和利时优化控制方案6--HOLLiAS APS机组自启停控制系统
新型的水煤比控制策略分析及应用
第30卷 第12期2023年12月仪器仪表用户INSTRUMENTATIONVol.302023 No.12新型的水煤比控制策略分析及应用杨 玲（皖能马鞍山发电有限公司，安徽 马鞍山 243000）摘 要：分析了煤跟水控制策略保持物质平衡的特性，能从本质上解除能量（燃料）和物质（给水）的双向耦合作用，介绍了新型的煤跟水控制策略兼顾汽温、汽压的调节特性，并通过在某超临界直流炉水煤比控制系统成功应用案例，说明了该控制策略的先进性及在超临界机组控制的广泛应用前景。
关键词：超临界；水煤比；物质平衡中图分类号：TK223.7 文献标志码：AAnalysis and Application of the New Fuel FollowWater Control StrategyYang Ling（Wannernergy Maanshan Power Co., Ltd.,Anhui,Maanshan,243000,China ）Abstract：This paper analyzes on the characteristics of the coal water control strategy to maintain the material balance, which can essentially remove the two-way coupling effect of energy (fuel) and material (feedwater), introduces the regulation characteristics of the new coal water control strategy that takes into account the steam temperature and steam pressure, and through a successful application case in a supercritical once through boiler water coal ratio control system, illustrates the progressiveness nature of the control strategy and its wide application prospect in the control of supercritical units.Key words：supercritical ；water fuel ratio ；material balance收稿日期：2023-08-31作者简介：杨玲（1977-），女，安徽滁州人，本科，工程师，研究方向：热控自动化。
HOLLiAS MACS V6.5.2系统概要
2.3.1 丰富的图形元素.............................................................................................19
2.3.2 丰富的动态特性与交互特性.........................................................................19
2. 离线组态功能说明..............................................................................................................介绍 ..................................................................................... 15
1.3.2 系统软件集成...................................................................................................6
1.4
系统规格 ................................................................................................................... 8
