(jìn)行重點攻關(guān)。解決超超臨界機組啟停過程復(fù)雜，無法實現(xiàn)啟停過程自動控制的難題；解決超超臨界機組特性復(fù)雜，可控性差，無法實現(xiàn)全程自動控制的難題；解決超超臨界機組一些特殊過程的強非線性，無法實現(xiàn)自動控制的難題，實現(xiàn)百萬千瓦超超臨界發(fā)電機組的APS功能，然后，推廣APS技術(shù)到其他機組的應(yīng)用。

  3. 項目實施與應(yīng)用情況詳細(xì)介紹

  本項目于2005年開始進(jìn)行技術(shù)儲備，主要研究和消化國外亞臨界汽包爐火電機組的APS技術(shù)，并于2006年和2008年分別將APS技術(shù)應(yīng)用于湛江奧里油發(fā)電廠工程和沙角C電廠控制系統(tǒng)改造工程。從2008年開始，本課題正式立項，以華能海門電廠一期2×1036 MW超超臨界機組為主要研究對象，開展百萬千瓦超超臨界機組APS技術(shù)研究及應(yīng)用。

  3.1 實施與應(yīng)用的詳細(xì)情況

   課題組的“百萬千瓦超超臨界機組自啟停控制技術(shù)研究及應(yīng)用”研究成果，于2009年底，成功應(yīng)用于華能海門電廠一期2×1036MW兩臺機組，實現(xiàn)了全廠所有熱工過程的全程自動控制；實現(xiàn)了鍋爐點火、投油和投煤粉、以及干濕態(tài)轉(zhuǎn)換、旁路轉(zhuǎn)換等過程的自動控制；實現(xiàn)了鍋爐給水、燃燒、機組負(fù)荷等的全程自動控制。兩臺機組自投產(chǎn)以來，機組每次啟停都采用了APS功能。

  海門電廠應(yīng)用課題組的研究成果后，大大減輕了機組啟停過程中的人工操作勞動強度、規(guī)范了機組啟停的操作程序、簡化操作、減少了誤操作的可能、提高了機組的整體安全性能，同時也縮短了機組啟停時間，提高了機組的經(jīng)濟(jì)效益。機組啟動和停止過程中，鍋爐加熱膨脹和冷卻收縮均勻、汽輪機受熱和冷卻均勻，大大降低了機組啟停過程中的熱應(yīng)力，減小了機組啟停過程的壽命消耗，延長了機組的壽命。機組多次的啟動和停止結(jié)果表明，采用APS能使機組啟動縮短約5小時、停機過程縮短約1小時。

  海門電廠的給水全程控制、送/引風(fēng)全程控制、燃料全程控制、負(fù)荷全程控制、除氧器水位及凝結(jié)水泵變頻控制等控制策略的應(yīng)用，自動熱態(tài)清洗、干/濕態(tài)自動轉(zhuǎn)換、主汽溫控制等特殊控制技術(shù)的實施，機組在啟停過程中、以及正常運行過程中，始終保持各控制參數(shù)在最佳狀態(tài)，保證了機組的節(jié)能經(jīng)濟(jì)運行，為機組的節(jié)能減排、低碳、經(jīng)濟(jì)運行打下基礎(chǔ)。

  研究成果不僅可在1000MW機組上應(yīng)用，還可在600MW、300MW的新、老機組上推廣應(yīng)用，目前該項目所涉及的技術(shù)已成功應(yīng)用到廣東省湛江奧里油電廠2×600MW燃油機組、珠海金灣電廠2×600MW超臨界機組、沙角C廠1、2、3號機組（660MW）控制系統(tǒng)改造、汕尾電廠2×660MW超超臨界機組和江蘇省利港電廠4號機組（300MW）的自啟停控制系統(tǒng)中。

  研究成果中的一些模塊化技術(shù)，例如全程給水控制技術(shù)、風(fēng)煙系統(tǒng)全程自動控制技術(shù)、除氧器水位全程控制技術(shù)、燃料全程控制技術(shù)等，具有良好的推廣空間，這些模塊化的技術(shù)已成功應(yīng)用到沙角A電廠、茂名5、6號機組、惠來電廠，效果同樣顯著。

