燃气蒸汽联合循环机组自启停控制系统(APS)研究及应用
三菱M701F4型燃气蒸汽联合循环机组APS运用研究

第24卷 第7期2017年7月仪器仪表用户INSTRUMENTATIONEIC Vol.242017 No.7三菱M701F4型燃气蒸汽联合循环机组APS运用研究王美树1,钟文晶2,马永卫1(1. 浙江浙能常山天然气发电有限公司,浙江 衢州 324200;2. 浙江浙能技术研究院有限公司,杭州 310003)摘 要:实现APS控制,对提高机组的控制水平和运行水平具有重要意义。
常山燃机APS项目针对三菱M701F4型燃机进行研究,构建了合理的APS结构,实现了APS系统对机组各设备有效的控制,同时对调试中的问题进行分析和处理,使APS达到了应有的效果。
关键词:M701F4;单轴;APS中图分类号:TH 文献标志码:AMitsubishi M701F4 Type Gas Dteam Combined Cycle UnitsAPS Applied ResearchWang Meishu 1, Zhong Wenjing 2, Ma Yongwei 1(1.Zhejia Zheneng Changshan gas power generation co.,LTD,Zhejiang, Quzhou,324200,China;2.Zhejia Zheneng institute of technology co.,LTD.Hangzhou,310003,China)Abstract:The APS control, to improve the control level and operation level of the unit is of great significance.Dichroa CCGT APS project for mitsubishi M701F4 type gas turbine, build the reasonable structure of the APS, implements the APS system to effectively control unit of each equipment, at the same time to analyze and deal with the problems in debugging, make APS has reached the due effect.Key words:M701F4;unipivot;APSDOI:10.3969/j.issn.1671-1041.2017.07.025文章编号:1671-1041(2017)07-0088-040 引言APS通过顺控逻辑实现机组主、辅设备启停操作条件判断和自动启停操作,对于过程控制,顺控逻辑会随着过程量的变化自动更改调节参数,使机组启停过程按照顺控逻辑设计的要求执行。
燃气 蒸汽联合循环电厂控制系统的研究与应用

三、优化配置
5、综合利用:在满足电力和热能需求的同时,应考虑其他能源利用的可能性。 例如,将发电过程中产生的余热用于城市供暖系统;或者将余热气体转化为压缩 空气储能进行能量储存等。
三、优化配置
6、能耗管理:通过对燃气-蒸汽联合循环电厂的能耗进行精细化管理,可以 降低运行成本并提高能源利用率。例如,根据实际需求调整运行参数、优化设备 维护等措施,以实现节能减排的目标。
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四、优化措施
4、可靠性提升:进一步引入故障诊断技术,实现对控制系统硬件和软件的实 时监控和故障预警,确保系统的可靠性。
五、未来展望
五、未来展望
随着科学技术的不断进步和能源结构的持续调整,燃气—蒸汽联合循环电厂 控制系统的发展将迎来新的机遇和挑战。未来,燃气—蒸汽联合循环电厂控制系 统将更加注重智能化和自主化,通过引入和机器学习等技术,实现对整个电厂的 智能优化控制。随着新能源技术的不断发展,燃气—蒸汽联合循环电厂控制系统 将更加注重与新能源发电技术的融合发展,以实现能源的互补和优化利用。