2.3.5 对齐功能.........................................................................................................20
和利时锅炉优化与母管协调控制解决方案(20200218))_87
和利时锅炉优化与母管协调解决方案简介热电行业部——钱华2020年02月内容摘要1、锅炉优化与母管协调控制功能介绍目录2、锅炉优化与母管协调控制关键技术3、锅炉优化与母管协调控制典型应用4、锅炉优化与母管协调控制效益指标热电企业的现状和困扰DCS系统自动投入率低，运行人员劳动强度大，运行参数控制不稳定。
锅炉是否运行在高效率区域无法在线量化，只能凭司炉经验和感觉。
母管制机组多炉多机之间耦合复杂，容易出现“抢负荷”现象。
外界负荷变化时，特别是煤值变化，无法精准调节，导致工艺参数波动大。
环保排放指标控制不及时，容易导致排放超标被考核和利时凭借20多年实施电力项目的经验，在资深电力行业专家的技术指导下，针对母管制机组的工艺特殊性，将专家策略、人工智能、大数据技术与APC建模有机的结合起来，研发出具有和利时特色的HOLLiAS APC软件，有效的解决热电联产生产企业面临的困扰，解决锅炉燃烧优化与母管制多炉多机负荷分配和协调控制的问题，目前已成功应用上百套业绩。
和利时针对母管制机组的解决方案1、如何提高自动回路投入率，减低操作员劳动强度？2、如何让重要参数控制更加稳定，甚至压红线运行？3、如何实现锅炉从最低负荷到满负荷的全自动运行？4、如何提高锅炉效率，达到节能减排的目的？5、如何提高锅炉寿命，减少误操作？1、如何实现锅炉风水煤及机组协调全自动运行？2、如何实现多炉同时全自动，克服“跷跷板”现象？3、如何快速消除锅炉产汽与外界用汽的不平衡？4、如何实现外界负荷突变时所有锅炉免干预自动运行？5、如何优化、协调、分配锅炉负荷，降低机组热耗？HOLLiAS APC母管协调控制燃烧优化控制和利时燃烧优化与母管协调发明专利和利时HOLLiAS APC鉴定报告与验收报告和利时HOLLiAS APC在电力行业应用范围循环流化床锅炉优化控制解决方案 直吹式煤粉锅炉优化控制解决方案 中储式煤粉锅炉优化控制解决方案 燃气锅炉优化控制解决方案垃圾焚烧发电优化控制解决方案 蒸汽链条炉优化控制解决方案热水链条炉优化控制解决方案 生物质发电优化控制解决方案水泥余热发电优化控制解决方案烧结余热发电优化控制解决方案脱硝环保排放优化控制解决方案脱硫环保排放优化控制解决方案汽轮机发电机组优化控制解决方案 多炉多机智能母管协调控制解决方案和利时HOLLiAS APC 系统网络架构操作员站工程师站控制站……APC 系统标准通讯接口（OPC ）通讯站优化控制站HOLLiAS-APCDCS 系统优化通讯方式比较•原DCS系统软硬件为和利时自有系统：无缝连接，用和利时DCS的内部协议直接进行数据交换，最简单，实时性和安全性最高。
和利时HOLLiASMACSV6平台系统介绍资料
8、完备的自诊断功能。
• 系统级诊断 – 操作站 – 控制器 – 网线
• 模块级诊断 – 故障 – 冗余状态
• 通道级诊断 – 短路 – 断线 – 过载
在线系统自诊断画面
MACS V6.0系统软件优势
9、面向对象的面板功能：运行人员通 过操作界面的测点可以快速定位到逻辑。 集成相应点的所有功能：操作，状态监 测，相关逻辑，相关图形，趋势及帮助 信息。
控制逻辑
输入 虚拟工厂
输出 自动软连线
在PC内存中运行
22
MACS V6.0系统软件概览
工程总控(离线组态软件)
操作员在线（操作站运行软件）
HOLLiAS_MACS
HSRTS Tool
MACS V6.5.2
OPC客户端
版本查看工具
工具 操作员在线配置
仿真启动管理
授权信息查看
离线查询工具
离线组态界面
6
完备的在线帮助功能
7
火电行业特点：查询功能
模糊查询：可同时增加30条，方便增加测 点。用于趋势、日志、报警等功能
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MACS V6.0系统软件优势
1、全面支持WIN7。 全生命周期提供操作系统及 软件升级。
