Mark VIe控制系統(tǒng)在6F.03燃?xì)廨啓C(jī)組中的應(yīng)用分析

孟偉

摘 要：Mark VIe是適用于多種應(yīng)用的靈活的控制系統(tǒng)，具有高速、單、雙、三重冗余的網(wǎng)絡(luò)I/O等特點(diǎn)。Mark VIe 控制系統(tǒng)本質(zhì)上也是一個(gè)安全型控制系統(tǒng)，而且是很優(yōu)秀。它多用于燃?xì)廨啓C(jī)，蒸汽輪機(jī)。本文就Mark VIe控制系統(tǒng)在6F.03燃?xì)廨啓C(jī)組中的應(yīng)用進(jìn)行了分析，希望能為我國(guó)燃?xì)馐聵I(yè)有所貢獻(xiàn)。

關(guān)鍵詞：Mark VIe控制系統(tǒng) 6F.03燃?xì)廨啓C(jī)組 應(yīng)用

引言

隨著燃?xì)廨啓C(jī)技術(shù)的發(fā)展，使燃機(jī)擁有比傳統(tǒng)煤機(jī)發(fā)電擁有更快、更高、更強(qiáng)的發(fā)電技術(shù)。Mark VIe是GE公司2004年開(kāi)發(fā)的一套控制系統(tǒng)，適用于各種透平和輔機(jī)設(shè)備應(yīng)用，包括簡(jiǎn)單循環(huán)、鍋爐和汽輪機(jī)一體化燃?xì)饴?lián)合循環(huán)裝置。該系統(tǒng)具有100MB以太網(wǎng)條件下的完全網(wǎng)絡(luò)化I/O。這一靈活的平臺(tái)能夠以任何冗余組態(tài)形式分配單個(gè)的I/O模塊，執(zhí)行速度高達(dá)40ms。通用軟件工具包Toolbox STTM更可用于透平、發(fā)電機(jī)和輔機(jī)設(shè)備控制，實(shí)現(xiàn)從I/O模塊到工廠操作員站的完整系統(tǒng)組態(tài)。同時(shí)也進(jìn)一步加強(qiáng)了系統(tǒng)的可擴(kuò)展性和人機(jī)界面的友好度，使控制系統(tǒng)具有更好的適應(yīng)性和可擴(kuò)展性。

1 系統(tǒng)簡(jiǎn)介

1.1 系統(tǒng)概述

Mark VIe控制系統(tǒng)由硬件（Mark盤(pán)）、軟件（Toolbox ST）以及HMI（CIMPLICITY）組成，系統(tǒng)最大的特點(diǎn)就是采用三冗余TMR結(jié)構(gòu)，從端子板到控制器都是采用三冗余結(jié)構(gòu)，保證了系統(tǒng)安全穩(wěn)定的運(yùn)行。硬件主要由端子板、IO模塊、網(wǎng)絡(luò)通訊交換機(jī)、電源模塊以及控制器等組成。軟件則是由Toolbox ST和CIMPLICITY組成。該系統(tǒng)還主要采用了，啟動(dòng)控制（FSRSU）、轉(zhuǎn)速控制（FSRN）、（IGV）控制、溫度控制（FSRT）以及停機(jī)控制（FSRSD），來(lái)確保機(jī)組的正常啟停。

1.2系統(tǒng)特點(diǎn)

Mark VIe控制系統(tǒng)為不僅采用三冗余結(jié)構(gòu)（有獨(dú)特的表決功能，而且能在一個(gè)不正常工作的情況下保證系統(tǒng)的正常運(yùn)行），而且系統(tǒng)還采用了大量的IO卡件，來(lái)減少錯(cuò)誤，確保機(jī)組反應(yīng)更加快速，以減少燃機(jī)損壞的概率。檢測(cè)到的數(shù)據(jù)信號(hào)可直接送入端子板無(wú)需中間轉(zhuǎn)換，擁有獨(dú)立處理其他各類信號(hào)的功能。

