安薩爾多AE94.3A型燃?xì)廨啓C(jī)及其輔機(jī)設(shè)備控制邏輯與監(jiān)視功能優(yōu)化

韓玉鑫

摘要：文中，筆者結(jié)合安薩爾多AE94.3A燃?xì)廨啓C(jī)及其輔機(jī)的控制邏輯和監(jiān)視功能，對(duì)部分控制方式進(jìn)行了一定的優(yōu)化，以適應(yīng)國內(nèi)電力系統(tǒng)的要求和發(fā)展形勢(shì)。

關(guān)鍵詞：燃?xì)廨啓C(jī);安薩爾多;控制邏輯;監(jiān)視功能

0 ?引言

2015年，上海電氣和歐洲燃?xì)廨啓C(jī)巨頭——意大利安薩爾多公司簽署一系列協(xié)議文本，這意味著上海電氣公司成為我國第二家掌握重型燃?xì)廨啓C(jī)制造核心技術(shù)的公司，近年來，上海電氣攜手安薩爾多公司在國內(nèi)上馬了多個(gè)AE94.3A型燃機(jī)輪機(jī)（9F級(jí)）聯(lián)合循環(huán)項(xiàng)目，其中最早運(yùn)行的中電四會(huì)項(xiàng)目也僅僅2年，第一批次的大唐肇慶和周口項(xiàng)目也僅僅運(yùn)行了1年。這三個(gè)項(xiàng)目是安薩爾多9F級(jí)機(jī)組在國內(nèi)的首批次項(xiàng)目，尚處于磨合期。由于安薩爾多公司的設(shè)計(jì)理念和國內(nèi)用戶的需求有很大差異，三個(gè)項(xiàng)目都發(fā)生過多起設(shè)備異常和非停事故，這其中機(jī)組主保護(hù)及主要輔機(jī)保護(hù)邏輯部分的差異最大：廠家要求以保護(hù)設(shè)備為主;業(yè)主面對(duì)多次非停和電網(wǎng)考核，要求優(yōu)化主保護(hù)條件。因此，適當(dāng)?shù)膬?yōu)化部分控制策略，以適應(yīng)國內(nèi)電力系統(tǒng)安全生產(chǎn)要求的工作顯得尤為重要了。

1 ?燃?xì)廨啓C(jī)主保護(hù)邏輯優(yōu)化

安薩爾多AE94，3A型燃?xì)廨啓C(jī)主保護(hù)邏輯可以歸納概括為60條，主保護(hù)條數(shù)目是普通汽輪機(jī)主保護(hù)的3-4倍之多，以下將從非必要主保護(hù)邏輯、非三取二保護(hù)邏輯及可優(yōu)化邏輯三個(gè)方面，具體說明主保護(hù)優(yōu)化的必要性及優(yōu)化后的控制邏輯，預(yù)想了邏輯修改后的效果。

1.1 燃機(jī)振動(dòng)主保護(hù)優(yōu)化

燃機(jī)振動(dòng)測(cè)點(diǎn)是由機(jī)組TSI系統(tǒng)從就地采集數(shù)據(jù)，再經(jīng)過換算濾波后，通過硬接線的方式傳輸給TCS控制系統(tǒng)，最終在TCS控制系統(tǒng)內(nèi)進(jìn)行高低限制的邏輯判斷和壞點(diǎn)的判斷。安薩爾多燃機(jī)的TSI系統(tǒng)在向TCS系統(tǒng)傳輸每一個(gè)振動(dòng)值時(shí)，不僅發(fā)出了一組模擬量信號(hào)，而且還配備一個(gè)該測(cè)點(diǎn)是否正常的開關(guān)量信號(hào)，稱為“XX測(cè)點(diǎn)OK信號(hào)”，這個(gè)判斷是在TSI系統(tǒng)中完成，通過預(yù)制電纜（DB9九針插頭式）硬接線的方式發(fā)至TCS系統(tǒng)，由TCS系統(tǒng)的DI卡件接收。信號(hào)為1即開關(guān)節(jié)點(diǎn)閉合時(shí)，說明該測(cè)點(diǎn)OK;信號(hào)為0即開關(guān)接點(diǎn)斷開時(shí)，說明該測(cè)點(diǎn)“not OK”，在邏輯中認(rèn)為該測(cè)點(diǎn)壞點(diǎn)。

由于這個(gè)“OK信號(hào)”通過DB9九針插頭式電纜連接，多個(gè)信號(hào)共用一個(gè)電纜，并且將一個(gè)插頭節(jié)點(diǎn)作為公共端子，因此當(dāng)這跟電纜或者公共端子接線松動(dòng)或電纜斷線時(shí)，將直接造成多個(gè)瓦振信號(hào)的“OK信號(hào)”消失，在控制邏輯中認(rèn)為該測(cè)點(diǎn)壞點(diǎn)，進(jìn)而通過三取二邏輯判斷主保護(hù)動(dòng)作，造成機(jī)組跳閘。因此，通過設(shè)置TSI卡件組態(tài)，將其“OK”信號(hào)由原來常1改為常0，機(jī)組正常運(yùn)行是開關(guān)接點(diǎn)是斷開的，避免發(fā)生設(shè)備誤動(dòng)和非停事故。