XP->WIN7…
13
MACS V6.0系统软件优势
2、平台软件，WINDOW资源管理器结构，易学易用。
离线组态(工程管理) 图形 算法 数据库 其他子功能
在线运行（操作站）
控制器 版本查看 语言切换
用自主开发的算法组态软件 AutoThink 替代集成的第三方软件，极大提 高了系统各软件间的配合性和系统稳定性； 主控单元操作系统采用了自主开发的HEROS，极大提高了软硬件的兼容性； 系统结构更加灵活和可靠，支持 P-P 结构、C/S 结构和混合结构； 支持多个工程师站协同组态； 改进、完善了组态软件的友好性和易用性。降低了入门难度，提高了用户 组态的效率。
和利时优化控制方案4--holliasopt燃烧优化控制软件包
【概述】随着DCS在电厂的普及，DCS功能应用逐渐得到推广。
其中，DCS 的优化控制，比过去的单元智能仪表来得更加方便和易用。
但电力系统用户，对DCS的功能的掌握还有限，许多功能没有得到应有的重视和开发，这就对DCS厂家提出了新的需求，DCS厂家不但要提供DCS 控制软硬件平台，还要给用户提供整体的解决和控制方案，保证DCS 和现场设备长期经济、稳定、安全运行。
锅炉种类较多，目前在国内应用最多的是燃烧煤粉的自然循环汽包炉和直流炉；有直接燃烧原煤的循环流化床炉；燃烧垃圾的炉排锅炉，还有燃烧生物质的炉排，比如秸秆，甘蔗渣等。
不同的锅炉有不同的控制和优化方式，控制是让锅炉相关参数稳定；优化是对工艺、燃烧、配风等进行经济控制，提高效率，降低污染物排放。
锅炉除直流炉外，都有一个显著特点，就是有自己独立的汽包。
不管是烧垃圾的垃圾炉，循环流化床锅炉，还是烧煤的汽包炉；也无论是母管制运行，还是单元制运行，都因锅炉有一个汽包，它们的核心控制思想变成一致，即利用汽包的储能变化，及时检测燃烧率的变化，从而及时调整燃料量，达到快速、稳定地控制和调节。
直流锅炉主要是控制中间点温度（焓）来调节风水煤；汽包锅炉主要是控制主汽压力和汽包压力的稳定来调节风水煤。
【原理及动态特性】汽包锅炉燃烧控制系统包括燃料量控制、送（一、二次）风控制和引风控制三个主要子系统；燃烧过程自动控制的基本任务是根据机组负荷的变化，使燃料燃烧所提供的热量适应锅炉输出蒸汽量的需求，同时保证燃烧过程的经济性和锅炉运行的安全性。
根据锅炉燃烧控制任务，主要调节以下三个物理量：1．燃料量调节调节燃料量使入炉燃料燃烧所产生的量能与锅炉外部负荷需求的量能相适应。
2．送风量调节燃料量改变时，送风量也应改变，以保证燃料的完全燃烧和排烟热损失最小。
调节送风量的目的是保证锅炉燃烧过程的经济性。
3．引风量调节调节引风量的目的是使引风量与送风量相适应，以保持炉膛压力在要求范围内，以保证燃烧过程稳定性。
机组自启停APS系统说明
十、机组自启停APS系统专题机组自启停控制系统APS就是热工自动化技术得最新发展方向之一。
APS就是实现机组启动与停止过程自动化得系统,其优势在于可以提高机组启停得正确性、规范性,大大减轻运行人员得工作强度,缩短机组启停时间,从整体上提高机组得自动化水平。
FOXBORO公司根据应用经验,做如下说明:APS功能设计APS功能包括机组自动启动与自动停止。
其中自动启动有冷态、温态、热态与极热态四种启动方式,对于汽机来说,其区别主要在于汽轮机自动开始冲转时对主蒸汽参数得要求不同,因而汽轮机冲转前锅炉升压时间不同。
●冷态方式: 第一级金属温度≤120℃●温态方式: 第二级金属温度>120℃,且≤300℃●热态方式: 第一级金属温度>300℃,且≤380℃●极热态方式: 第一级金属温度>380℃对于锅炉来说,区分以上4种启动方式,主要由汽包壁温、汽包压力与停炉时间来决定。
四种启动方式都可分为九步,每步设计为1个断点。
只有在前一步完成得条件下,通过所提供得按钮确认启动下一步,APS才会开始下一步,在每一步得执行过程中,均设计“GO/HOLD”逻辑,这九步为:1）启动准备2）汽机抽真空3）锅炉初始清洗4）锅炉冷态清洗5）锅炉点火6）热态清洗7）汽机冲转8）并网、带初负荷9）升至目标负荷(40％BMCR)第九个断点即加负荷断点中进行到由APS设定负荷指令为40%MCR并实现后,发出由CCS进行负荷控制并投入协调方式得命令,断点完成后,APS退出,此时机组得启动已完成,机组负荷由CCS系统控制升至操作员得设定值或由中调(AGC)给出得设定值方式。