2 發(fā)展現(xiàn)狀

隨著業(yè)主、設(shè)計(jì)院等相關(guān)單位對(duì)燃機(jī)聯(lián)合循環(huán)認(rèn)識(shí)的深入，逐漸將已經(jīng)在大型燃煤電廠設(shè)計(jì)中取得廣泛認(rèn)可的一體化控制應(yīng)用到了燃機(jī)聯(lián)合循環(huán)電廠中，并且認(rèn)識(shí)到一體化控制對(duì)聯(lián)合循環(huán)也具有節(jié)省投資、簡(jiǎn)化接口、共享備件、集中操作及維護(hù)簡(jiǎn)單等諸多優(yōu)點(diǎn)。一體化控制及APS一鍵起停功能已經(jīng)成為目前在建機(jī)組的主流趨勢(shì)。燃機(jī)廠家也順應(yīng)潮流，開(kāi)發(fā)出了低成本并且易于實(shí)現(xiàn)的一體化控制方案。在支持一體化控制系統(tǒng)的廠家中，GE采用了更先進(jìn)的Mark VIe系統(tǒng)， 并將之應(yīng)用在最近國(guó)內(nèi)的聯(lián)合循環(huán)機(jī)組中。現(xiàn)在，國(guó)內(nèi)新建聯(lián)合循環(huán)機(jī)組采用全廠一體化的呈快速增長(zhǎng)的態(tài)勢(shì)。

一體化控制后，燃機(jī)、汽機(jī)和余熱鍋爐通過(guò)一個(gè)系統(tǒng)進(jìn)行監(jiān)控，采用同一個(gè)實(shí)時(shí)網(wǎng)絡(luò)傳遞數(shù)據(jù)，保證了各系統(tǒng)之間信號(hào)的高速相互調(diào)用，并且任一操作員站可以對(duì)全廠進(jìn)行監(jiān)視操作。在全廠一體化控制的基礎(chǔ)上，通過(guò)邏輯設(shè)計(jì)可以實(shí)現(xiàn)真正意義上的全廠一鍵起停（APS）的先進(jìn)控制方案。而對(duì)于采用非一體化的方案而言，各系統(tǒng)通過(guò)軟硬件接口實(shí)現(xiàn)連接，無(wú)法滿足信號(hào)高速調(diào)用，共享操作等APS核心內(nèi)容，導(dǎo)致無(wú)法實(shí)現(xiàn)真正意義上的APS控制。

3 Mark VIe控制系統(tǒng)的配置

3.1控制站

控制站內(nèi)控制柜和I/O柜的組成。控制柜中布置有R、S、T控制器，通過(guò)三個(gè)IO Net與I/O柜相連，同時(shí)分別與三冗余的X、Y、Z保護(hù)模塊通訊，并通過(guò)控制器的以太網(wǎng)接口與UDH相接。Mark VIe的控制柜運(yùn)動(dòng)環(huán)境溫度：O℃一60℃，濕度：5%一95%不結(jié)露。

3.2 I/O卡和端子板的配置

MARK VIe控制系統(tǒng)的大多數(shù)I/O卡件采用相同的尺寸設(shè)計(jì)，以及使用相近的數(shù)字信號(hào)處理器。其CPU是一個(gè)高速處理器，對(duì)模擬量和開(kāi)關(guān)量的采集速度可達(dá)40ms。其中，PDIO等卡件可用于SOE記錄，此時(shí)的開(kāi)關(guān)量信號(hào)以跳變?yōu)橛|發(fā)；UCSB卡為核心控制，每塊I/O卡都會(huì)送一個(gè)ID信號(hào)至UCSB卡，該ID信號(hào)包括硬件系列號(hào)、版本、代碼、固化數(shù)字和固化版本。每一類I/O卡件都有其特殊的端子板，1/0卡件通過(guò)37針的D型連接器與端子板相連。

3.3操作系統(tǒng)