二、燃气蒸汽联合循环发电技术原理
燃气蒸汽联合循环发电技术是一种将燃气轮机发电和蒸汽轮机发电相结合的 发电方式。其基本原理是利用燃气轮机燃烧天然气等燃料产生的热能,通过透平 转化为机械能,驱动发电机发电。同时,将燃气轮机排出的高温烟气引入余热锅 炉,加热锅炉中的水产生蒸汽,蒸汽再驱动蒸汽轮机发电。因此,燃气蒸汽联合 循环发电技术充分利用了燃气轮机和蒸汽轮机的优点,提高了发电效率。
参考内容
标题:燃气-蒸汽联合循环电厂 热电联产的优化配置
标题:燃气-蒸汽联合循环电厂热电联产的优化配置
随着能源结构的不断调整和优化,燃气-蒸汽联合循环电厂在能源领域中的地 位日益突出。这类电厂以其高效、清洁、灵活的特点,成为现代城市能源供应的 重要方式。然而,为了进一步发挥其效能并减少对环境的影响,我们需要对其进 行优化配置。本次演示将围绕燃气-蒸汽联合循环电厂热电联产的优化配置展开 讨论。
联合循环机组APS技术的实现

1 . 3提高启动经济性
由于采取 自动程序控制 ,使得各 项操作逐步标准化 ,操 作步骤得到进一步优化 ,将最优化操作手法在控制系统 中固 化,有效减少人员的延 误,提高 了操作效率 ,使得启动成本 得 以有效降低 ,机组启动经济性有望进一步提高。
2 A P S 技术实施的可行性
某 电厂为 由三菱 M 7 0 1 F 4型燃机 组成 的燃 气一 蒸汽联 合 循环一拖一供热机组 。 总体配置为 : 一台 M 7 0 1 F 4型低 N O x燃 气轮机、一台燃气轮发 电机 、一 台无补燃三压再热 自然循环 余热锅炉、一 台蒸汽轮机和一台汽轮发 电机。
技术与交流
联合循环机组 A P S技术 的实现
苏映 忠 中山嘉 明电力有限公 司,广 东 中山 5 2 8 4 0 0
摘要 :为 了缩短联合循环机组启动时间,减少运行人 员误操作 的可能性 ,从 而将降低机组的 气耗量和厂用电率,延 长设 备使 用寿命,减少启动过程 的 N O X及 C O排放量,达到更加环保运 行的 目 标 ,在三 菱 M 7 0 1 F 4型机组实现 A P S即机组 自启停控
3 . 6锅炉 自动启 动过程
( i )水位控制 :高 中低压汽包水位在启动时,根据不 同压力,其 自动设定值不同 ,蒸汽器排放调节 阀参与水位 调节,其定值未给水调节 阀定值加 l O O m m保证启动升压 过程 水 位 均 自动 控制 在 允 许 范 围 内 。 ( 2 )暖管疏水控制 :锅炉各受热面疏 水阀、排放 阀, 主再蒸 汽管路 各疏水 阀根据 各 自管段 的温度 压力 情况 自动 开关,部分 阀门原根据疏水罐水位动作 的,在 启动阶段 也由 管路温度控 制开 关调节 。 ( 3 )旁路控制 :根据不 同的工况 ,程序 自动设定不 同 的压力等级及变化速 率,整体模拟运行 的操作经验 。 ( 4 )汽温控制 :根据 不同的工况 ,程序 根据给定 的曲 线及 定值进 行变化 ,实现汽温 的有效 自动控制 。
燃气-蒸汽联合循环机组自启停控制系统设计及调试

万方数据
华北电力技术
NORTH CHINA ELECTRIC
POWER
39
断点设计中,充分考虑了机组启动运行特性、主 辅设备运行状态和工艺系统过程参数,按规定好 的程序发出各个设备、系统的启动命令,并协调 以下系统:燃机控制系统、协调控制系统CCS、汽 机数字电液调节系统DEH、汽轮机旁路控制系统 BPC、MCS控制系统等系统,实现发电机组的自动 启停。 (1)启动断点设计(启动起点为循环水启动 开始,终点为整套机组二拖一并汽完成) APS启动设置了7个断点分别为: (a)APS公用系统启动准备(盘车启动、真 空建立等); (b)余热锅炉上水; (C)第一台燃机启动、并网(协调在燃机启 动时就已投入,并配合汽机ATC自动升负荷); (d)汽轮机启动(蒸汽品质判断); (e)汽轮机组并网; (f)第二台燃机启动、并网; (g)并汽、涨负荷。 (2)APS停机断点设计(停机起点为机组带 负荷,终点为盘车投入) 本套APS停机设置5个断点分别为: (a)第一台燃机减负荷、退汽; (b)第一台燃机解列、盘车投入; (C)第二台燃机减负荷(减负荷至100 MW,