为了适应随后整个生产过程得全程自动控制,CCS必须能根据负荷指令要求自动地投切燃烧器,适应不同得负荷要求。
投入APS前,必须具备启动允许条件,如锅炉加药系统、汽水采样系统、锅炉排污系统、灰处理系统、锅炉补水系统具备投入条件,凝结水、给水系统上水,循环水系统上水,开闭式冷却水系统上水、压缩空气系统、化学精处理系统、凝汽器胶球清洗系统、凝汽器铜管造膜系统具备投入条件,启动密封油系统,发电机充氢等已准备好。
火力发电厂机组自启停控制(APS)技术
火力发电厂机组自启停控制（APS）技术作者：李远来源：《装饰装修天地》2018年第22期摘要：火力发电厂自动启/停机控制系统（简称APS），即能够按照火力发电的热力流程和设备运行工况，调动并协调各功能子系统进行预定参数、预定进程的控制，从而使得整个机组能够在极少的人工干预下自动、安全地完成启动或停运过程的自动控制系统。
本文分析了火力发电厂机组自启停控制（APS）技术。
关键词：火力发电厂机组；自启停控制（APS）；技术1 引言近年来，大型火电机组不断投产。
这些火电机组，尤其是超临界、超超临界机组，运行参数高、工艺系统复杂、且工艺系统间关联紧密、工况转换快，增加了人工操作的难度，尤其在机组启动和停运过程中集中了大量的设备启停切换、参数调整等操作，操作人员在限定时间内为应对运行工况精神高度紧张、劳动强度大，风险性大幅度提高，稍有不慎甚至可能发生不安全事件，严重的会造成巨大经济损失。
2 实现机组自启停的意义机组自启停是衡量机组自动化水平高低的标杆，是电厂自动化程度的标志。
随着火电厂技术水平的提高机组容量不断加大、设计参数也不断的提高，超超临界机组的投运数量越来越多。
机组自启停控制系统是建立在完善的控制系统设计、主辅机有良好的可控性基础上的。
它可以有效促进和提高机组自动化水平，使机组按照规定的、优化的程序进行设备的启停操作，不仅大大简化了操作人员的工作，更重要的是规范机组启停操作标准程序、减少了出现误操作的可能性，整体提高了机组的安全性能，同时它可以缩短机组启动时间，提高机组起停运行的经济效益。
实施APS不仅提高了机组的自动化水平，而且可以提高运行管理水平。
在机组运行尤其是机组启动和停运过程中，如果运行人员仅靠手动操作，不仅容易发生误操作事故，而且极大地影响了机组运行的安全性和经济性。
APS与传统机组的热工控制相比具有全新的理念和控制策略。
通过研究对比发现，APS设计阶段，最需要深入研究、探讨和定制APS的基础逻辑。
HOLLIAS—MACS—V6系统在合成氨装置上的应用
HOLLIAS—MACS—V6系统在合成氨装置上的应用作为新型集散控制系统HOLLIAS-MACS-V6系统在工业领域应用越来越广，本文以合成氨为例，介绍了HOLLIAS-MACS-V6系列集散控制系统的配置及其功能，并对典型控制回路在生产中的应用做进一步阐述。
标签：集散控制系统；控制回路；PID；HOLLIAS-MACS-V60 引言随着工业控制技术，网络通信技术的发展适用于不同工业现场要求的控制系统应运而生[1]，HOLLIAS-MACS-V6平台系统搭设K系列硬件的大型DCS充分吸取国际工业电子技术和工业控制技术的最新成果，综合体现了离散过程和连续过程自动化的要求，在装备自动化和过程自动化两方面都可以应对自如。
搭设K 系列硬件的大型DCS具有可靠性高、功能丰富、性能优异、集成度高、扩展性好，体积小巧、易于使用等特点，可为不同工业领域提供个性化的解决方案，可广泛应用于冶金、建材、轻工、交通、电力、石化、汽车、矿井、水处理、食品加工等多种行业。
K系列硬件的大型DCS产品，既体现了标准化、集成化、开放化、控制速度快、结构简单的特点，又综合了控制功能强大、冗余、热插拔、强调高可靠不停机使用的要求。
我公司3#合成氨装置原有DCS系统采用和利时HOLLIAS-MACS-V5平台系统，搭设的是FM系列硬件，投运以来经历了十几年可靠运行已逐渐进入故障高发期，加之备品备件供应紧张等因素，给我公司安全稳定长周期运行造成了较大的隐患。
为了解决现存问题，提高生产自动化水平，公司将原有3#合成氨装置拆除改造成5#合成氨装置，并引进和采用最新的和利时HOLLIAS-MACS-V6平台系统，并搭设K系列硬件，以提高合成氨生产过程的自动控制水平。
