600 MW机组DEH冗余VP卡升级改造简析

李文秀

(安徽华电宿州发电有限公司，安徽 宿州 234101)

1 系统概况

某电厂#1机组为600 MW超临界燃煤汽轮发电机组，分散控制系统(DCS)采用Emerson公司的Ovation系统，汽轮机组为N600-24.2/566/566型超临界、一次中间再热、单轴、三缸、四排汽凝汽式汽轮机组[1]。汽轮机数字电液控制系统(DEH)随汽轮机生产厂家一起供货、组态，设计为嵌入至单元机组DCS，控制器号分别为CTRL42/43。该机组设计有2个主蒸汽阀(TV)、4个高压调节阀(GV)、4个中压调节阀(IV)，上述阀门阀位(VP)卡提供了一个DEH控制器与伺服阀执行机构之间的接口[2]。

2 历史缺陷统计及改造的必要性

2014年10月14日，#1机组#3 GV晃动，检查发现线性位移差动变送器(LVDT)横杆螺母松动，紧固后正常。

2016年11月27日，#1机组#3 GV晃动，紧固接线端子，重新整定LVDT参数后正常。

2016年11月27日，#1机组#4 GV晃动，重新整定LVDT参数后正常。

2017年11月13日，#1机组负荷大幅波动，一次调频动作，协调控制系统(CCS)解除，软光字牌报汽机大频差报警。查询DCS历史曲线发现，#1机组GV3反馈动作频发，就地检查发现GV3 LVDT损坏，更换新的LVDT后，试验GV3开关正常。

DEH作为600 MW 机组中汽轮机的核心控制系统，其重要性和可靠性不言而喻，是汽轮机安全、经济运行的前提和保障。LVDT作为DEH中的重要一环，直接参与了阀门的闭环调节，是DEH的前哨，其能否安全、可靠运行，直接关乎机组安全[3-5]。由历史缺陷统计可以看出，#1机组DEH阀位反馈故障频发，此类缺陷处理困难，严重的将导致机组停运，给机组安全运行造成很大的潜在隐患。鉴于国内同类型机组大多配备双LVDT，因此，决定对#1机组DEH阀位反馈LVDT进行冗余升级改造。

3 冗余升级方案与实施

此次冗余改造的是2个TV和4个GV，分别用原来的6块老版G01 VP做TV1，TV2，GV2的冗余VP，GV1，GV3和GV4用新版G01做冗余VP控制。G01 VP卡的部件号为EM:1C31194G01 /PM:1C31197G01。

3.1 硬件安装

(1)在旁边的机柜内增加1个电源和I/O转接板(ROP)，同时Drop 42增加2列branch即branch 5和branch 6作为冗余VP卡的安装位置。原系统中的VP卡位置保持不变，各个VP卡的最终位置见表1。

(2)新版G01和老版G01的冗余通信线缆的接线方式不一样(分别见表2、表3)。

(3)现场增加LVDT，每个油动机增加1套LVDT作为冗余VP卡的反馈信号，将线连接到对应的VP卡。

(4)伺服线圈的2组指令线圈分别接到冗余VP卡的B14和C14端子。

(5)连接新增ROP的GP接线、电源线缆、信号电缆。

3.2 冗余VP卡组态

表1 改造后VP卡的位置

表2 新版G01 VP卡冗余控制方式通信线缆接线方式

注：每块卡自身的A2和A3短接。

表3 老版G01 VP卡冗余控制方式通信线缆接线方式

(1)添加新RVP卡。在I/O Device的Branch 5的slot 1，2，3，Branch 6的slot 2，3，4处插入1C31194G01/1C31197G01，设置I/O time out时间为250 ms。取消simulate I/O，勾选ignore shutdown input，新建对应的module point。

(2)新建冗余RVP卡对应的4，5，6，8，11，12通道的点和增加原RVP未建的点(channel 8，11，12)，设置好对应点的量程。

(3)新增加task 5任务区，在此任务区内创建如下逻辑：校验画面密码输入的逻辑；VP卡件状态和校验命令的读写逻辑。在原主逻辑所在的task 3任务区内创建如下逻辑：VP卡指令输出逻辑；逻辑运算或画面显示LVDT的选择逻辑。

(4)修改逻辑。

1)修改对应调节阀指令输出的MASTATION算法块中的Interface Card Type为SOFT，并增加M/A MODE算法块的ARE引脚，输入退出密码DEH1-ARE-REJ，目的是清除密码后使MASTATION算法投入自动。增加MASTATION算法块输出的点并将此点传递给对应VP卡指令输出逻辑的输入。

2)修改TV1，TV2，GV1，GV2，GV3，GV4的 LVDT反馈信号，用于逻辑和主画面显示。

3)删除原RVPSTATION逻辑，并将卡件的硬件地址填写到新添加的RVPSTATION算法块中。

(5)调整逻辑的执行顺序，将VP卡的输出指令逻辑移到对应调节阀原VP卡输出指令后面。

(6)导入调卡画面。导入画面宏MACRO4001，导入调卡画面4009.src，弹出子画面7952.src和7953.src，并修改引用的点，确保编译不报错。

(7)由于IV(IV 1～4)没有修改，用的是老版G01 VP卡，将此部分的VP卡控制优化为高级控制方式。

(8)Load Drop 42/92，将画面Download到各个工作站。

3.3 VP卡调试

调节阀整定：冗余VP卡整定需要一个一个整定，整定的时候将备用VP卡拔掉，两块都整定完毕后再将其都安装上。整定时先点击Calibration Zero，完毕后upload参数，再点击Calibration Hundred，完毕后upload参数，最后再点击Full calibration，完毕后upload参数。

3.4 VP卡冗余切换试验

(1)插拔VP主卡，仿真VP卡故障，试验阀门指令30%时，主辅VP卡切换过程中阀门最大变化2.5%，阀门控制快速稳定，冗余切换正常，满足要求。

(2)VP主卡的指令线圈拆线，仿真指令线圈故障，试验阀门指令30%时，主辅VP卡切换过程中阀门最大变化1.8%，阀门控制快速稳定，冗余切换正常，满足要求。

(3)VP主卡的LVDT反馈拆线，仿真LVDT故障，试验阀门指令30%时，主辅VP卡切换过程中阀门最大变化1.8%，阀门控制快速稳定，冗余切换正常，满足要求。

由试验数据可以得出结论，#1机组DEH冗余VP卡改造后，冗余切换试验满足要求。

4 结束语

某电厂#1机组DEH冗余VP卡改造后，实现了阀门控制冗余切换功能，即在单侧LVDT故障、接线松动、VP卡件故障等情况下，实现阀门无扰切换。阀门控制度保持和改造前一致，控制可靠性得到很大提高，为机组安全、稳定运行提供了保障。