  3.2 突出項目創(chuàng)新性、重點與難點問題及解決思路等

  針對本項目的重點和難點，提出以下創(chuàng)新性的技術(shù)，實現(xiàn)了機組自啟停功能。

  一、提出一個適應(yīng)百萬千瓦超超臨界機組特性的APS體系框架技術(shù)，解決超超臨界機組啟停過程復(fù)雜，無法實現(xiàn)啟停過程自動控制的難題。

  超超臨界機組啟停過程復(fù)雜，操作的設(shè)備繁多，還有很多設(shè)備需要就地操作，同時現(xiàn)場設(shè)備情況復(fù)雜多變，有時還會遇到某些設(shè)備狀態(tài)反饋不正確、閥門開關(guān)不到位等故障，因此，機組每次啟停過程的操作順序都有可能不一樣，要實現(xiàn)全自動啟停控制是非常困難的。國內(nèi)曾有按機組正常的啟停操作順序來設(shè)計APS控制程序的例子，結(jié)果由于控制程序太過死板，對現(xiàn)場設(shè)備要求太過苛刻，控制程序根本就無法運行，以失敗告終，并把失敗的原因歸咎于國產(chǎn)設(shè)備的質(zhì)量。其實，APS沒能實現(xiàn)，還有一個重要原因是沒能找到一個合適的APS體系框架結(jié)構(gòu)，致使控制程序靈活性不夠，通用性不強。

  通過對超超臨界機組的運行特性進(jìn)行分析研究，經(jīng)過大量的實踐和試驗，并用仿真進(jìn)行了測試，研究出一個適應(yīng)超超臨界機組特性的APS體系框架技術(shù)，成功解決了百萬千瓦機組APS無法實現(xiàn)的難題！

  (1)提出了一個能夠?qū)崿F(xiàn)百萬千瓦機組APS的結(jié)構(gòu)方式。采用了4層金字塔形結(jié)構(gòu)，每層任務(wù)明確，層與層之間接口界限分明、結(jié)構(gòu)清晰。采用這種結(jié)構(gòu)，實現(xiàn)了SCS與MCS、FSSS等的整合、協(xié)調(diào)，靈活、安全、穩(wěn)定，相對于按機組啟動順序的結(jié)構(gòu)方式，能更好地解決問題，實現(xiàn)APS。

  (2)針對百萬千瓦機組工藝流程，開發(fā)出具有容錯功能的系統(tǒng)功能組，容錯性適應(yīng)各種工況條件，安全性高。(a)功能組每個指令完成的條件判斷是根據(jù)整個系統(tǒng)的狀態(tài)來綜合判斷，而不單是根據(jù)現(xiàn)場的反饋信號來簡單判斷，這樣更適合于中國的設(shè)備情況，系統(tǒng)的局部故障不會影響到系統(tǒng)的安全；(b)每個功能組的每一個指令的設(shè)計，均全面考慮到出現(xiàn)故障時的處理邏輯，確保系統(tǒng)運行的安全。而常規(guī)的功能組設(shè)計均是按正常情況下來考慮，若出現(xiàn)局部故障，均需要人手動操作來保證系統(tǒng)的安全，而采用本項目提出的容錯技術(shù)后，局部的故障無需人為干預(yù)，自動按最安全的方案進(jìn)行處理，僅僅是發(fā)出報警，提示現(xiàn)場有故障；(c)不管現(xiàn)場的設(shè)備開始時處于什么樣的狀態(tài)，功能組都能啟動，而且是安全的，不用擔(dān)心會出現(xiàn)安全問題。如一個給水泵啟動功能組，在泵啟動過程中要先關(guān)出口門再啟動，功能組啟動前，若給水泵已被手動啟動運行，則功能組會通過判，自動跳過關(guān)門及已經(jīng)運行的步驟，自動找到未完成的任務(wù)接著自動完成。而常規(guī)的功能組，則不允許啟動功能組，若啟動，由于沒有對這個給水系統(tǒng)進(jìn)行綜合的判斷，會先關(guān)泵出口門，這樣就造成在運行的給水泵跳閘，危及機組安全；(d)機組運行時，運行人員只需看報警，無需擔(dān)心功能運行過程中會出現(xiàn)不穩(wěn)定的發(fā)生。容錯性是保證安全的手段，只有安全得到保證，才能使功能組的運行是“真正自動”，無需人為監(jiān)視。