Design and Commissioning of APS
(1.Noah
on
Gas-steam Combined Cycle Units
Co.Ltd.,Beijing
100045,China;
Wang Yan—jinl,Zhang Wei—don92
China Electric Power Research Institute
APS运行步序 图1显示画面为APS启动操作画面,此画面
主要由3部分组成,用来满足运行人员对各子组 级SGC运行步序的监视能力。 (1)包含所有参与APS启动的子组SGC顺 控显示块,可显示各子组运行步序状态及具有跳 步功能。 (2)包含上层APS顺控启动指令步序及各 系统正常运行后的判据条件。 (3)设置有链接按钮可跳转至各主系统、辅 助系统的运行监视画面。
浅析燃气-蒸汽联合循环电站自动控制系统

浅析燃气-蒸汽联合循环电站自动控制系统摘要:本文以某燃气-蒸汽联合循环电站项目为例,介绍了燃气-蒸汽循环电站自动控制系统设计方案,就实践过程遇到的问题给出解决方法。
对原设计进行了优化,实现了机组的一键启动关键词:联合循环、自动控制系统、一键启动引言随着国家能源结构的发展与调整,燃气-蒸汽联合循环电站近几年在国内得到了高速发展。
燃气-蒸汽汽轮机组为了响应电网调峰要求,启停非常频繁,大型联合循环机组控制设备多、容量大、控制参数高、控制系统结构复杂,对自动化整体控制水平的要求越来越高,APS系统能有效提高机组运行的经济性、安全性,促进节能减排工作,实现真正意义的机组自动启停是热工自动化发展的最终目标。
1、机组概况该工程为二拖一联合循环机组,燃机为西门子SGT5-4000F( 燃油、燃气双燃料)、汽机为西门子SST5-3000、发电机为西门子SGen5-1200A-2P、无补燃余热锅炉为韩国BHI,本工程燃机,汽轮机均为西门子T-3000系统控制,其它系统采用ABB Melody DCS 分散控制系统控制,其中DCS与燃机通过MODBUS通讯,汽轮机与DCS通过OPC通讯,涉及保护通过硬接线连接[1]。
2、APS设计方案2.1 APS 组成APS启动共分为六种启动方式:首台或非首台单循环启动(SC)、首台或非首台联合循环顺序启动(CC-SEQ)、首台或非首台联合循环同时启动(CC-SIM),APS停止也分为六种停止方式:首台或非首台单循环停止、首台或非首台联合循环停止、首台或非首台联合循环部分停止。
本工程APS的整体结构采用金字塔形结构,总体上分4层,即机组控制级、功能组控制级、功能子组控制级和单个设备驱动控制级。
通过对机组工况全面、准确、迅速的检测,和大量的条件与时间等方面的逻辑判断,按规定好的程序向各功能组、子功能组或驱动级发出启动或停运命令,确保机组安全、稳定运行,最终实现整个联合循环机组的自动启停,提高全厂自动控制水平[2]。
燃气蒸汽联合循环发电技术应用及运行控制_概述说明

燃气蒸汽联合循环发电技术应用及运行控制概述说明1. 引言1.1 概述随着全球能源需求的增加和环境问题的日益突出,燃气蒸汽联合循环发电技术作为一种高效、清洁的能源转换方式逐渐受到广泛关注。
该技术将燃气轮机与蒸汽循环系统有效地结合起来,通过充分利用废热产生额外的电能,并将二氧化碳等排放物减少到最低限度。
1.2 文章结构本文主要对燃气蒸汽联合循环发电技术进行综述和分析,并重点从概述、应用案例和运行控制三个方面进行详细阐述。
首先,我们将介绍该技术的基本原理、组成部分和工作过程,以便读者对其有一个全面的了解。
然后,我们将通过具体案例进行分析,以展示燃气蒸汽联合循环发电技术在实际应用中的效果和优势。
最后,我们将重点讨论该技术在运行控制方面的要点,包括控制参数与性能优化、安全运行控制策略以及故障诊断与维护管理等方面。
1.3 目的本文的目的是全面介绍燃气蒸汽联合循环发电技术,并深入探讨其在实际应用中的效果和运行控制要点。
