2X60MW 級天然氣分布式能源聯(lián)合循環(huán)機組APS一鍵自啟、?？刂?/h1>
2021/12/10 14:09:11
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(lián)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(shè)計集團有限公司華南分公司總承包，聯(lián)合循環(huán)采用“一拖一”配置方案，單臺機組由一臺燃氣發(fā)電機組，一臺余熱鍋爐及一臺蒸汽輪機發(fā)電機組成，以熱、電、冷三聯(lián)供的方式實現(xiàn)能源的梯級利用，為江門國家級高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)開發(fā)區(qū)發(fā)展保駕護航。采用國內(nèi)首臺高轉(zhuǎn)速蒸汽輪機的6F.01型分布式能源站機組，蒸汽輪機額定轉(zhuǎn)速達5000轉(zhuǎn)/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(tǒng)，有效減少氮氧化物排放，環(huán)保指標優(yōu)于國家排放標準。該項目的DCS、DEH均采用艾默生Ovation控制系統(tǒng)，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(chǎn)技術(shù)部劉文領(lǐng)等及運行人員的一起協(xié)力配合下，先后數(shù)次對機組APS控制策略進行修改和實驗，經(jīng)過精心調(diào)試，保證了APS功能的投運，并順利通過業(yè)主的驗收。本文后續(xù)將重點介紹DEH系統(tǒng)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(shè)計集團有限公司華南分公司總承包，聯(lián)合循環(huán)采用“一拖一”配置方案，單臺機組由一臺燃氣發(fā)電機組，一臺余熱鍋爐及一臺蒸汽輪機發(fā)電機組成，以熱、電、冷三聯(lián)供的方式實現(xiàn)能源的梯級利用，為江門國家級高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)開發(fā)區(qū)發(fā)展保駕護航。采用國內(nèi)首臺高轉(zhuǎn)速蒸汽輪機的6F.01型分布式能源站機組，蒸汽輪機額定轉(zhuǎn)速達5000轉(zhuǎn)/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(tǒng)，有效減少氮氧化物排放，環(huán)保指標優(yōu)于國家排放標準。該項目的DCS、DEH均采用艾默生Ovation控制系統(tǒng)，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(chǎn)技術(shù)部劉文領(lǐng)等及運行人員的一起協(xié)力配合下，先后數(shù)次對機組APS控制策略進行修改和實驗，經(jīng)過精心調(diào)試，保證了APS功能的投運，并順利通過業(yè)主的驗收。本文后續(xù)將重點介紹DEH系統(tǒng)APS啟、停的控制方式。
APS控制是發(fā)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(tǒng)流程及設(shè)備運行工況進行預(yù)訂參數(shù)和進程條件調(diào)動以及控制，并通過相關(guān)的邏輯保護、連鎖發(fā)出對其它功能組的控制指令，以最終實現(xiàn)發(fā)電機組的啟動或停運，俗稱一鍵啟、停。
本項目APS控制系統(tǒng)控制范圍
中電江門現(xiàn)場DCS、DEH均采用艾默生Ovation控制系統(tǒng)實現(xiàn)。APS按照功能組分為3部分：輔助系統(tǒng)APS、單元機組APS啟動及單元機組APS停機，各系統(tǒng)自啟停內(nèi)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(wǎng)、高壓主蒸汽升溫、低壓主蒸汽升溫。
1.3啟動汽機及并網(wǎng)
啟動汽機及并網(wǎng)部分包括如下斷點：潤滑油冷卻器溫控調(diào)門投自動、汽機沖轉(zhuǎn)暖機升速、發(fā)電機組并網(wǎng)、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(tǒng)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(tǒng)/盤車投入。
3. 輔助系統(tǒng)APS
系統(tǒng)準備斷點包括如下斷點：空壓機系統(tǒng)啟動、循環(huán)水系統(tǒng)啟動、開式冷卻水系統(tǒng)啟動、凝結(jié)水系統(tǒng)啟動、潤滑油系統(tǒng)啟動、軸封系統(tǒng)啟動、抽真空系統(tǒng)啟動、EH油系統(tǒng)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(tǒng)APS