  (3)研究和開發(fā)了具有自適應(yīng)控制功能的APS與SCS、MCS的接口技術(shù)，為實現(xiàn)全程控制打下了基礎(chǔ)。APS系統(tǒng)的成功投運，離不開各個功能組和MCS系統(tǒng)的協(xié)調(diào)動作、密切配合，各個系統(tǒng)共同完成。MCS系統(tǒng)與APS系統(tǒng)的接口設(shè)計關(guān)系到APS系統(tǒng)成功與否的關(guān)鍵。(a)實現(xiàn)與APS的接口，提出自動自舉的概念。即無論機組在運行狀態(tài)還是停機狀態(tài)，MCS系統(tǒng)所有調(diào)節(jié)系統(tǒng)都在自動位，等待工藝系統(tǒng)滿足需要調(diào)節(jié)時，自動系統(tǒng)才進(jìn)行PID運算（自動控制方式AUTO CONTROL），否則處于預(yù)置值的跟蹤狀態(tài)（自動備用AUTO STANDBY），這種由自動系統(tǒng)自動進(jìn)入PID調(diào)節(jié)而無需任何人為干預(yù)的控制方式轉(zhuǎn)換，稱為自動系統(tǒng)的自動自舉；(b)自動系統(tǒng)處于自動方式后，不論其在AUTO CONTROL還是AUTO STANDBY方式，都無需任何人為的干預(yù)，系統(tǒng)能自動滿足機組運行的需要；(c) 對于有兩臺設(shè)備同時調(diào)節(jié)一個參數(shù)時（如送風(fēng)機、引風(fēng)機、凝結(jié)水泵等），第二臺設(shè)備進(jìn)入真自動時，則系統(tǒng)會緩慢將執(zhí)行機構(gòu)調(diào)平，在調(diào)平的過程中同時聯(lián)系過程控制量，若過程量偏差大則暫停，以實現(xiàn)平穩(wěn)的調(diào)平過渡控制；(d) 對于給水泵較為重要和特殊性的設(shè)備，設(shè)計自動并泵/退泵控制回路，當(dāng)給水泵需要并入或退出時，由并泵/退泵回路自動完成，而不是直接投入自動。并泵完成后自動投入M/A站自動，退泵完成后自動退出M/A站自動。

  二、開發(fā)出百萬千瓦機組自啟停全程控制技術(shù)，解決了超超臨界機組特性復(fù)雜，可控性差，無法實現(xiàn)全程自動控制的難題。

  火電廠熱工過程非線性嚴(yán)重，存在時變性，強耦合性和不確定性，超超臨界機組容量大、參數(shù)高、被控參數(shù)耦合特性更加復(fù)雜、相互間關(guān)聯(lián)性強，而且變化又很快，對象模型在機組啟停過程中變化特別大，可控性非常差，要實現(xiàn)全程自動控制非常困難，目前國內(nèi)外也只能做到極為少數(shù)的系統(tǒng)實現(xiàn)全程控制，如給水全程控制，而本項目實現(xiàn)的整個熱工過程全程自動控制，這在國內(nèi)外屬首次。每個自動回路都根據(jù)被控制對象特性相應(yīng)采取了大量的容錯技術(shù)和一些先進(jìn)控制技術(shù)，解決系統(tǒng)的穩(wěn)定性問題，整個熱工過程在各種工況下控制穩(wěn)定、安全可靠，調(diào)節(jié)品質(zhì)高。