通过对该技术的详细介绍和案例分析,我们旨在提供给读者一个清晰而全面的了解,并为相关领域的工程师、研究人员和决策者提供参考,促进该技术在能源转换领域的广泛应用与推广。
此外,我们还将展望未来燃气蒸汽联合循环发电技术的发展方向,以期为后续研究和创新提供启示。
2. 燃气蒸汽联合循环发电技术概述2.1 基本原理燃气蒸汽联合循环发电技术是一种高效能的发电方式,它结合了燃气轮机和蒸汽轮机的优点。
基本原理是通过燃料在燃气轮机中进行燃烧,产生高温高压的燃气。
然后,这些高温高压的燃气会被传递到蒸汽锅炉中,在锅炉内部与水接触产生蒸汽。
最后,该蒸汽经过管道输送至蒸汽轮机中驱动发电机转动,将化学能转化为电能。
2.2 组成部分燃气蒸汽联合循环发电系统主要由以下几个组成部分构成:- 燃气轮机:负责将燃料的化学能转换为动力能。
- 蒸汽锅炉:通过与高温高压的燃气进行换热,将水加热为蒸汽。
- 蒸汽轮机:将输入的蒸汽能量转化为旋转力,驱动发电机产生电能。
关于燃气-蒸汽联合循环机组自动控制系统的研究

油气、地矿、电力设备管理技术1702017年5月上 第9期 总第261期1 燃气蒸汽循环机组的特点燃气—蒸汽联合循环发电装置由于其具有高效低耗、起动快、可用率高、投资省、建设周期短及环境污染少等优点,越来越得到世界各国的重视而迅速发展。
具体来说:首先,循环机组可以将燃料释放出的热量在涡轮机中进行热膨胀做功,将热能转化为机械能,再让机械对燃气轮发电机做功产生电能。
其次,将燃气轮机会将剩余热量导入热锅炉,利用剩余热能,在锅炉中产生水蒸气,让蒸汽轮机发电。
提高对燃料的使用效率,节约能源。
这种燃气蒸汽循环机组的优点是热效率高、启动时间短、调整负荷快、燃气轮机所占出力比较大及单位出力的温排水量少[1]。
但是设备缺点也很明显,就是机组不能独自运行。
2 自动控制系统介绍目前电厂使用的是西门子T 3000的D C S 控制系统与艾默生系统,下面对西门子T3000控制系统进行简单介绍。
(1)网络配置。
(2)机柜配置。
(3)人机接口配置。
(4)电源及接地。
3 自动控制的实现3.1 燃气轮机的控制燃气轮机的控制系统采用了西门子公司的T 3000控制系统,这个系统可以进行平行控制的系统,其由工业网、局域网、虚拟环网组成。
ISO/OSI、TCP/IP通讯协议,速率可以达到100M /s 。
局域网是内部的通讯网络,可以处理与保护机柜、数据I /O 机柜之问I /O 信息的通讯。
同时,西门子T 3000还可以对多台设备进行控制,在线完成控制任务。
为了保证控制燃气机轮的安全性与稳定性,西门子T 3000所有处理器模件均冗余配置,一旦某个工作的处理器模件发生故障,系统能自动无扰快速切换至与其冗余的处理器模件,并在操作员站报警。
冗余配置的处理器模件与系统设并行的接口,均能接受系统对其进行的组态和组态修改。
处于后备状态的处理器模件能不断更新自身获得的信息,并保持与工作模件数据同步。
3.2 蒸汽联合循环的自动控制西门子T 3000的D C S 控制系统控制与管理的设备分别是、余热锅炉、汽轮机、发电机、热力系统汽机辅机、发变组及高低压厂用电系统,同时对U P S 电源,220V 直流系统的部分参数进行数据采集和监视。
燃气蒸汽联合循环机组一键自启停技术

燃气蒸汽联合循环机组一键自启停技术摘要:当前DCS控制系统日趋成熟化,它对于发电厂的控制系统正在不断提高,其中更应用到了燃气蒸汽联合循环机组一键自启停技术,该技术是基于APS 控制系统所设计的,机组本身具有一定的技术先进性与运行稳定性。
本文中就主要探讨了APS控制系统的基本功能组成,并对APS控制系统的控制方案与控制难点进行了深入阐述。
关键词:APS控制系统;DCS;燃气蒸汽联合循环机组;一键自启停;控制方案燃气蒸汽联合循环发电技术本身热效率相对偏高,建设周期较短且单位容量投资费用较低,在用地用水方面较少,污染物排放量也相对偏少,该技术目前已经在全球范围内得到广泛应用,它代表了新的清洁能源技术应用发展方向。