1 系统简介HOLLIAS-MACS-K是和利时公司面向过程自动化应用的大型分布式控制系统，采用全冗余、多重隔离等可靠性设计技术，并吸收了安全系统的设计理念，从而保证系统的长期稳定运行。
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机组自启停控制系统APS（Automatic Power Plant Startup and Shutdown System）是机组自动启动和停运的信息控制中心，它按规定好的程序发出各个设备/系统的启动或停运命令，并由以下系统协调完成：协调控制系统（CCS）、模拟量自动调节控制系统（MCS）、锅炉炉膛安全监视系统（FSSS）、汽轮机数字电液调节系统（DEH）、锅炉汽机顺序控制系统（SCS）、给水全程控制系统、燃烧器负荷程控系统及其它控制系统（如ECS电气控制系统、A VR电压自动调节系统等），以最终实现发电机组的自动启动或自动停运。
【概述】
在设计有APS功能的机组时，CCS、MCS、FSSS、DEH等系统均要围绕APS进行设计，协调APS完成机组自启动功能。
APS的控制多采用断点控制方式。
各断点下设计相关功能组完成特定的功能。
断点方式是将APS启动过程根据既定的控制策略分为若干个系统来完成，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，适合火电机组多样的运行方式，符合电厂生产过程的工艺要求。
有关APS断点的设置，应根据现场设备的实际情况，满足各常规控制系统的运行要求，从而实现机组的自启停控制，也可满足对各单独运行工况及过程的操作要求。
断点下的各功能组的不是单纯的顺控，而是一个能自动完成一定功能的系统组，功能组具有很强的管理功能，作为中间的连接环节，向下协调有关的控制系统（如MCS）按自启停系统的要求控制相关
的设备，向上尽量减少和APS的接口，成为功能较为独立的一块，这样就减轻了上一级管理级APS的负担，同时也提高了机组的自动化水平。
即使在APS不投运的情况下，运行人员仍然可调用该功能组，实现某些可以自动控制自动管理的功能。
例如在给水全程自动控制中，APS与MEH、SCS等系统相互协调，自动完成汽泵之间的启动、停止、并泵等功能，以满足全程给水自动控制功能。
【功能】
分为机组启动顺序控制和机组停止顺序控制两组；
实现对各设备系统子组顺控功能组的调度工作；
APS控制系统状态控制及显示；
机组APS控制系统设置为按需使用，不投入时不影响机组的正常控制；
采用断点的形式，将机组各种系统按机组启动或停止要求进行分类控制；
具有对系统子组状态的监控功能；
具有一定超驰控制能力，例如断点自动选择以及并行系统的跳步运行；
每个断点顺控组应具有中断及恢复功能。
按设备的运行情况选择执行步序；
操作员站上具有根据系统控制逻辑的操作画面及指导。
【逻辑结构】
机组自启停系统可分为三层管理结构：
（1）A PS总控操作管理层，其作用为选择和判断APS是否投入，是选择启动模式还是停止模式，选择哪个断点及判断该断点允许进行条件是否成立。
（2）功能组管理层，其逻辑设计应有输入信号和输出信号。
（3）功能子组管理层，是APS的构成核心内容，即按照预定的操作顺序逐一实现设备的启停和控制。
APS的设计采用金字塔形结构，该控制方式，每层的任务明确、界限分明，同时三层之间联系密切可靠。
这种分层的结构将机组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。
机组控制级主要完成各功能组和系统的衔接，减少了和具体设备的连接，方便了各系统的设计。
如下图：
机组自启停控制系统的机组级顺控更多的是对底层功能组和设备合理的调用，只有底层的功能组设计合理，才能确保机组级顺控的正常运行，因此底层功能组安全顺利地运行是实现机组自启停控制系统的根本保证。
对于作为底层功能组的顺序控制系统也不是原来意义上的顺控，不只是把设备按照一定的顺序组织起来实现一定的功能，而是能保证工艺系统能平稳、安全投入和退出的功能组。
功能组启动允许条件一定要周密严格，防止功能组被随意调用；在功能组的执行过程中，系统投入时要注意和模拟量的配合，做到平稳安全，保证没有冲击、振动，没有电机过流等现象；功能组的完成条件一定要真实反映系统的。