  (1)開發(fā)了從鍋爐管道注水到機組帶滿負(fù)荷的給水全程控制技術(shù)。給水全程控制已經(jīng)是一個非常古老的課題了，現(xiàn)在的火電機組無一例外地設(shè)計了給水全程控制系統(tǒng)，但由于設(shè)備選型限制及受機組自動化水平限制等種種因素，目前國內(nèi)的給水全程控制系統(tǒng)，基本上都不能真正實現(xiàn)“全程自動”，或多或少地需要人為的干預(yù)。尤其是在機組啟動和停止過程中，往往需要專人來負(fù)責(zé)給水系統(tǒng)的操作，勞動強度大，有時干預(yù)不及時或操作不當(dāng)，引起給水流量較大的波動，甚至造成機組跳閘事故。這在機組啟/停過程中的給水管路和閥門的切換、給水泵并列/解列等操作過程中尤為突出。本項目的給水全程技術(shù)，很好地解決了上述問題，實現(xiàn)了電泵控制系統(tǒng)的自動啟動和停運、汽動給水泵系統(tǒng)的自動啟動和停運，完成機組啟動過程中旁路給水調(diào)節(jié)閥、電泵轉(zhuǎn)速控制、電泵最小流量調(diào)節(jié)閥、主給水電動門、汽泵轉(zhuǎn)速控制、汽泵最小流量調(diào)節(jié)閥等多個設(shè)備的全程自動控制以及控制方式的自動轉(zhuǎn)換。主要特點：(a)在1000MW機組上實現(xiàn)真正意義上的與APS系統(tǒng)相融合的給水程控制，實現(xiàn)從鍋爐管道注水到機組滿負(fù)荷全程給水自動控制，無需任何的人為干預(yù)；(b)采取有效措施，實現(xiàn)了主給水管道采用電動閘閥的給水管道無擾切換；(c)成熟的、完善的、模塊化設(shè)計的給水泵無擾自動并列/解列技術(shù)，采用了自適應(yīng)的并泵/退泵速率、流量偏置、再循環(huán)門和出水平衡等控制技術(shù)，很好地解決了并泵/退泵過程中的流量擾動問題，實現(xiàn)了又快又穩(wěn)的并泵/退泵過程；(d)全程給水控制技術(shù)真正做到了“零手動”、“高品質(zhì)”的要求，既提高了機組的自動化水平，也確保了機組運行的安全穩(wěn)定。

  (2)具有自動并退及出力自動平衡功能的送/引風(fēng)全程控制技術(shù)。常規(guī)的送、引風(fēng)控制系統(tǒng)，往往需要人工將送、引風(fēng)機的動葉投入自動，還需要一定的人為干預(yù)（如進(jìn)行設(shè)定值操作、手動調(diào)整出力平衡、手動調(diào)整偏置等），系統(tǒng)才能正常運行。而要實現(xiàn)APS功能，送、引風(fēng)的控制必須是全程自動、無需任何人為干預(yù)就能正常投入運行，同時，也必須是安全和穩(wěn)定可靠的。本項目的送/引風(fēng)全程控制技術(shù)，很好地解決了上述問題，實現(xiàn)了送、引風(fēng)機的自動并入和退出，無論在啟動還是停止過程中，過程參數(shù)均為閉環(huán)監(jiān)控狀態(tài)，使得系統(tǒng)的啟動和停止過程平穩(wěn)和安全可靠。實現(xiàn)兩臺風(fēng)機運行時出力自動平衡功能，保證風(fēng)機的安全運行。主要特點：(a)具有自動并、退功能，并退速度是自適應(yīng)的閉環(huán)控制，非常安全和穩(wěn)定； (b)風(fēng)力出力平衡自動控制，全程無需運行人員設(shè)置偏置，真正做到了全自動； (c)考慮了許多防失速、防喘振的措施，還設(shè)計了引風(fēng)控制的大偏差控制回路，保證爐膛負(fù)壓控制的穩(wěn)定可靠。