汽機島DEH系統(tǒng)APS啟動和停止
1.DEH系統(tǒng)APS啟動
DEH系統(tǒng)啟動在中電江門電廠APS控制中設(shè)計的是一鍵啟動模式，無需對DEH系統(tǒng)進行特別操作，即自動掛閘、自動沖轉(zhuǎn)、自動投入同期、并網(wǎng)、自動帶負荷。啟動過程分為3個階段：汽機掛閘、汽機沖轉(zhuǎn)、機組并網(wǎng)。
1.1汽機掛閘
當機組滿足沖轉(zhuǎn)條件時，DEH系統(tǒng)接收到機組APS啟動信號后，將對ETS系統(tǒng)進行首出復(fù)位，對機組自動掛閘。掛閘后主汽門全開，聯(lián)通閥全開。
1.2汽機沖轉(zhuǎn)
機組掛閘后DEH系統(tǒng)自動投入ATC方式，并根據(jù)當前的調(diào)節(jié)級內(nèi)上缸壁溫判斷當前啟動方式：冷態(tài)、熱態(tài)、極熱態(tài)。
冷態(tài)啟動時機組沖轉(zhuǎn)分一下幾個階段：
以100rpm/min升速率沖轉(zhuǎn)到500rpm暖機3min。
以500rpm/min升速率沖轉(zhuǎn)到1500rpm暖機3min。
以750rpm/min升速率沖轉(zhuǎn)到3500rpm暖機3min。
以1000rpm/min升速率沖轉(zhuǎn)到4000rpm暖機3min。
以1000rpm/min升速率沖轉(zhuǎn)到5023rpm。
熱態(tài)及極熱態(tài)啟動機組將以1000rpm/min升速率直接沖轉(zhuǎn)到5023rpm。
當機組轉(zhuǎn)速達到5023轉(zhuǎn)后DEH系統(tǒng)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(wǎng)。由于現(xiàn)場機組啟動過程中遇到振動較大等特殊情況，業(yè)主要求增加自動沖轉(zhuǎn)過程中操作員可以根據(jù)實際情況選擇暫停沖轉(zhuǎn)或繼續(xù)沖轉(zhuǎn)，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(tǒng)還根據(jù)業(yè)主要求增加了DEH系統(tǒng)APS退出功能，當沖轉(zhuǎn)過程中退出DEH將保持當前轉(zhuǎn)速不變。DEH系統(tǒng)退出APS后將不能重新在DEH控制系統(tǒng)中重新投入APS, 需APS系統(tǒng)重新發(fā)出DEH系統(tǒng)APS啟動信號才能使DEH系統(tǒng)再次進行APS啟動。
1.3汽機并網(wǎng)
機組并網(wǎng)后，DEH系統(tǒng)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(tǒng)允許的最小負荷，DEH系統(tǒng)會自動升負荷到最小負荷。如當前負荷大于DEH系統(tǒng)設(shè)定的最小負荷，DEH系統(tǒng)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(lián)合循環(huán)供熱機組，所以DEH系統(tǒng)基本都是閥位控制且閥門全開狀態(tài)，機組負荷主要由燃機控制。
2. DEH系統(tǒng)APS停機
DEH系統(tǒng)停機分為2個部分，DEH系統(tǒng)減負荷，ETS打閘。
當DEH系統(tǒng)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(guān)到20%。
當燃機負荷小于5MW時且接收到APS打閘信號后，DEH系統(tǒng)自動進行ETS打閘。
圖四：DEH系統(tǒng)APS控制
項目意義
中電江門高新區(qū)2X60MW 級天然氣分布式能源項目全廠APS一鍵啟、停功能的實現(xiàn)，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(jīng)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(nèi)首個分布式能源項目實現(xiàn)聯(lián)合循環(huán)機組APS一鍵自啟、?？刂?，為其他類似分布式能源項目或其他機組進行APS一鍵自啟、?？刂铺峁┝藚⒖己徒梃b。
關(guān)于艾默生
艾默生（美國紐約證券交易所代碼：EMR）是一家全球性的技術(shù)與工程公司，為工業(yè)、商業(yè)及住宅市場客戶提供創(chuàng)新性解決方案。自動化解決方案業(yè)務(wù)幫助過程、混合和離散行業(yè)制造商優(yōu)化其能效和運營成本，促進生產(chǎn)，確保人員安全和保護環(huán)境。商住解決方案幫助確保人類舒適度和健康，保障食品質(zhì)量和安全，提升能效，打造可持續(xù)發(fā)展的基礎(chǔ)設(shè)施。如欲了解更多信息，歡迎訪問：www.emerson.cn。
