GE LM6000燃機(jī)操作員站功能改進(jìn)

宋馨 陳建偉

摘要：中國(guó)市場(chǎng)近年來(lái)安裝了大量GE LM6000系列燃?xì)廨啓C(jī)，其中的控制系統(tǒng)由于是國(guó)外工程師開(kāi)發(fā)，一些功能要求并不適合國(guó)內(nèi)用戶的需求，甚至存在一些功能不完善的地方。本文作者從華電閔行的兩臺(tái)LM6000燃機(jī)實(shí)際情況出發(fā)，分析了原有系統(tǒng)不合理的地方，提出了解決方案，并實(shí)施了改進(jìn)措施，提高了機(jī)組的可靠性和維護(hù)的自動(dòng)化程度。

Abstract： An increasing number of GE LM6000 gas turbines has been installed recent year in China， and some funciton of operator station does not meet the requirement of user. This author analyzes the two GE LM6000 turbines of Huadian Minhang Power Plant， raises and implements the HMI upgrade solution， resulting higher reliability of control system.

關(guān)鍵詞：LM6000;燃?xì)廨啓C(jī);華電閔行

Key words： LM6000;gas turbine;minhan

0? 引言

由于對(duì)環(huán)保和能源使用效率的要求，中國(guó)近年來(lái)安裝了大量的GE LM6000燃?xì)廨啓C(jī)。LM6000控制系統(tǒng)的操作員站（HMI）由于是國(guó)外工程師開(kāi)發(fā)，一些功能要求并不適合國(guó)內(nèi)用戶的需求，甚至存在一些功能不完善的地方。筆者在華電閔行燃機(jī)能源有限公司從事LM6000燃機(jī)的控制系統(tǒng)維護(hù)多年，從自身的使用和維護(hù)角度分析了原有HMI的不足之處，提出了具體的改進(jìn)措施，并加以實(shí)施，取得了良好的控制效果，提高了控制系統(tǒng)的穩(wěn)定性、減少了維護(hù)人員的勞動(dòng)強(qiáng)度、完善了控制系統(tǒng)的故障分析排查系統(tǒng)。

1? 現(xiàn)有控制系統(tǒng)介紹

華電閔行燃機(jī)能源有限公司的共有兩臺(tái)GE LM6000燃機(jī)，每臺(tái)燃機(jī)的控制系統(tǒng)核心是美國(guó)伍德沃德公司（Woodward Inc.）的Micronet Plus控制器，操作員站和工程師站是GE工程師基于iFix開(kāi)發(fā)的LM6000應(yīng)用，操作系統(tǒng)是Windows XP。工程師站上不僅安裝基于iFix的HMI應(yīng)用，而且安裝了伍德沃德工程的Micronet調(diào)試軟件，Control Assistant等，用于控制器的內(nèi)部參數(shù)檢測(cè)、調(diào)整和故障排查。

系統(tǒng)中交換機(jī)ENET3和ENET4用于Micronet擴(kuò)展機(jī)箱通訊，實(shí)現(xiàn)擴(kuò)展機(jī)箱的模板與主機(jī)箱的控制器實(shí)時(shí)確定性控制（Deterministic），按照控制程序（GAP）中設(shè)定的速率組穩(wěn)定執(zhí)行程序，這一點(diǎn)對(duì)燃?xì)廨啓C(jī)的控制速度和響應(yīng)性非常關(guān)鍵。交換機(jī)EWSM1和EWSM2實(shí)現(xiàn)了就地操作員站（Local HMI）和遠(yuǎn)方操作員站（Remote HMI）與Micronet的通訊功能。同時(shí)，此網(wǎng)絡(luò)還與勵(lì)磁裝置（VAR）和色譜分析儀（Chromatograph）相連。同時(shí)Micronet還通過(guò)SIO模板與一些裝置進(jìn)行Modbus TCP通訊。

控制系統(tǒng)的通訊如圖1所示。

2? 問(wèn)題分析及解決方案

2.1 通訊中斷問(wèn)題

系統(tǒng)自安裝調(diào)試以來(lái)，困擾用戶的一個(gè)問(wèn)題是操作員站的通訊經(jīng)常發(fā)生莫名其妙的中斷。

操作員站日常的通訊包括兩部分：基于iFix的操作員站功能和Micronet控制器內(nèi)部的Datalog數(shù)據(jù)自動(dòng)傳輸功能及Control Assistant調(diào)試軟件的監(jiān)控功能。當(dāng)發(fā)生通訊中斷時(shí)，這兩個(gè)功能全部失效，操作人員無(wú)法操作，而且此問(wèn)題是無(wú)規(guī)律的，進(jìn)一步增加了排查困難。其中iFix與Micronet直接是Modbus TCP協(xié)議，而Control Assistant與Micronet之間是基于Servo Link的OP用戶嘗試過(guò)重啟相關(guān)軟件和電腦等措施，也多次與GE公司進(jìn)行技術(shù)溝通，但是此問(wèn)題都沒(méi)有得到解決，給安全生產(chǎn)帶來(lái)嚴(yán)重隱患。