  (3)開發(fā)了從鍋爐點火到滿負(fù)荷運行的燃料全程控制技術(shù)。如何實現(xiàn)機組從點火初期到機組投協(xié)調(diào)控制（CCS）過程中燃料的自動增加和減少控制，以及降負(fù)荷過程中協(xié)調(diào)退出后燃料的減少是實現(xiàn)百萬超超臨界機組APS的一大難題。對百萬超超臨界機組的全程燃料控制策略進(jìn)行了深入研究，提出了適用于與APS協(xié)調(diào)控制的從鍋爐點火到滿負(fù)荷燃料的全程自動控制策略，解決了這一重大難題，實現(xiàn)了從等離子點火、第一臺制粉系統(tǒng)啟動到滿負(fù)荷過程中燃料的自動增加及制粉系統(tǒng)自動啟動的全程控制。主要特點：平穩(wěn)增加燃料，升溫、升壓非常平穩(wěn)，鍋爐受熱膨脹平穩(wěn)，減少了鍋爐的應(yīng)力，效果非常好。

  (4) 開發(fā)了機組負(fù)荷全程自動控制技術(shù)。負(fù)荷全程自動控制是APS的關(guān)鍵技術(shù)之一，目前國內(nèi)成功實現(xiàn)的例子非常少，負(fù)荷全程自動控制的難點主要是在CCS投運前的負(fù)荷控制問題。目前現(xiàn)有的機組啟動、停止過程的升降負(fù)荷過程基本上是通過手動控制燃料的增減，使得負(fù)荷值的增長不穩(wěn)定，不能很好地滿足機組升負(fù)荷的要求，經(jīng)常會出現(xiàn)超溫、超壓等現(xiàn)象，有時還造成汽輪機加熱/冷卻過程不均勻，引起應(yīng)力增大等問題。本項目優(yōu)化高壓旁路壓力控制策略及提出新的升/降負(fù)荷控制策略，實現(xiàn)負(fù)荷全程自動控制，很好地解決了機組啟、停過程中的超溫、超壓的問題，升降負(fù)荷過程中，汽輪機的加熱、冷卻過程平穩(wěn)。

  (5) 開發(fā)了具有凝結(jié)水母管壓力自適應(yīng)的除氧器水位全程控制技術(shù)等。發(fā)電機組將凝結(jié)水泵改造為變頻泵，節(jié)省了廠用電，已有很多成功的例子。但由于采用的控制方案仍有不少缺點和存在不少問題：1、凝結(jié)水調(diào)節(jié)閥無法全開，受凝結(jié)水用戶的限制；2、對凝結(jié)水調(diào)節(jié)閥指令函數(shù)進(jìn)行整定，工作量大，運行中常常出現(xiàn)凝結(jié)水壓力波動大，需手動干預(yù)；3、為滿足工藝安全的需要，凝結(jié)水壓力整定得比較高，節(jié)流損失大，沒有充分利用變頻節(jié)能的潛力。如目前投運的1000MW機組為滿足工藝安全的需要，凝結(jié)水壓力整定為2.5MPa，且為開環(huán)控制，有時高達(dá)3.5MPa，浪費了大量的廠用電。本項目針對上述問題，對除氧器水平調(diào)節(jié)進(jìn)行了全面的優(yōu)化和完善，采用了凝結(jié)水母管壓力自適應(yīng)的技術(shù)，實現(xiàn)了除氧器水平全程調(diào)節(jié)，同時解決了存在的問題，實現(xiàn)了在各個負(fù)荷段凝結(jié)水壓力均能保持穩(wěn)定，而且降低到1.7MPa。與目前常用的控制方案相比，本項技術(shù)，既能保證除氧器水位和凝結(jié)水壓力的穩(wěn)定，同時節(jié)能效果進(jìn)一步提高，節(jié)能效果顯著。如在海電廠的應(yīng)用中，凝結(jié)水母管壓力由原來的2.5MPa降至1.7MPa，在原來變頻已經(jīng)節(jié)電的基礎(chǔ)上，可再節(jié)電240萬kwh/年；原設(shè)計在450MW以下才一臺泵運行，采用全程調(diào)節(jié)后，低于550MW即自動停一臺凝泵，節(jié)省廠用電80萬kwh/年。采用本項技術(shù)，實現(xiàn)了與APS的接口，全程維持著凝結(jié)水壓力穩(wěn)定，保證系統(tǒng)安全運行，真正做到全程高品質(zhì)自動調(diào)節(jié)，同時，最低的凝結(jié)水壓力設(shè)置又達(dá)到了最佳的節(jié)能效果。

