韓玉鑫

摘要：文中，筆者結(jié)合安薩爾多AE94.3A燃氣輪機及其輔機的控制邏輯和監(jiān)視功能，對部分控制方式進行了一定的優(yōu)化，以適應(yīng)國內(nèi)電力系統(tǒng)的要求和發(fā)展形勢。

關(guān)鍵詞：燃氣輪機;安薩爾多;控制邏輯;監(jiān)視功能

0 ?引言

2015年，上海電氣和歐洲燃氣輪機巨頭——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氣輪機制造核心技術(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AE94.3A型燃機輪機（9F級）聯(lián)合循環(huán)項目，其中最早運行的中電四會項目也僅僅2年，第一批次的大唐肇慶和周口項目也僅僅運行了1年。這三個項目是安薩爾多9F級機組在國內(nèi)的首批次項目，尚處于磨合期。由于安薩爾多公司的設(shè)計理念和國內(nèi)用戶的需求有很大差異，三個項目都發(fā)生過多起設(shè)備異常和非停事故，這其中機組主保護及主要輔機保護邏輯部分的差異最大：廠家要求以保護設(shè)備為主;業(yè)主面對多次非停和電網(wǎng)考核，要求優(yōu)化主保護條件。因此，適當?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 ?燃氣輪機主保護邏輯優(yōu)化

安薩爾多AE94，3A型燃氣輪機主保護邏輯可以歸納概括為60條，主保護條數(shù)目是普通汽輪機主保護的3-4倍之多，以下將從非必要主保護邏輯、非三取二保護邏輯及可優(yōu)化邏輯三個方面，具體說明主保護優(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 燃機振動主保護優(yōu)化

燃機振動測點是由機組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)進行高低限制的邏輯判斷和壞點的判斷。安薩爾多燃機的TSI系統(tǒng)在向TCS系統(tǒng)傳輸每一個振動值時，不僅發(fā)出了一組模擬量信號，而且還配備一個該測點是否正常的開關(guān)量信號，稱為“XX測點OK信號”，這個判斷是在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。信號為1即開關(guān)節(jié)點閉合時，說明該測點OK;信號為0即開關(guān)接點斷開時，說明該測點“not OK”，在邏輯中認為該測點壞點。

由于這個“OK信號”通過DB9九針插頭式電纜連接，多個信號共用一個電纜，并且將一個插頭節(jié)點作為公共端子，因此當這跟電纜或者公共端子接線松動或電纜斷線時，將直接造成多個瓦振信號的“OK信號”消失，在控制邏輯中認為該測點壞點，進而通過三取二邏輯判斷主保護動作，造成機組跳閘。因此，通過設(shè)置TSI卡件組態(tài)，將其“OK”信號由原來常1改為常0，機組正常運行是開關(guān)接點是斷開的，避免發(fā)生設(shè)備誤動和非停事故。

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

燃機防喘放氣閥采用氣動閥門結(jié)構(gòu)，雙電磁閥并聯(lián)控制，失氣開，安薩爾多9F型燃機為燃機防喘放氣閥單獨配套了一用一備的空壓機，用來保證壓縮空氣正常投用。同時增設(shè)主保護邏輯“空壓機出口儲氣罐壓力低三取二跳閘”，但實際在國內(nèi)安薩爾多聯(lián)合循環(huán)機組建設(shè)中，都將廠區(qū)壓縮空氣母管與儲氣罐連接，即便兩臺空壓機全部故障，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，三個儲氣罐壓力測點共用同一個取壓點和取壓母管，單母管形式若出現(xiàn)焊口有裂縫將直接造成三個開關(guān)全部動作，機組誤跳閘。因此，綜合考慮后將此條主保護刪除。

1.3 增加燃機前置模塊緊急關(guān)斷閥反饋測點及主保護邏輯優(yōu)化

燃機前置模塊緊急關(guān)斷閥是機組天然氣供應(yīng)的供氣母管截止閥，該閥門采用氣動結(jié)構(gòu)，雙電磁閥并聯(lián)控制，失氣保持，相關(guān)主保護邏輯為“緊急關(guān)斷閥關(guān)反饋發(fā)1時機組跳閘”，該閥門的開關(guān)反饋均只有一組，屬于典型的單點保護。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)點至TCS控制系統(tǒng)，組成三個關(guān)反饋信號，同時將主保護邏輯優(yōu)化為“緊急關(guān)斷閥關(guān)反饋三取二機組跳閘”。

1.4 優(yōu)化燃機前置模塊緊急放散閥控制模式及聯(lián)鎖邏輯

燃機前置模塊ESD閥后有一個氣動結(jié)構(gòu)的緊急放散閥，用于火災(zāi)保護動作時，緊急將管道內(nèi)存在的天然氣放散至大氣中，避免事故擴大。由于該緊急放散閥在前置模塊緊急關(guān)斷閥后，因此兩個閥門存在聯(lián)鎖關(guān)系，即：放散閥開時，關(guān)斷閥聯(lián)鎖關(guān)閉。由于關(guān)斷閥的關(guān)閉機組跳閘，因此，實際上放散閥是否開啟也同樣會影響機組的主保護動作。前置模塊緊急放散閥采用氣動結(jié)構(gòu)，單電磁閥控制，失氣開，無保持功能，機組運行時電磁閥常帶電，由于是單電磁閥控制，且正常運行時電磁閥常帶電，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作、放散閥開啟，并聯(lián)鎖關(guān)閉緊急關(guān)斷閥跳機，有較大的安全隱患。同時，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)點故障，同樣將造成機組誤跳閘。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，任意一個電磁閥失電不會造成閥門動作，只有兩個電磁閥同時失電時才會開啟放散閥，同時增加放散閥的開反饋信號節(jié)點，通過三取二邏輯判斷后，再聯(lián)鎖動作緊急關(guān)斷閥。