我們從以下幾個(gè)方面進(jìn)行問(wèn)題分析和排查。首先，由于通訊中斷時(shí)，iFix軟件和Control Assistant軟件同時(shí)中斷，所以此問(wèn)題與單獨(dú)軟件無(wú)關(guān)，應(yīng)該是操作系統(tǒng)或電腦硬件層次的問(wèn)題。其次，操作系統(tǒng)是GE安裝的正版Windows，可以排除操作系統(tǒng)問(wèn)題。然后，經(jīng)過(guò)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況與GE提供的系統(tǒng)通訊圖紙對(duì)比，發(fā)現(xiàn)圖紙上操作員站與交換機(jī)（EWSM1和EWSM2）是雙冗余通訊，但是現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況是就地操作員站只有一個(gè)以太網(wǎng)卡和一個(gè)IP地址：192.168.101.10，沒(méi)有實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)圖紙上的雙冗余通訊。

我們從兩方面入手解決此問(wèn)題，首先我們?cè)诓僮鲉T站增加了一塊網(wǎng)卡，同時(shí)在iFix的組態(tài)中進(jìn)行的冗余配置，實(shí)現(xiàn)的通訊的雙冗余，任何一路故障，系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)切換的另外一路通訊。其次，為了排除硬件的原因，我們更換了原來(lái)的網(wǎng)卡。

操作員站改造為冗余通訊后，無(wú)論是iFix還是Control Assistant都再?zèng)]有發(fā)生通訊中斷情況。改造后的操作員站配置如圖2所示。

2.2 歷史曲線完善

兩臺(tái)燃?xì)廨啓C(jī)的歷史數(shù)據(jù)存儲(chǔ)點(diǎn)少，HMI中只有一頁(yè)歷史數(shù)據(jù)記錄，不利于事故追憶和故障排查。

針對(duì)此情況，我們對(duì)GE的HMI功能進(jìn)行了的二次開(kāi)發(fā)，增加了大量的機(jī)組數(shù)據(jù)的歷史曲線記錄功能，包括壓縮機(jī)、動(dòng)力渦輪、定子、燃料系統(tǒng)等。增加的歷史數(shù)據(jù)根據(jù)相關(guān)度進(jìn)行分組，并且以歷史曲線的形式體現(xiàn)。當(dāng)需要時(shí)，可以支持機(jī)組故障分析。同時(shí)，機(jī)組的報(bào)表數(shù)據(jù)也加入了歷史曲線，這樣有利于查找機(jī)組的主要參數(shù)。（圖3）

2.3 Datalog數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)存問(wèn)題

Datalog是Micronet控制器內(nèi)部的高速關(guān)鍵數(shù)據(jù)自動(dòng)記錄功能，能夠以5ms的速率記錄與機(jī)組安全有關(guān)的數(shù)據(jù)。高速記錄的數(shù)據(jù)先以緩存的形式存儲(chǔ)在Microent控制器中，然后定期將一個(gè)記錄周期的數(shù)據(jù)文件傳輸并保存到HMI的硬盤上。由于采樣速率非常高，每天自動(dòng)存儲(chǔ)到硬盤的山上高達(dá)7G字節(jié)，硬盤的空間很快被數(shù)據(jù)占滿，不僅嚴(yán)重影響操作員站工作，而且操作人員每隔幾天就必需清理硬盤，增加維護(hù)人員的工作量，而且給生產(chǎn)帶來(lái)安全隱患。為解決此問(wèn)題，我們專門開(kāi)發(fā)了Datalog數(shù)據(jù)自動(dòng)轉(zhuǎn)存程序Data Backup。Data Backup程序能夠自動(dòng)判斷Datalog生成的數(shù)據(jù)文件，并定期自動(dòng)轉(zhuǎn)存到目標(biāo)數(shù)據(jù)硬盤。

實(shí)踐證明，Data Backup程序投入應(yīng)用后，減輕了維護(hù)人員的工作量，也避免了維護(hù)人員忘記清理硬盤造成的Datalog數(shù)據(jù)無(wú)法存儲(chǔ)的損失。

3? 結(jié)論

改造后的LM6000操作員站經(jīng)過(guò)實(shí)際運(yùn)行，無(wú)論是通訊可靠性和HMI的信息豐富程度都優(yōu)化了原來(lái)系統(tǒng)，并減輕了維護(hù)人員的工作量。發(fā)揮自力更生和刻苦鉆研技術(shù)的精神，在充分掌握原有控制系統(tǒng)情況的基礎(chǔ)上，大膽采取技術(shù)改進(jìn)，能夠?yàn)橛脩魩?lái)更好的控制性能和生產(chǎn)可靠性。

參考文獻(xiàn)：

[1]Woodward Inc.， Micronet Plus Digital ControlV1 & V2， 2015. 11.

[2]Woodward Inc， Woodward Vx Works Real Time Operating System（RTSO）.

[3]GEEnergy， LM600050/60Hz Gas Tur-bine Generator Set Production Specification.