  三、提出百萬千瓦超超臨界鍋爐自啟停特殊過程的控制策略，解決了超超臨界機組一些特殊過程的強非線性，無法實現(xiàn)自動控制的難題。

  目前，國內(nèi)外超超臨界機組的一些特殊過程的自動控制一直都未能實現(xiàn)，這些過程的非線性特別強，大遲延特別嚴(yán)重，自動控制極易不穩(wěn)定而發(fā)散，安全得不到保證。本項目對這些過程特性進(jìn)行了大量的試驗和仿真，通過分析研究，每個自動回路都根據(jù)被控制對象特性相應(yīng)采取了大量的容錯技術(shù)和一些先進(jìn)控制技術(shù)，最終實現(xiàn)了這些過程的穩(wěn)定、安全可靠的自動控制，解決了超超臨界機組特殊過程自動控制的難題。

  (1)提出了采用BCP泵的鍋爐干/濕態(tài)轉(zhuǎn)換自動控制策略。直流鍋爐干/濕態(tài)轉(zhuǎn)換過程前后，控制對象的特性變化太大。如剛轉(zhuǎn)換到干態(tài)時，若鍋爐給水流量控制不好，極易造成干/濕態(tài)反復(fù)切換、或造成分離器入口溫度過高引發(fā)鍋爐壁溫超溫等異常情況。本項目采用自適應(yīng)變參數(shù)、曲線函數(shù)純比例和模型參數(shù)預(yù)測等控制方法，把給水控制穩(wěn)定，保證了干/濕態(tài)轉(zhuǎn)換的自動控制平穩(wěn)。

  (2)提出了給水、燃料和汽機旁路協(xié)調(diào)控制的鍋爐自動熱態(tài)清洗控制策略。自動熱態(tài)清洗全程自動，溫度和壓力穩(wěn)定，效果顯著；采用給水、燃料、汽機旁路三者相互配合完成的熱態(tài)清洗，速度更快，效果更好，縮短了熱態(tài)清洗的時間。

  (3)提出了具有減溫水、給水及煤水比相互協(xié)調(diào)的主蒸汽溫度控制策略。(a)針對超超臨界特性，設(shè)計的一個新型控制方法，采用減溫噴水閥作為聯(lián)絡(luò)信號，能始終保持噴水閥在最佳的調(diào)節(jié)位置，汽溫控制效果更加好。無論在何種工況，始終使燃料——給水平衡，使一、二級減溫水噴水閥在有效的調(diào)節(jié)范圍內(nèi)，從而使主汽溫度始終受控，取得了很好的實際運行效果，在變負(fù)荷和各個負(fù)荷段內(nèi)，汽溫控制都非常穩(wěn)定。(b)采用了給水和鍋爐給煤量協(xié)同調(diào)節(jié)穩(wěn)定分離器入口過熱度在正常的范圍內(nèi)，有效防止屏過溫度超溫的現(xiàn)象。在進(jìn)行RB試驗時，分離器入口過熱度始終保持穩(wěn)定，相比之前的策略，效果非常明顯。(c) 對于直流爐，汽溫調(diào)節(jié)始終以維持燃水比為粗調(diào)，減溫水為精調(diào)。本項技術(shù)，將這一控制思想進(jìn)行了升華，由鍋爐給水、減溫水、燃料三方相互協(xié)調(diào)，共同維持主汽溫度的穩(wěn)定。