Mark VIe控制系統(tǒng)的所有操作員站、通訊服務(wù)器及工程師站都使Microsoft Windows7操作系統(tǒng)，在操作員站、通訊服務(wù)器上裝有CIMPLICITY圖形顯示系統(tǒng)，為操作員提供實(shí)時(shí)環(huán)境中的控制和可視化處理。工程師站運(yùn)行控制系統(tǒng)的ToolboxST軟件，用于系統(tǒng)組態(tài)。較早先的資料顯示，Mark VIe的控制器采用QNX操作系統(tǒng)，這是一個(gè)適用于燃機(jī)控制保護(hù)等高速自動(dòng)場(chǎng)合的實(shí)時(shí)系統(tǒng)。

4 Mark VIe控制系統(tǒng)在6F.03燃?xì)廨啓C(jī)組中的應(yīng)用

4.1報(bào)警顯示記錄功能

Mark VIe控制系統(tǒng)的報(bào)警顯示記錄功能包括了操作顯示、分級(jí)顯示、列表圖顯示，及定期記錄、事故追憶記錄、事故順序（S0E）記錄等功能。

4.2控制保護(hù)功能

Mark VIe為燃機(jī)及其輔助系統(tǒng)提供的典型控制保護(hù)功能分成三部分：調(diào)節(jié)控制、順序控制和保護(hù)。調(diào)節(jié)控制功能包括：?jiǎn)?dòng)控制、轉(zhuǎn)速/負(fù)荷的設(shè)定和調(diào)節(jié)、燃機(jī)溫度控制、導(dǎo)葉控制、燃料控制、發(fā)電機(jī)勵(lì)磁系統(tǒng)的設(shè)定、同步控制；對(duì)燃機(jī)島外設(shè)備，還可進(jìn)行煙氣排放控制、蒸汽流量隔離控制、蒸汽流量控制、排汽溫度控制、軸封蒸氣系統(tǒng)控制、油系統(tǒng)控制、本體疏水系統(tǒng)控制等。6F.03燃機(jī)順序控制功能包括：燃機(jī)輔助系統(tǒng)順控、啟動(dòng)運(yùn)行和停機(jī)順控、吹掃和點(diǎn)火順控、報(bào)警管理、同期、維修啟動(dòng)、跳機(jī)和計(jì)時(shí)器、事件計(jì)數(shù)器。保護(hù)功能包括：超速保護(hù)（冗余）、超溫保護(hù)（包括發(fā)電機(jī)）、振動(dòng)保護(hù)、滅火保護(hù)、燃燒監(jiān)測(cè)器保護(hù)、CO2火災(zāi)保護(hù)、潤(rùn)滑油壓低保護(hù)、潤(rùn)滑油溫度高保護(hù)、遠(yuǎn)程鍋爐保護(hù)、遠(yuǎn)程汽輪保護(hù)等。

5 結(jié)語(yǔ)

Mark VIe控制系統(tǒng)秉承了原Mark控制系統(tǒng)系列的一些主要特點(diǎn)，如控制模塊（R，S，T）和保護(hù)模塊（X，Y，Z）的三冗余TMR（Triple Modular Redundant）結(jié)構(gòu)，軟件容錯(cuò)功能等等，同時(shí)也進(jìn)一步加強(qiáng)了系統(tǒng)的可擴(kuò)展性和人機(jī)界面的友好度，使控制系統(tǒng)具有更好的適應(yīng)性和可擴(kuò)展性。的這一集成化系統(tǒng)可提供整個(gè)燃機(jī)的相關(guān)數(shù)據(jù)，有助于優(yōu)化運(yùn)轉(zhuǎn)性能快速、精確地識(shí)別故障，確保了6F.03機(jī)組更全面和準(zhǔn)確的操控。

參考文獻(xiàn)：

[1] 劉超，張衍崗，雷獅子，等. MARK VIE 控制系統(tǒng)在西氣東輸管道上的應(yīng)用與維護(hù)[J].燃?xì)廨啓C(jī)技術(shù)，2014（4）：49-53.

[2] 顧榮昌. Mark VIE一體化控制系統(tǒng)在燃?xì)廨啓C(jī)聯(lián)合循環(huán)電廠的應(yīng)用[J]. 電氣時(shí)代，2014（7）：104-106.