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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(lián)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(shè)計集團有限公司華南分公司總承包，聯(lián)合循環(huán)采用“一拖一”配置方案，單臺機組由一臺燃氣發(fā)電機組，一臺余熱鍋爐及一臺蒸汽輪機發(fā)電機組成，以熱、電、冷三聯(lián)供的方式實現(xiàn)能源的梯級利用，為江門國家級高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)開發(fā)區(qū)發(fā)展保駕護航。采用國內(nèi)首臺高轉(zhuǎn)速蒸汽輪機的6F.01型分布式能源站機組，蒸汽輪機額定轉(zhuǎn)速達5000轉(zhuǎn)/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(tǒng)，有效減少氮氧化物排放，環(huán)保指標優(yōu)于國家排放標準。該項目的DCS、DEH均采用艾默生Ovation控制系統(tǒng)，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(chǎn)技術(shù)部劉文領(lǐng)等及運行人員的一起協(xié)力配合下，先后數(shù)次對機組APS控制策略進行修改和實驗，經(jīng)過精心調(diào)試，保證了APS功能的投運，并順利通過業(yè)主的驗收。本文后續(xù)將重點介紹DEH系統(tǒng)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(shè)計集團有限公司華南分公司總承包，聯(lián)合循環(huán)采用“一拖一”配置方案，單臺機組由一臺燃氣發(fā)電機組，一臺余熱鍋爐及一臺蒸汽輪機發(fā)電機組成，以熱、電、冷三聯(lián)供的方式實現(xiàn)能源的梯級利用，為江門國家級高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)開發(fā)區(qū)發(fā)展保駕護航。采用國內(nèi)首臺高轉(zhuǎn)速蒸汽輪機的6F.01型分布式能源站機組，蒸汽輪機額定轉(zhuǎn)速達5000轉(zhuǎn)/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(tǒng)，有效減少氮氧化物排放，環(huán)保指標優(yōu)于國家排放標準。該項目的DCS、DEH均采用艾默生Ovation控制系統(tǒng)，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(chǎn)技術(shù)部劉文領(lǐng)等及運行人員的一起協(xié)力配合下，先后數(shù)次對機組APS控制策略進行修改和實驗，經(jīng)過精心調(diào)試，保證了APS功能的投運，并順利通過業(yè)主的驗收。本文后續(xù)將重點介紹DEH系統(tǒng)APS啟、停的控制方式。
APS控制是發(fā)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(tǒng)流程及設(shè)備運行工況進行預(yù)訂參數(shù)和進程條件調(diào)動以及控制，并通過相關(guān)的邏輯保護、連鎖發(fā)出對其它功能組的控制指令，以最終實現(xiàn)發(fā)電機組的啟動或停運，俗稱一鍵啟、停。
本項目APS控制系統(tǒng)控制范圍
中電江門現(xiàn)場DCS、DEH均采用艾默生Ovation控制系統(tǒng)實現(xiàn)。APS按照功能組分為3部分：輔助系統(tǒng)APS、單元機組APS啟動及單元機組APS停機，各系統(tǒng)自啟停內(nèi)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(wǎng)、高壓主蒸汽升溫、低壓主蒸汽升溫。
1.3啟動汽機及并網(wǎng)
啟動汽機及并網(wǎng)部分包括如下斷點：潤滑油冷卻器溫控調(diào)門投自動、汽機沖轉(zhuǎn)暖機升速、發(fā)電機組并網(wǎng)、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(tǒng)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(tǒng)/盤車投入。
3. 輔助系統(tǒng)APS
系統(tǒng)準備斷點包括如下斷點：空壓機系統(tǒng)啟動、循環(huán)水系統(tǒng)啟動、開式冷卻水系統(tǒng)啟動、凝結(jié)水系統(tǒng)啟動、潤滑油系統(tǒng)啟動、軸封系統(tǒng)啟動、抽真空系統(tǒng)啟動、EH油系統(tǒng)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(tǒng)APS