在该技术系统中的核心就是燃气蒸汽联合循环机组自动启停控制技术(Auto Power Plant Startup and Shutduwn System,APS)技术,它已经成为当前新能源技术的一大代表。
1.APS技术的基本内涵APS技术作为燃气蒸汽联合循环机组自启停控制技术主要利用其机组启停过程中不同阶段的不同需要展开技术操作,它实现了对燃气轮机、汽轮机、发电机以及诸多辅机系统与设备运行工况的有效监测与判断,参照预先设计的程序设置断点,保证系统内各项功能组内容发挥其主要技术优势,实现对控制系统指令的有效控制与调整,进而保证联合循环机组的有效启动与停止。
在整个过程中,系统的保护联锁逻辑也会发挥重要作用,例如确保系统主辅设备在不同运行工况下也能自动完成某些事故处理工作等等,整体来说APS技术应用是非常灵活的,它可以满足生产设备自启停控制高规格技术要求[1]。
1.APS控制系统的基本功能组成APS控制系统在当前的DCS控制机组系统改造过程中发挥了重大价值作用,它在设计主体框架上就包含了上层框架逻辑调用下层功能组、功能子组,整体看来所采用的是顺控逻辑内容,可实现对单体设备逻辑的有效调用与控制,建立二拖一联合循环机组多样运营方式,如此可快速确定APS启动点,并随时随地停止断点设置位置,对上层APS启动、停止断点进行位置设置,保证上层APS控制逻辑可根据机组运行要求建立余热锅炉上水标准,确保燃机启动并网应用到位。
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燃气蒸汽联合循环机组自启停控制系统(APS)研究及应用
发表时间:2018-12-18T10:32:49.603Z 来源:《基层建设》2018年第31期作者:秦晓洁
[导读] 摘要:APS是电厂热工自动控制技术的研究热点之一,本文论述了APS基本概念、体系框架及其重点技术,并结合燃气蒸汽联合循环机组控制特点,对APS应用在联合循环机组中提出了规划方案,并提出了在APS建设中应注意的问题和建议。
中国电力工程顾问集团中南电力设计院有限公司湖北武汉 430071
摘要:APS是电厂热工自动控制技术的研究热点之一,本文论述了APS基本概念、体系框架及其重点技术,并结合燃气蒸汽联合循环机组控制特点,对APS应用在联合循环机组中提出了规划方案,并提出了在APS建设中应注意的问题和建议。
关键词:APS;自启停控制;燃气蒸汽联合循环
1 概述
联合循环机组启动过程中,通过控制燃机的负荷即控制燃机的排气量和排气温度,使其按合理的温度梯度加热锅炉蒸汽,满足进入汽轮机的主蒸汽的流量和温度及压力的参数要求,在安全的前提下尽可能的缩短联合循环机组的启动时间,以获得良好的经济效益。
APS可以使机组按照预先设定好的程序完成机组的自动启停,这不仅大大简化了运行人员的操作强度,还可使机组的启停做到标准化、规范化,提高机组的安全可靠性,避免误操作;另外APS也缩短了机组的启动时间,提高了机组的经济效益。
因此,对于联合循环机组,设置APS将为电厂以后的运行带来极大的便利。
2 APS的主要研究内容
2.1 APS的体系框架
APS采用4 层金字塔形结构,由上至下分别为机组级控制层、功能组级控制层、子功能组级、驱动级,该结构采用合理的层控制方式,APS的体系框架如图1所示。
图1 APS体系框架示意图
采用上述分层控制方式,每层任务明确,层与层之间接口界限分明,同时,各层之间联系密切可靠。
将整个机组控制化大为小,将复杂的控制系统分成若干个功能相对独立和完善的功能组,减轻了机组控制级统筹全厂控制的压力,简化了控制系统的设计。
2.2 APS的断点设计
断点方式将APS启动和停止这个大顺控分为若干个顺控来完成,每个断点的执行均需人为确认才能开始。
采用断点控制方式,各断点既相互联系又相互独立,只要条件满足,各断点均可独立执行,符合电厂生产过程的工艺要求。
断点设计是APS的核心技术之一,断点设计的合理与否关系到APS应用和实施的成败,APS的断点设计要结合机组设备实际情况和运行人员的经验和需求(控制断点一般不多于10个),要按机组自启停的过程来设计。