  4. 經(jīng)濟(jì)效益分析

  本項目研究成果首次實現(xiàn)了百萬千瓦超超臨界發(fā)電機組的自啟停控制，從機組啟動準(zhǔn)備階段的凝結(jié)水補水系統(tǒng)啟動開始，一直到機組滿負(fù)荷運行，以及從機組滿負(fù)荷到機組完全停止運行的過程，實現(xiàn)了“一鍵啟停”和全程自動控制，大大減輕了人工操作勞動強度、規(guī)范了機組啟停的操作程序、簡化了操作、減少了誤操作的可能、提高了機組的整體安全性能，縮短了機組啟停時間，提高了機組的經(jīng)濟(jì)效益。同時，全程自動控制提高了機組的運行水平，降低了機組的發(fā)電煤耗和廠用電率。機組啟動和停止過程中，鍋爐加熱膨脹和冷卻收縮均勻、汽輪機受熱和冷卻均勻，降低了機組啟停過程中的熱應(yīng)力，減小了機組壽命消耗，延長了機組的壽命；機組多次的啟動和停止結(jié)果表明，采用APS使機組啟動過程縮短約5小時、停機過程縮短約1小時；全程自動控制，機組在啟停過程中、正常運行過程中以及負(fù)荷調(diào)節(jié)的動態(tài)過程中，始終保持各控制參數(shù)在最佳狀態(tài)，保證了機組的經(jīng)濟(jì)運行，為節(jié)能減排、低碳、經(jīng)濟(jì)運行打下基礎(chǔ)。而沒有應(yīng)用APS的超超臨界機組，啟停過程需要大量的人工操作，操作項目繁多，判斷條件繁多，人工的勞動強度高，久而久之，誤判斷、誤操作常常發(fā)生，安全得不到保證；同時，由于人工操作的隨意性，鍋爐、汽機膨脹/冷卻過程不均勻，增加壽命消耗；另外，沒有全程自動控制，參數(shù)偏離設(shè)計值較大，增加了機組的煤耗和廠用電率，經(jīng)濟(jì)性能較差。

  目前國內(nèi)1000MW超超臨界機組額定工況穩(wěn)定運行供電標(biāo)準(zhǔn)煤耗已經(jīng)達(dá)到國際水平。但機組實際運行過程中，需要參與電網(wǎng)負(fù)荷調(diào)節(jié)，則實際煤耗仍然較高，離國際水平還有一段很大的差距，這主要是由于機組參與負(fù)荷調(diào)節(jié)的動態(tài)過程中，機組控制水平仍然落后于國際水平。目前已投運的1000MW機組中，大部分沒有采用APS技術(shù)，造成機組啟/停、正常負(fù)荷調(diào)節(jié)的運行過程中，煤耗偏高。華能海門電廠應(yīng)用本項研究成果后，提高了機組控制水平，運行參數(shù)按最優(yōu)進(jìn)行控制，不僅機組在啟停過程節(jié)約大量燃煤，而且正常運行過程中、以及機組參與電網(wǎng)負(fù)荷調(diào)節(jié)的動態(tài)過程中，也有著較低的煤耗和廠用電率。

   根據(jù)海門電廠每臺機組投運一年的統(tǒng)計結(jié)果，APS系統(tǒng)投運后，啟動過程節(jié)約廠用電15多萬度電、提前發(fā)電增加400多萬度電的發(fā)電量，停止過程節(jié)約廠用電3多萬度電、提前發(fā)電增加80多萬度電的發(fā)電量，累計節(jié)支504多萬元；給水全程控制，在機組啟動過程中，電泵節(jié)能每年就可節(jié)省約4萬度電，累計節(jié)支2萬元；機組正常運行的負(fù)荷調(diào)節(jié)過程中，全程自動控制使運行參數(shù)穩(wěn)定，與實施APS前對比，機組供電煤耗降低了2g/kWh，每年每臺機組發(fā)電量按60億度電來計算，節(jié)支967多萬元；除氧器水位全程調(diào)節(jié)，凝結(jié)水泵在原來變頻已經(jīng)節(jié)電的基礎(chǔ)上，可再增加節(jié)電量240多萬kWh/年，累計節(jié)支120多萬元；采用全程調(diào)節(jié)后，低于550MW即自動停一臺凝泵，節(jié)省廠用電80萬kwh/年，累計節(jié)支40多萬元。以上數(shù)據(jù)統(tǒng)計，2臺機直接經(jīng)濟(jì)效益共計3000多萬元/年。再加上APS應(yīng)用后減少了誤操作、減少操作人員支出、減少設(shè)備損耗和維修費用支出等其他間接經(jīng)濟(jì)效益，應(yīng)用APS后，經(jīng)濟(jì)效益同其他國內(nèi)外同類項目相比處于于領(lǐng)先水平。