汽機島DEH系統(tǒng)APS啟動和停止
1.DEH系統(tǒng)APS啟動
DEH系統(tǒng)啟動在中電江門電廠APS控制中設(shè)計的是一鍵啟動模式，無需對DEH系統(tǒng)進行特別操作，即自動掛閘、自動沖轉(zhuǎn)、自動投入同期、并網(wǎng)、自動帶負荷。啟動過程分為3個階段：汽機掛閘、汽機沖轉(zhuǎn)、機組并網(wǎng)。
1.1汽機掛閘
當機組滿足沖轉(zhuǎn)條件時，DEH系統(tǒng)接收到機組APS啟動信號后，將對ETS系統(tǒng)進行首出復(fù)位，對機組自動掛閘。掛閘后主汽門全開，聯(lián)通閥全開。
1.2汽機沖轉(zhuǎn)
機組掛閘后DEH系統(tǒng)自動投入ATC方式，并根據(jù)當前的調(diào)節(jié)級內(nèi)上缸壁溫判斷當前啟動方式：冷態(tài)、熱態(tài)、極熱態(tài)。
冷態(tài)啟動時機組沖轉(zhuǎn)分一下幾個階段：
以100rpm/min升速率沖轉(zhuǎn)到500rpm暖機3min。
以500rpm/min升速率沖轉(zhuǎn)到1500rpm暖機3min。
以750rpm/min升速率沖轉(zhuǎn)到3500rpm暖機3min。
以1000rpm/min升速率沖轉(zhuǎn)到4000rpm暖機3min。
以1000rpm/min升速率沖轉(zhuǎn)到5023rpm。
熱態(tài)及極熱態(tài)啟動機組將以1000rpm/min升速率直接沖轉(zhuǎn)到5023rpm。
當機組轉(zhuǎn)速達到5023轉(zhuǎn)后DEH系統(tǒng)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(wǎng)。由于現(xiàn)場機組啟動過程中遇到振動較大等特殊情況，業(yè)主要求增加自動沖轉(zhuǎn)過程中操作員可以根據(jù)實際情況選擇暫停沖轉(zhuǎn)或繼續(xù)沖轉(zhuǎn)，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(tǒng)還根據(jù)業(yè)主要求增加了DEH系統(tǒng)APS退出功能，當沖轉(zhuǎn)過程中退出DEH將保持當前轉(zhuǎn)速不變。DEH系統(tǒng)退出APS后將不能重新在DEH控制系統(tǒng)中重新投入APS, 需APS系統(tǒng)重新發(fā)出DEH系統(tǒng)APS啟動信號才能使DEH系統(tǒng)再次進行APS啟動。
1.3汽機并網(wǎng)
機組并網(wǎng)后，DEH系統(tǒng)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(tǒng)允許的最小負荷，DEH系統(tǒng)會自動升負荷到最小負荷。如當前負荷大于DEH系統(tǒng)設(shè)定的最小負荷，DEH系統(tǒng)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(lián)合循環(huán)供熱機組，所以DEH系統(tǒng)基本都是閥位控制且閥門全開狀態(tài)，機組負荷主要由燃機控制。
2. DEH系統(tǒng)APS停機
DEH系統(tǒng)停機分為2個部分，DEH系統(tǒng)減負荷，ETS打閘。
當DEH系統(tǒng)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(guān)到20%。
當燃機負荷小于5MW時且接收到APS打閘信號后，DEH系統(tǒng)自動進行ETS打閘。
圖四：DEH系統(tǒng)APS控制
項目意義
中電江門高新區(qū)2X60MW 級天然氣分布式能源項目全廠APS一鍵啟、停功能的實現(xiàn)，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(jīng)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(nèi)首個分布式能源項目實現(xiàn)聯(lián)合循環(huán)機組APS一鍵自啟、?？刂?，為其他類似分布式能源項目或其他機組進行APS一鍵自啟、?？刂铺峁┝藚⒖己徒梃b。
關(guān)于艾默生
艾默生（美國紐約證券交易所代碼：EMR）是一家全球性的技術(shù)與工程公司，為工業(yè)、商業(yè)及住宅市場客戶提供創(chuàng)新性解決方案。自動化解決方案業(yè)務(wù)幫助過程、混合和離散行業(yè)制造商優(yōu)化其能效和運營成本，促進生產(chǎn)，確保人員安全和保護環(huán)境。商住解決方案幫助確保人類舒適度和健康，保障食品質(zhì)量和安全，提升能效，打造可持續(xù)發(fā)展的基礎(chǔ)設(shè)施。如欲了解更多信息，歡迎訪問：www.emerson.cn。
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