摘要：对GE9F级燃汽轮机的MARK VI控制系统投运以来卡件、网络设备等硬件的故障进行了分析，介绍了涉及联锁逻辑等的软件优化案例，提出了提高控制行可靠性的几点建议，如定期清灰、防病毒等，以供同类型机组运行参考。
关键词：燃气轮机；MARKVI控制系统；硬件故障；软件优化
引言
CE9F级燃气一蒸汽联合循环发电机组主要设备分燃机、汽机、余热锅炉、CIS4部分，机岛设备选用美国GE公司生产的STAC109FASS机型，单轴布置。采用GE公司开发的MARKVI控制系统。作为国家“西气东输”工程的首批重点项目，杭州华电半山发电有限公司的3台GE9F级大型燃气轮机从2005年末至今已运行4年，对于MARKVI控制系统积累了一定的运行维护经验。
1 MARK VI控制系统简介
1.1 MARK VI控制系统的网络架构
MARK VI控制系统的网络架构如图1所示，整个控制系统具有2层网络：厂级数据总线负责机组之间的数据交换，运行监控与操作和机组数据总线负责机组级的数据交换。控制系统的控制器通过UDH与HMI数据服务器连接，在PDH上挂接着操作员站、打印机等各种外部设备，通过路由器等相关设备还可与其他控制系统通讯，以组成一个更大更完整的系统，PDH和UDH均支持以太网传输数据。
图1 MARK VI控制系统网络结构图
1.2 硬件配置
MARK VI控制系统的硬件配置为三冗余模式，控制柜中布置有R，S，T控制器机架，分别带有VCMI通讯控制卡，通过IO Net与I/0柜相连，同时分别与X，Y，Z保护模块通讯，每块I/0卡都会送一个ID信号至VCMI卡，该ID信号包括硬件系列号、版本、代码、固化数字和固化版本；UCVX控制器位于VCMI通讯卡件右侧，为控制系统核心卡件，负责运算处理数据，存储调用控制逻辑、算法，以及通过以太网接口与UDH相接；I/0控制卡采集并处理从端子板输入的各类模拟量、开关量信号，每一类I/0卡件都有其特殊的端子板；I/0端子柜中布置有端子板及电源分配模块，端子板通过预制电缆与控制柜中的I/0控制卡相连。
1.3软件功能
MARKVI控制系统的所有操作员站、通讯服务器及工程师站都使Microsoft Windows NT的操作系统，在操作员站、通讯服务器上装CIMPLICITY图形显示系统，为操作员提供实时环境中的控制和可视化处理，工程师站运行控制系统的TOOLBOX软件，用于系统组态。实现功能包括：
（1）报警显示记录功能。操作显示、成组显示、棒状图显示，报警显示及定期记录、事故追忆记录、SOE记录等。
（2）调节控制功能。启动控制、转速/负荷的设定和调节、燃机温度控制、进气导叶控制、燃料控制、排汽温度控制、轴封蒸汽系统控制、油系统控制等。
（3）顺序控制功能。燃机辅助系统顺控、启动运行和停机顺控、吹扫和点火顺控等。
2硬件故障案例
2.1端子板及卡件故障
对于模拟量端子板的故障通常比较好判断，通过TOOL BOX软件打开组态软件后可以查看诊断报警，而且模拟量通道故障时采集到的数据是坏点的，维护人员比较容易判断出是外部信号的问题还是通道的问题，但是对于开关量端子板的故障判断相对就要困难一些。
3号机组某次开缸检修期间，发现汽机再热冷却阀不能操作，该阀门为二位式的气动阀门，由电磁阀控制。在MARKVI内发指令后通道无输出，进一步检查发现通道对应的熔丝已经熔断，而测量现场回路电阻接近于0，判断为电缆或就地电磁阀线圈问题，经就地检查发现由于在长期的高温环境下电缆老化脱皮，线芯接触导通，更换电缆及熔丝后正常，开关量卡件通道故障多由于此种原因引起。
2.2电源故障
可靠的电源是控制系统稳定工作的重要保障。控制系统的电源通常是由两路冗余提供，一路是UPS经过变压整流产生110V DC，另一路为电气直流柜提供的110V DC，这两路电源进入电源分配模块PDM处理后送出多路不同等级的电压供控制机架、端子板和就地设备使用。
某日1号燃机汽机MARKVI控制器R温度高报警。现场检查发现该控制器顶部风扇停止运行，机架的电源故障红灯常亮。MARKVI控制系统的每个控制器都有1个对应的机架.整个机架由1个电源模块供电，其输入为由PDM来的110VDC，输出为多路不同电压等级的直流电，其中风扇由1路28V供电，拔下风扇的供电插头测量没有电压，通过组态文件连线控制器查看电源状态，确实有1路28V显示为0，确定电源故障。
3软件优化案例
3.1排气框架冷却风机逻辑
当运行风机出口风压低时控制系统会自动切换到另一台风机运行，但是如果遇到压力开关定值不准，出口挡板不能正常切换时，即使备用风机启动也不能保证出口压力开关正确动作，此时系统认为风压低将采取自动减负荷的措施。由于压力开关安装在风机出口的位置（挡板之前），在风机工作正常时，如果挡板不能切换到位，其部分风量通过备用风机排出，同时也导致备用风机倒转，既不利于框架冷却，也有损于备用风机。而此时由于运行风机出口压力正常，系统不会去切换风机，也不会发出报警，长期运行定将降低设备的寿命。为此在风机出口母管上加装了变送器，以检测母管上的风压，保留原来的2个压力开关压力开关只用于压力低时切换风机，变送器送出的模拟量信号作为监视、报警和减负荷功能，即当母管压力（3个变送器取中间值）低于一定值时（经过适当延时）机组自动减负荷。
3.2离线水洗逻辑的修改
目前9F燃机主要以离线水洗为主，而离线水洗时其转速不会超过700r/min，但是因为水洗时必须满足开机条件，才能执行启动顺控程序，这就涉及到系统上必须要投轴封，并建立真空，同时要确保余热锅炉侧没有跳机信号存在（主要是汽包水位高低）。因此，考虑采用将相关信号自动屏蔽的方法，这样无需真正建立真空、保持水位正常，离线水洗程序也能正常执行，逻辑完成后运行人员可通过点击离线水洗强制按钮对真空及余热锅炉的跳机信号进行屏蔽。
4结语
通过对MARKVI控制系统中典型硬件故障的分析及对软件优化案例的介绍，可为同类型机组运行提供参考，希望为我国燃气事业做出应有贡献。
参考文献：
[1]GE.Inspection and Maintenance Manual.燃机检修与维护手册
[2]吴革新.大型燃气一蒸汽联合循环发电技术丛书（控制系统分册）《M》北京：中国电力出版社，2009.
[3]焦树建.燃气一蒸汽联合循环的理论基础《M》.北京：清华大学出版社，2003.
论文作者:彭华
论文发表刊物:《电力设备》2017年第20期
论文发表时间:2017/11/20
标签：控制系统论文; 风机论文; 故障论文; 机组论文; 离线论文; 电源论文; 控制器论文; 《电力设备》2017年第20期论文;