燃氣-蒸汽聯合循環機組增壓機控制系統改造概述

陳建偉

摘 要 本公司現有兩套燃氣機組，對進氣螺桿增壓機的控制系統進行升級改造，拆除原有PLC控制系統，采用與主機一致的DCS控制系統，并重新調節增壓機排氣壓力控制，優化控制策略，實現控制系統冗余控制，增加機組運行的安全可靠性。

關鍵詞 螺桿增壓機;分散式控制系統;一體化

1工程概述

1.1 系統介紹

我公司目前投產的兩臺燃機為GE LM6000航改型燃氣輪機，對進氣壓力要求為4.6Mpa±0.05Mpa.而天然氣調壓系統供氣只有3.0Mpa，目前采用螺桿壓縮機增加機組進氣壓力。螺桿壓縮機是一種旋轉容積式壓縮機，連續的氣體容積被限定于兩個轉子及殼體組成的封閉空間內，隨著轉子的轉動封閉的氣體容積減小，氣體壓力升高。

在建設初期，控制系統采用廠家配套的PLC控制系統，控制程序封閉，隨之設備長期運行，技術人員無法對自動控制進行優化，并且通過通信方式接入主機系統，也無法實現全部功能，數據傳輸實時性不足[1]。

針對以上情況，需要對控制系統進行優化改造，重新調節優化自動控制，減小機組進氣壓力波動，減少壓縮機設備不穩定運行造成的設備機械損耗。

1.2 改造內容

將原有的PLC控制器和卡件拆除，更換為與主機相同的南自維美德MAX DNA 控制器DPUMR，以及配套I/O卡件。

解讀原有控制程序，根據現有發電廠控制要求，對控制邏輯進行優化。使用主機DCS工程師站進行新控制系統的下位和上位組態，使用模塊與主機保持一致。

2實施和優化

2.1 故障保護和控制優化

原有控制系統聯鎖停機信號中的油氣壓差保護使用單點信號，控制優化后實現信號三取二保護;原有系統供油溫度PID控制中使用簡單的油溫三取中信號，新系統使用復雜取中，當其中一路信號丟失后，自動計算合格的兩個信號的平均值，即增加了信號質量的判斷;增加電機定子和軸承溫度的速率保護功能。增加了增壓機啟動允許條件和首出的顯示。

增加了啟機和停機的順控程序，做好上下步的聯鎖控制，不再出現之前的設備粗放式運行。

排氣壓力控制回流閥的PID控制中，使用了更加穩定可靠地控制回路，實現無擾切換，防止出現控制模式切換時的擾動，增加了回流閥輸出和反饋誤差大報警和設定值和目標值偏差大報警。

通過對回流閥開度的調節，控制增壓機排氣壓力，回流閥的開度去控制滑閥裝置，對進氣流量進行持續調節和無級調節。

2.2 冗余設置

新控制系統采用A/B兩路冗余網絡;電源采用一路廠用電220VAC，一路保安電源220VAC，同樣實現了冗余電源設計;使用主輔兩個DPU控制器，當一個控制器出現故障，另一個自動投入使用，不會影響設備正常運行[2]。

2.3 實施安全及調試措施

兩臺機組增壓機的控制柜相鄰，一臺機組控制柜改造時另一臺機組正在運行，需做好工作范圍警示，做好設備停電工作，電子間禁止明火和金屬粉塵。

解讀邏輯需要和設備廠家確認，防止遺漏必要的故障保護信號;項目專人管理，做好單個工程和整個機組檢修任務的協調工作，確保順利實施;組態程序提前進行靜態試驗，防止錯誤程序 導致設備誤動。

DCS系統接地（屏蔽地、電源地、機柜地）獨立接到總接地樁。

模擬量信號測試合格，閥門單體測試（含滑閥、回流閥、油溫控制閥）測試合格。

軟件邏輯按照原PLC系統邏輯組態，信號測試正常，整體控制邏輯測試合格。

3改造成果

在主機集控室，可以對增壓機系統全面操作。當機組啟停及運行后，增壓機排氣壓力穩定，回流閥和滑閥開度波動達到運行理想狀態。

參考文獻

[1] 燃氣-蒸汽聯合循環電廠設計規定：DLT 5174-2016[S].北京：中國標準出版社，2016.

[2] 董建朋，崔猛，王宏偉，等.火力發電廠全廠DCS一體化實施方案的探討[J].河南電力，2009（3）：55-57.