1.5 非獨立取樣三取二測點及燃機本體瓦振測點位置優(yōu)化

由于安薩爾多燃氣輪機設(shè)計的特殊性，部分燃機本體測點及取樣測點不能實際形成三取二保護的模式，而且多個測點共用一個取樣點和取樣管的情況，實際上是不符合電力系統(tǒng)二十五項反措的基本要求的。這其中包括燃機喘振差壓測點、燃機排氣壓力測點、燃機壓氣機排氣壓力測點等等。同時還有燃機透平軸承瓦振測點、壓氣機軸承瓦振測點位于燃機的同一側(cè)，并且在同一個位置安裝，雖然形成了同一個軸承雙瓦振參與三取二的判斷，但實際上燃機一側(cè)的振動偏大時，兩個測點將同時動作跳機，而燃機另一側(cè)振動較大時，卻沒有儀表能夠?qū)⑷紮C振動情況反應(yīng)到畫面上來。但以上兩種問題，受制于燃機機械設(shè)計、材質(zhì)等多方面因素，據(jù)了解各個已投產(chǎn)機組均未整改。

2 ?燃機本體及輔機部分測點增加監(jiān)視報警功能

2.1 增加燃機防喘放氣閥電磁閥電流監(jiān)視測點

安薩爾多燃機防喘放氣閥采用氣動控制，失氣開，無保持，控制模式采用雙電磁閥并聯(lián)，即雙電磁閥同時失電才會造成閥門快開，因此，實際運行中，若有一個電磁閥的電源回路故障或電磁閥本身故障，并不會引起閥門誤動作，運行人員在畫面上和巡檢過程中也無法發(fā)現(xiàn)這個異常，也就不能及時處理該缺陷，若此時另一個電磁閥也發(fā)生了同樣的情況，將直接造成防喘閥快開，機組跳機。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，在兩個電磁閥的供電回路中分別串聯(lián)一個電流監(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，輸出一個開關(guān)量信號至TCS系統(tǒng)，再將該開關(guān)量信號做到畫面中和報警功能組里，若電磁閥控制回路故障，則該開關(guān)信號將由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)視測點

燃機前置模塊的緊急關(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)畫面和報警組中。

2.3 增加緊急停機按鈕節(jié)點監(jiān)視

安薩爾多燃氣輪機設(shè)計共有五個緊急停機按鈕，分別在集控室操作臺、燃機電子設(shè)備間、燃機發(fā)電機及燃機罩殼處。每個按鈕共4組常閉節(jié)點，其中三組節(jié)點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ROM810繼電器組成硬接線跳機控制回路，每個按鈕的另一組常閉節(jié)點分別連接至TCS系統(tǒng)DI卡件的不同通道，用于SOE記錄，在機組停機后可以知道是哪一個按鈕動作造成了機組停機。

因此，在原有設(shè)計基礎(chǔ)上，將增加三組KP繼電器的節(jié)點分別接入至TCS系統(tǒng)中，當任意一條線路斷線，報警將直接放映在畫面上來。

2.4 完善燃機盤車嚙合信號、燃機進氣擋板門反饋等信號的報警功能

燃機盤車嚙合信號、燃機進氣擋板門等信號直接關(guān)聯(lián)燃機主保護邏輯，實際采用三測點三取二邏輯判斷方式，但在機組畫面和報警清單中缺少測點翻轉(zhuǎn)時的報警，因此通過增加畫面測點和報警組，完善其報警功能。

2.5 增加PROFIBUS總線通訊監(jiān)視

通過軟件配置或增加硬件，對TCS、DCS控制系統(tǒng)中的服務(wù)器、交換機、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)進行監(jiān)視，一旦某個端口異常，系統(tǒng)及時提醒，報警將直觀的反應(yīng)在畫面中，并在報警組中提醒運行人員和熱工專業(yè)人員。

3 ?優(yōu)化輔機主輔設(shè)備判斷，增加預(yù)選功能

安薩爾多9F級燃機的潤滑油等模塊中，多個輔機的主輔設(shè)定是不可更改的，如A潤滑油泵就永遠是主油泵，B泵永遠是輔助油泵，而機組啟動過程是完全順控操作，不需要運行人員單獨啟動油泵，因此每次啟機都會啟動A潤滑油泵，B泵則只有在A泵故障或是潤滑油壓力低時才會聯(lián)鎖啟動，雖然可以在機組啟動后手動倒換油泵，但這也增加運行人員誤操作和設(shè)備異常的風險，不利于機組主要輔機設(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，啟機前先由運行人員選擇想要啟動的設(shè)備為主泵，然后再進行燃機啟動順控的操作，減少了運行人員的操作，提高了設(shè)備的壽命，降低了機組運行異常的隱患。

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)燃氣蒸汽聯(lián)合循環(huán)機組的陸續(xù)上馬，可以預(yù)見未來將有一批安薩爾多9F型機組在國內(nèi)新建、投產(chǎn)、運營。安薩爾多AE94.3A型機組的控制系統(tǒng)設(shè)計思想其實并不復雜，也有很多很好設(shè)計理念值得汽輪機DEH和ETS控制系統(tǒng)學習，但部分控組理念的設(shè)計過于理想化，在機組實際運行過程中忽略了涉及到設(shè)備本體、監(jiān)測儀表、運行環(huán)境、燃料特性、運行人員技術(shù)水平等等諸多因素影響，從而增加了控制的難度和精度，造成機組非停的事故也時有發(fā)生。以上為筆者在安薩爾多9F級機組調(diào)試和運行中發(fā)現(xiàn)并改良的個別項目，有不妥之處歡迎各位同行指正。

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