1.2 燃機(jī)防喘放氣閥氣源結(jié)構(gòu)優(yōu)化和相關(guān)主保護(hù)邏輯刪除

燃機(jī)防喘放氣閥采用氣動(dòng)閥門結(jié)構(gòu)，雙電磁閥并聯(lián)控制，失氣開，安薩爾多9F型燃機(jī)為燃機(jī)防喘放氣閥單獨(dú)配套了一用一備的空壓機(jī)，用來保證壓縮空氣正常投用。同時(shí)增設(shè)主保護(hù)邏輯“空壓機(jī)出口儲(chǔ)氣罐壓力低三取二跳閘”，但實(shí)際在國內(nèi)安薩爾多聯(lián)合循環(huán)機(jī)組建設(shè)中，都將廠區(qū)壓縮空氣母管與儲(chǔ)氣罐連接，即便兩臺(tái)空壓機(jī)全部故障，仍有廠區(qū)壓縮空氣母管保持壓力，大大降低了因氣源斷氣造成防喘閥誤開的可能性。而且，三個(gè)儲(chǔ)氣罐壓力測(cè)點(diǎn)共用同一個(gè)取壓點(diǎn)和取壓母管，單母管形式若出現(xiàn)焊口有裂縫將直接造成三個(gè)開關(guān)全部動(dòng)作，機(jī)組誤跳閘。因此，綜合考慮后將此條主保護(hù)刪除。

1.3 增加燃機(jī)前置模塊緊急關(guān)斷閥反饋測(cè)點(diǎn)及主保護(hù)邏輯優(yōu)化

燃機(jī)前置模塊緊急關(guān)斷閥是機(jī)組天然氣供應(yīng)的供氣母管截止閥，該閥門采用氣動(dòng)結(jié)構(gòu)，雙電磁閥并聯(lián)控制，失氣保持，相關(guān)主保護(hù)邏輯為“緊急關(guān)斷閥關(guān)反饋發(fā)1時(shí)機(jī)組跳閘”，該閥門的開關(guān)反饋均只有一組，屬于典型的單點(diǎn)保護(hù)。因此在緊急關(guān)斷閥的閥位控制器上，增加兩組開關(guān)量節(jié)點(diǎn)至TCS控制系統(tǒng)，組成三個(gè)關(guān)反饋信號(hào)，同時(shí)將主保護(hù)邏輯優(yōu)化為“緊急關(guān)斷閥關(guān)反饋三取二機(jī)組跳閘”。

1.4 優(yōu)化燃機(jī)前置模塊緊急放散閥控制模式及聯(lián)鎖邏輯

燃機(jī)前置模塊ESD閥后有一個(gè)氣動(dòng)結(jié)構(gòu)的緊急放散閥，用于火災(zāi)保護(hù)動(dòng)作時(shí)，緊急將管道內(nèi)存在的天然氣放散至大氣中，避免事故擴(kuò)大。由于該緊急放散閥在前置模塊緊急關(guān)斷閥后，因此兩個(gè)閥門存在聯(lián)鎖關(guān)系，即：放散閥開時(shí)，關(guān)斷閥聯(lián)鎖關(guān)閉。由于關(guān)斷閥的關(guān)閉機(jī)組跳閘，因此，實(shí)際上放散閥是否開啟也同樣會(huì)影響機(jī)組的主保護(hù)動(dòng)作。前置模塊緊急放散閥采用氣動(dòng)結(jié)構(gòu)，單電磁閥控制，失氣開，無保持功能，機(jī)組運(yùn)行時(shí)電磁閥常帶電，由于是單電磁閥控制，且正常運(yùn)行時(shí)電磁閥常帶電，該電磁閥的供電回路一旦出現(xiàn)故障，將直接造成電磁閥動(dòng)作、放散閥開啟，并聯(lián)鎖關(guān)閉緊急關(guān)斷閥跳機(jī)，有較大的安全隱患。同時(shí)，同緊急關(guān)斷閥一樣，放散閥也只有一組開關(guān)反饋，若放散閥的開反饋節(jié)點(diǎn)故障，同樣將造成機(jī)組誤跳閘。因此，將放散閥的氣源控制結(jié)構(gòu)改為雙電磁閥并聯(lián)控制，任意一個(gè)電磁閥失電不會(huì)造成閥門動(dòng)作，只有兩個(gè)電磁閥同時(shí)失電時(shí)才會(huì)開啟放散閥，同時(shí)增加放散閥的開反饋信號(hào)節(jié)點(diǎn)，通過三取二邏輯判斷后，再聯(lián)鎖動(dòng)作緊急關(guān)斷閥。

