GE 9FA燃气蒸汽联合循环发电机组LCI变频启动装置研究

方健

（杭州华电半山发电有限公司，浙江杭州310015）



GE 9FA燃气蒸汽联合循环发电机组LCI变频启动装置研究

方健

（杭州华电半山发电有限公司，浙江杭州310015）

以GE 9FA燃气蒸汽联合循环发电机组LCI变频启动装置为研究对象，通过对其软硬件组成进行原理分析，剖析网络构建；并对控制系统进行阐述，总结LCI内部控制逻辑、方法。

LCI；启动过程；软硬件；控制系统；内部逻辑

引言

本文选择在发电机组启动过程中的关键设备——LCI变频启动装置为研究对象，从GE 9FA燃气蒸汽联合循环发电机组启动过程、LCI的软硬件组成和网络构建分析以及LCI控制系统和内部逻辑探究等方面展开分析和探究。

1　GE 9　FA燃气蒸汽联合循环发电机组启动过程

9FA燃气蒸汽联合循环发电机组是目前应用最为广泛、运行时间最长的发电机组设备之一，其安全的重要程度对于整个系统的运行来说不言而喻，而在9FA燃气蒸汽联合循环发电机组的运行过程中，启动过程尤为重要，基于GE 9FA燃气蒸汽联合循环发电机组运行特点以及其与常规发电机组的不同之处，对其启动过程进行分析有着十分重要的意义和价值。GE 9FA燃气蒸汽联合循环发电机组一般采用LCI，即负载换流型变频器变频启动系统进行启动控制，在整个的启动过程中，循环发电机组的频率需要经过一个较为渐变的上升过程，从0一步步的上升到额定值左右，直到整个负载换流型变频器变频启动系统（LCI）停止。由相关的研究以及数据表明，在整个循环发电机组启动的过程中，机组的变频器输出电流以及电压都需要经过长达20 min左右的时间才能够达到额定值，而发电机的转速则在整个启动期间都无法达到正常的额定值，一般最大只能达到额定值的72%。而在GE 9FA燃气蒸汽联合循环发电机组的整个启动过程中，系统需要经过升速、稳定转速、惰走、点火、定速暖机、加速以及脱扣等一系列的过程，由于机组启动功率大、过程复杂等特点，因此一般需采用负载换流型变频器变频启动系统（LCI）进行启动控制，而这一启动系统模式系统复杂、涉及到许多不同类型的软硬件，相互构建联系在一起组成了整个控制系统。关于LCI变频启动装置的软硬件构成将在下文中进行具体分析［1］。

2　LCI的软硬件组成和网络构建分析

负载换流型变频器变频启动系统（LCI）对于GE 9FA燃气蒸汽联合循环发电机组安全十分重要，LCI静态启动系统具有节省启动仪器、节约透平基础空间等优点，LCI变频启动装置的主要设备有：功率变换设备、控制系统、交流电抗器、直流电抗器、冷却系统等。

整个软件系统构建起到了隔离、变压、传递功率的作用，接线方式采用了三角形（高压侧、低压侧）以及星形（低压侧），变压器的接线型式为Dd0y1；部分构件的作用如下：

52SS：隔离变压器6 kV断路器；

89SS：lci连接发电机的启动刀闸；

89MD：lci的输出刀闸；

52G：发电机出口开关；

LS2100的数字控制系统和MarkVI汽轮机控制、EX2100励磁控制、人际交互界面（HMI）互相作用，通过高速数据通道通信，形成一个完整的控制系统。

用户接口：LCI可以支持可编程控制器、可选诊断显示模块以及串行通讯监视器终端。

整流器：3相、12脉；交流—直流整流方式。

控制器：LS2100基于UCVE和DSPC控制器。LCI、MARKVI和EX2100相互结合、根据发电机速度和转矩、实现闭环控制；LCI给发电机定子提供变频电源，EX2100提供了发电机转子励磁电流（启动期间）；通过控制励磁电流和定子电流，发电机达到加速和减速至同步速度。

DSPC数字信号处理器控制板：主要由DSPC和GEI--100220组成。DSPC是LCI微处理器板。控制代码，EEPROM（配置数据）存储系统。

UCVE卡：通过VME上的ISBUS与DSPC、FCGD卡通讯，同时通过EGD采集PLC开关控制与冷却系统控制的信息，并参与控制命令的下达并采集下一台LS2100的信息，UCVE和UDH-机组高速网连接，完成与与控制系统MARKVI的信息交换与命令传送。

DDTB：辅助I/O系统（电压信号、触电I/O，电流测量信号和电流互感器输入）连接的底板接口板；FCGD卡：FCGD卡安装在LS2100系统中，分别与两个整流桥和一个逆变桥连接，通过VME上的ISBUS和DSPC通信；FCGD卡从DSPC卡中得到触发信号的命令并将命令传送到各个桥路上，同时将桥路上的状态反馈到FCGD，通过ISBUS传回到DSPC卡上参与过程控制，而UCVE卡则将收到的各个状态参数通过EGD送到MARKVI控制系统。

FHVA板：DS200FHVA用做SCR门接口和单元电压监控器，提供门功率与FGPA板到SCR的隔离路径，在运行过程中属于高压设备。

3　L C I控制系统和内部逻辑探究

LCI控制装置的控制系统按照完整的逻辑关系进行的，首先对启动条件进行检查，当微机数字信号处理器DSPC与控制器UCVE通讯正常并没有其他LCI启动故障的前提条件下，系统才会命令LCI处于启动前的准备状态了；当一切启动条件达到要求后，并可以开始启动装置进行启动程序，首先，当LCI连接程序完成后，发出发电机连接命令，当发电机连接到LCI程序完成后，系统便可以依次发出清吹、点火、暖机等程序命令，最后在LCI断开程序执行完毕后，系统发出发电机断开程序命令，断开发电机静态启动闸刀89 ss；在启动过程中，LCI静态启动装置连接在发电机组的定子并承担励磁器转子电压基准的控制，然后静态启动器将透平加速到清吹转速的设定值，透平保持清吹转速一段时间后，静态启动器停止输出，透平被允许后进行点火，一旦达到点火转速，输出再次启动，透平点火，然后保持在恒定的转速以进行暖机过程，当暖机结束，静态启动器将透平加速到自持转速，至此整个转速启动器停止工作并与发电机组断开［2］。

4　结语

LCI变频启动装置在GE 9FA燃气蒸汽联合循环发电机组的有着无可替代的重要性，本文对器机组启动过程、装置的软硬件构成以及控制逻辑进行了探究，在未来的研究中还可以从装置的调试方法、安全性等方面拓展深入。

［1］李志刚.9F燃气轮机LCI启动系统及启动过程简介［J］.燃气轮机技术，2005（2）:57-61.

［2］范纬.GE公司燃气轮机的发展［J］.东方电气评论.1989（1）:39-42.

（编辑：王慧芳）

Study on L CI Frequency Starter of GE 9FA Gas-steam Combined Cycle Generating Unit

Fang Jian
（Hangzhou Huadian Banshan Power Generation C o.，L td.，Hangzhou Zhejiang 310015）

Taking LCI frequency conversion device of GE 9FA gas-steam combined cycle generating unit as the research object，through principle analysis of its software and hardware composition，this paper analyzes network construction，elaborates control system，summarizes LCI internal control logic and method.

LCI；start-up procedure；software and hardware；control system；internal logic

TK477

A

2095-0748（2015）22-0064-02

10.16525/j.cnki.14-1362/n.2015.22.27

2015-10-14

方健（1987—），男，浙江金华人，本科，助理工程师，研究方向：电力行业。