各断点既相互联系又相互独立,要适合机组各种的运行方式,符合电厂生产过程的工艺要求,既可给APS 系统提供支持,又可满足对各单独运行设备及过程的操作要求。
3 联合循环机组工程设想
3.1 总体设计思想:
(1)项目逻辑模块化:根据阶段单元、步骤单元、信号单元、状态显示等各种完成特定功能的控制逻辑设计成模块化。
(2)步骤阶段化:通过合理而有效的设备控制程序的阶段和步骤,以及对危及机组安全的反向判据的连续监控,使机组的启停程序综合考虑安全性和经济性。
(3)判据条理化:一次判据、二次判据、反向判据、指令时间、允许时间、等待时间、判据的有效区及其对程序重定位的影响,都是APS的充分考虑因素。
(4)运行经验化:注重实际操作指导的功能。
3.2 框架设计方案
按照APS的分级原则,将热力系统工艺流程分解成若干局部的独立过程。
由设备级控制设备实现相对独立的启停阶段;再由功能组级联系设备级完成单系统启停和自动控制;最终由机组级协调功能组级、相对独立的设备和控制系统等,来共同实现机组的全程启停控制。
机组级:机组自启停主控程序(APS)。
功能组级:余热锅炉系统(给水系统等),机组SCS系统(凝结水系统、疏放水系统、工业水系统、除氧给水系统、润滑油系统、循环水系统等),燃机控制系统(燃机自启停),高低压厂用电系统(励磁系统、自动准同期等)。
子功能组级:高压给水、中压给水、凝结水泵、给水泵、工业水泵、低压厂用电备用自投、高压厂用电备用自投子组等。
驱动级:单台电动机,电动门,电磁阀,断路器等控制系统。
3.3 断点设计方案
根据燃机电厂的运行操作习惯和工艺流程要求进行设计,在各程序段中设置断点。
APS机组起、停顺序控制步序如图2,3所示。
图2 APS机组启动顺序控制步序
图3 APS机组停机顺序控制步序
机组启动前,程序首先对机组各设备(BOP、余热锅炉、GT、电气等)进行检查,若设备不满足启动条件,则对部分设备进行就地手动操作启动;将锅炉侧阀门初始化,以控制汽包水位。
当启动条件满足后,抽真空程序控制抽真空,真空建立后打开烟气挡板,启动燃机。
通过发电机变频启动装置将燃机带动至点火转速,燃机达到点火转速后进气点火升速。
在燃机启动同时,程序控制余热锅炉进行暖管疏水。
锅炉疏水程序根据锅炉参数独立执行,不受燃机启动过程的影响。
启动程序控制燃机逐渐升速至3000r/min后,自动闭合灭磁开关向电气系统发送并网请求指令。
并网之后,程序发出升负荷指令,机组按照设定的负荷目标值自动升负荷至目标值。
机组停运前,程序首先对机组各设备(BOP、余热锅炉、GT、电气等)运行情况进行检查。
若设备状态符合停机要求,程序依次进行减负荷、解列、熄火、降低机组转速、汽包排污、停给水泵、关闭烟气出口挡板,以及破坏真空。
4 APS注意问题与建议
联合循环电站中被控对象的特点是离散量与模拟量交织在工艺流程中,是一种典型的复合变量控制,由于常规模拟量调节回路的手动调整、手/ 自动切换以及设备联锁的投/切穿插在顺序控制自动过程中,使系统不能全自动运行,这就要求设计单位配合控制系统厂家对一些设备的基础逻辑进行合理修改,以达到一键启停的目的。
APS对控制系统提出了更高要求,设计阶段需对控制逻辑、系统接口按机组级自启停开展设计工作。
主机、辅机和相关辅助系统的可控性也要满足相应的设计要求,只有在良好的设备可控性基础上,将各种特性不同的调节控制有机融合为一体,才能实现系统全程自动控制。
机组调试过程中也应留出APS的调试时间,APS的调试和其它系统的调试不同,它是一个整体的宏观系统,从控制系统上讲,它和下面的各子系统有着诸多联系,在整个系统调试前应首先审查APS组态逻辑,审查逻辑的合理性,讨论出适合工艺流程的方案。
5 结语
联合循环电厂负担调峰任务,启停操作频繁,运行人员工作强度大,误操作风险比较高。
APS可以保证机组的安全稳定性,并减少运行人员的工作强度和误操作的几率。
所以对于联合循环电厂,APS具有非常重要的作用和意义。
参考文献:
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