1.5 非獨(dú)立取樣三取二測(cè)點(diǎn)及燃機(jī)本體瓦振測(cè)點(diǎn)位置優(yōu)化

由于安薩爾多燃?xì)廨啓C(jī)設(shè)計(jì)的特殊性，部分燃機(jī)本體測(cè)點(diǎn)及取樣測(cè)點(diǎn)不能實(shí)際形成三取二保護(hù)的模式，而且多個(gè)測(cè)點(diǎn)共用一個(gè)取樣點(diǎn)和取樣管的情況，實(shí)際上是不符合電力系統(tǒng)二十五項(xiàng)反措的基本要求的。這其中包括燃機(jī)喘振差壓測(cè)點(diǎn)、燃機(jī)排氣壓力測(cè)點(diǎn)、燃機(jī)壓氣機(jī)排氣壓力測(cè)點(diǎn)等等。同時(shí)還有燃機(jī)透平軸承瓦振測(cè)點(diǎn)、壓氣機(jī)軸承瓦振測(cè)點(diǎn)位于燃機(jī)的同一側(cè)，并且在同一個(gè)位置安裝，雖然形成了同一個(gè)軸承雙瓦振參與三取二的判斷，但實(shí)際上燃機(jī)一側(cè)的振動(dòng)偏大時(shí)，兩個(gè)測(cè)點(diǎn)將同時(shí)動(dòng)作跳機(jī)，而燃機(jī)另一側(cè)振動(dòng)較大時(shí)，卻沒有儀表能夠?qū)⑷紮C(jī)振動(dòng)情況反應(yīng)到畫面上來。但以上兩種問題，受制于燃機(jī)機(jī)械設(shè)計(jì)、材質(zhì)等多方面因素，據(jù)了解各個(gè)已投產(chǎn)機(jī)組均未整改。

2 ?燃機(jī)本體及輔機(jī)部分測(cè)點(diǎn)增加監(jiān)視報(bào)警功能

2.1 增加燃機(jī)防喘放氣閥電磁閥電流監(jiān)視測(cè)點(diǎn)

安薩爾多燃機(jī)防喘放氣閥采用氣動(dòng)控制，失氣開，無保持，控制模式采用雙電磁閥并聯(lián)，即雙電磁閥同時(shí)失電才會(huì)造成閥門快開，因此，實(shí)際運(yùn)行中，若有一個(gè)電磁閥的電源回路故障或電磁閥本身故障，并不會(huì)引起閥門誤動(dòng)作，運(yùn)行人員在畫面上和巡檢過程中也無法發(fā)現(xiàn)這個(gè)異常，也就不能及時(shí)處理該缺陷，若此時(shí)另一個(gè)電磁閥也發(fā)生了同樣的情況，將直接造成防喘閥快開，機(jī)組跳機(jī)。所以，監(jiān)視電磁閥控制回路是非常有必要的。在原有的氣源回路和電磁閥控制回路的基礎(chǔ)上，在兩個(gè)電磁閥的供電回路中分別串聯(lián)一個(gè)電流監(jiān)視模塊，該電流監(jiān)視模塊可通過判斷回路的電流值的大小，輸出一個(gè)開關(guān)量信號(hào)至TCS系統(tǒng)，再將該開關(guān)量信號(hào)做到畫面中和報(bào)警功能組里，若電磁閥控制回路故障，則該開關(guān)信號(hào)將由1變?yōu)?，直接判斷電磁閥是否正常帶電，起到提前發(fā)現(xiàn)提前解決的功能。

2.2 增加燃機(jī)前置模塊緊急關(guān)斷閥等雙電磁閥控制設(shè)備的電流監(jiān)視測(cè)點(diǎn)

燃機(jī)前置模塊的緊急關(guān)斷閥、優(yōu)化控制回路后的緊急放散閥、天然氣調(diào)壓站緊急關(guān)斷閥也同樣采用雙電磁閥并聯(lián)控制，同燃機(jī)防喘放氣閥一樣，在電磁閥控制回路中增加電流監(jiān)視模塊，并輸出至TCS系統(tǒng)畫面和報(bào)警組中。

2.3 增加緊急停機(jī)按鈕節(jié)點(diǎn)監(jiān)視

安薩爾多燃?xì)廨啓C(jī)設(shè)計(jì)共有五個(gè)緊急停機(jī)按鈕，分別在集控室操作臺(tái)、燃機(jī)電子設(shè)備間、燃機(jī)發(fā)電機(jī)及燃機(jī)罩殼處。每個(gè)按鈕共4組常閉節(jié)點(diǎn)，其中三組節(jié)點(diǎn)在按鈕與按鈕之間采用串聯(lián)連接，并連接至KP繼電器，聯(lián)動(dòng)ROM810繼電器組成硬接線跳機(jī)控制回路，每個(gè)按鈕的另一組常閉節(jié)點(diǎn)分別連接至TCS系統(tǒng)DI卡件的不同通道，用于SOE記錄，在機(jī)組停機(jī)后可以知道是哪一個(gè)按鈕動(dòng)作造成了機(jī)組停機(jī)。

因此，在原有設(shè)計(jì)基礎(chǔ)上，將增加三組KP繼電器的節(jié)點(diǎn)分別接入至TCS系統(tǒng)中，當(dāng)任意一條線路斷線，報(bào)警將直接放映在畫面上來。

2.4 完善燃機(jī)盤車嚙合信號(hào)、燃機(jī)進(jìn)氣擋板門反饋等信號(hào)的報(bào)警功能

燃機(jī)盤車嚙合信號(hào)、燃機(jī)進(jìn)氣擋板門等信號(hào)直接關(guān)聯(lián)燃機(jī)主保護(hù)邏輯，實(shí)際采用三測(cè)點(diǎn)三取二邏輯判斷方式，但在機(jī)組畫面和報(bào)警清單中缺少測(cè)點(diǎn)翻轉(zhuǎn)時(shí)的報(bào)警，因此通過增加畫面測(cè)點(diǎn)和報(bào)警組，完善其報(bào)警功能。

2.5 增加PROFIBUS總線通訊監(jiān)視

通過軟件配置或增加硬件，對(duì)TCS、DCS控制系統(tǒng)中的服務(wù)器、交換機(jī)、PIN800、小海豚、操作員站、工程師站、歷史站等所有需通過網(wǎng)線連接的端口或設(shè)備所在的物理網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行監(jiān)視，一旦某個(gè)端口異常，系統(tǒng)及時(shí)提醒，報(bào)警將直觀的反應(yīng)在畫面中，并在報(bào)警組中提醒運(yùn)行人員和熱工專業(yè)人員。

3 ?優(yōu)化輔機(jī)主輔設(shè)備判斷，增加預(yù)選功能

安薩爾多9F級(jí)燃機(jī)的潤滑油等模塊中，多個(gè)輔機(jī)的主輔設(shè)定是不可更改的，如A潤滑油泵就永遠(yuǎn)是主油泵，B泵永遠(yuǎn)是輔助油泵，而機(jī)組啟動(dòng)過程是完全順控操作，不需要運(yùn)行人員單獨(dú)啟動(dòng)油泵，因此每次啟機(jī)都會(huì)啟動(dòng)A潤滑油泵，B泵則只有在A泵故障或是潤滑油壓力低時(shí)才會(huì)聯(lián)鎖啟動(dòng)，雖然可以在機(jī)組啟動(dòng)后手動(dòng)倒換油泵，但這也增加運(yùn)行人員誤操作和設(shè)備異常的風(fēng)險(xiǎn)，不利于機(jī)組主要輔機(jī)設(shè)備的定期輪換。因此，在原有邏輯的基礎(chǔ)上，增加泵的預(yù)選功能，啟機(jī)前先由運(yùn)行人員選擇想要啟動(dòng)的設(shè)備為主泵，然后再進(jìn)行燃機(jī)啟動(dòng)順控的操作，減少了運(yùn)行人員的操作，提高了設(shè)備的壽命，降低了機(jī)組運(yùn)行異常的隱患。

4 ?結(jié)語

隨著上海電氣與安薩爾多公司的深度合作，以及國內(nèi)燃?xì)庹羝?lián)合循環(huán)機(jī)組的陸續(xù)上馬，可以預(yù)見未來將有一批安薩爾多9F型機(jī)組在國內(nèi)新建、投產(chǎn)、運(yùn)營。安薩爾多AE94.3A型機(jī)組的控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)思想其實(shí)并不復(fù)雜，也有很多很好設(shè)計(jì)理念值得汽輪機(jī)DEH和ETS控制系統(tǒng)學(xué)習(xí)，但部分控組理念的設(shè)計(jì)過于理想化，在機(jī)組實(shí)際運(yùn)行過程中忽略了涉及到設(shè)備本體、監(jiān)測(cè)儀表、運(yùn)行環(huán)境、燃料特性、運(yùn)行人員技術(shù)水平等等諸多因素影響，從而增加了控制的難度和精度，造成機(jī)組非停的事故也時(shí)有發(fā)生。以上為筆者在安薩爾多9F級(jí)機(jī)組調(diào)試和運(yùn)行中發(fā)現(xiàn)并改良的個(gè)別項(xiàng)目，有不妥之處歡迎各位同行指正。

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