浅析GE 9E机组LCI控制系统的启动过程

谭立伟

摘 要：本文简单介绍了LCI系统及LCI、MARK Ⅵ和EX2100之间的通信参数。分析了LCI各个启动过程中，三者之间的参数功能及逻辑控制关系，供同类型机组学习借鉴。

关键词：GE;LCI;启动过程;参数

中图分类号：TM31 文献标识码：A 文章编号：1671-2064（2020）08-0100-02

0 概述

LCI是一种静态频率可调的驱动系统，其拖动满足机组启动过程各个阶段对转速的不同要求。历经燃机系统的吹扫、惰走、点火、加速等过程后达到90%额定转速，退出运行。LCI是燃气轮机组不可或缺的关键设备之一，它的可靠、稳定运行是机组启动的先决条件。

LCI的启动过程是，当MARK Ⅵ发出启动指令之后，EX2100开始启动。LCI接受MARK Ⅵ发出的转速设定值后开始启动，完成内部控制程序，输出电能至发电机定子。并且，输出励磁控制指令给EX2100，调整发电机转子励磁。LCI将机组加速到吹扫转速设定值后，保持吹扫转速大约6min。吹扫结束后，退出运行。机组开始惰走到点火转速（15%额定转速）。到达点火转速，LCI再次启动，燃机点火，将机组保持在恒定转速暖机。暖机过程结束后，LCI将机组加速到自保持转速，然后退出运行。

1 LCI启动过程分析

1.1 MARK Ⅵ和LCI之间的主要通信参数

在燃机启动期间，LCI根据MARK Ⅵ命令和速度设定值信号，将机组拖动至需要的转速，实现机组的启动。它们通过UDH网络进行通信，两者之间的主要通信参数见表1。

1.2 LCI启动过程分析

图1、图2所示是LCI启动命令l4ssrun和LCI转矩命令l4sstorq的逻辑图。图中A：L83SS_WASH为LCI离线水洗转速模式;B：L83SS_PURGE为吹扫转速模式;C：L83SS_FIRE为点火转速模式;D：L83SS_WWCOOL为快速水洗/盘车;E：L83SS_FULSPD为100%转速模式;F：L4SS为LCI启动允许命令;G：L4SS_W_WASH为水洗启动信号;H：EX2K_RUNNING为EX2100励磁启动信号;I：LSS_ACTV为EX2100励磁在LCI控制模式下运行信号;J：L4SS_FLT为LCI故障信号;K：L14MFZ为允许点火信号。

（1）当机组满足启动条件后，发出允许启动LCI命令（L4SS=1）和连接LCI命令（L83SS_CON=1）。合上LCI输出刀闸83SS，打开发电机中性点刀闸89nd。完成连接LCI顺序。MARK Ⅵ首先要求励磁系统工作在LCI控制模式（LSS_ACTV=1），当励磁在LCI模式下启动正常后（EX2K_RUNNING=1），再进行启动LCI的程序。燃机首先工作在吹扫模式下（L83SS_PURGE=1），MARK Ⅵ发出LCI启动命令l4ssrun=1和力矩命令l4sstorq=1。同时，输出转速设定值ss_ref_out=IN5=KSSREF4=25%。命令LCI拖动机组至吹扫转速。转速设定值ss_ref_out逻辑如图3所示。

（2）吹扫时间满足后，机组退出吹扫工作模式（L83SS_PURGE=0，L83SS_ZERO=1），MARK Ⅵ发出转速设定值ss_ref_out=IN1=KSSREF0=0。LCI停止输出力矩，机组开始惰走。燃机马上进入点火暖机工作模式（L83SS_FIRE=1），MARK Ⅵ发出LCI启动命令l4ssrun=1和转速设定值ss_ref_out=IN4=KSSREF3=16%。但此时LCI任然没有输出力矩，因为未满足点火条件（L14TMFZ=0，l4sstorq=0）。当转速下降至点火转速（13%额定转速）时，满足点火条件后（L14TMFZ=1，l4sstorq=1）。LCI输出力矩，燃机点火。LCI将机组拖动至16%转速，开始暖机。

（3）暖机时间满足后，机组进去全速工作模式（L83SS_FULSPD=1），MARK Ⅵ发出LCI启动命令l4ssrun=1和输出转矩命令l4sstorq=1，并输出转速设定值ss_ref_out=IN6=KSSREF5=100%。LCI将拖动机组至额定转速。

（4）当机组转速达到91%时，自保持转速逻辑L14HP=1。LCI退出全速工作模式（L83SS_FULSPD=0，l4ssrun=0，l4sstorq=0），LCI退出運行。MARK Ⅵ发出断开LCI命令（L83SS_DISCON=1），打开83SS刀闸，合上89nd开关，完成LCI的整个启动过程。随后，机组转速靠燃油动力继续上升，直至额定转速。

1.3 LCI启动中对励磁的控制

在燃机启动时，LCI根据MARK Ⅵ的启动命令和对转速参数要求，输出可变的交流电能至发电机。同时，EX2100励磁系统，向同步发电机转子提供励磁，使发电机定子建压。发电机在两个磁场的相互作用下获得转矩而转动。在机组启动过程中，EX2100励磁系统是受LCI控制，EX2100根据LCI提供的参数，输出相应的励磁给发电机。在两者的配合下，从而完成机组的启动。两者之间主要的通信参数见表2。

当燃机具体启动条件后，MARK Ⅵ会向EX2100发出工作在LCI模式下的命令（L4EXSS），具体逻辑如图4所示。

图中A：L3RS为机组具备启动条件;B：L4为机组控制系统正常;C：L94X为机组停机命令;D：L14HP为机组转速达到91%自保持转速的继电器;E：I89ssc为LCI 89SS刀闸合闸位置指示;F：I89sso为LCI 89SS刀闸分闸位置指示;H：EX2K_RUNNING为EX2100启动状态信号;I：I89ndc为发电机中性点接地刀闸合闸位置指示;J：I89ndo为发电机中性点接地刀闸打开位置指示。

当机组具备启动条件后。MARK Ⅵ首先发出连接LCI命令，合上89SS刀闸、打开89nd开关。同时，发出EX2100工作在LCI模式下命令（L4EXSS=1）。当EX2100工作在LCI控制模式下后，反馈SS_Mode_Enab=1信号给MARK Ⅵ。逻辑LSS_ACTV=1，MARK Ⅵ马上发出启动EX2100命令L4EX_STR_CMD=1，EX2100励磁系统启动，但此时励磁并没有输出，因为LCI还没有启动，LCI发给EX2100的励磁参数L1.EX_REF_OUT=0。EX2100启动正常后，反馈G1.START_FB=EX2K_RUNNING=1信号。MARK Ⅵ马上发出启动LCI命令l4ssrun=1，l4sstorq=1和设定的转速参数ss_ref_out。LCI根据设定的转速参数，输出频率可变的电能给发电机定子。同时，经过内部控制器计算出需要的励磁数据L1.EX_REF_OUT，发给EX2100励磁。EX2100根据L1.EX_REF_OUT数据，经过内部计算控制，输出相应的励磁给发电机转子。在LCI和EX2100两者的配合下，将机组拖动至设定的转速。

当机组转速达到自保持转速（91%）时，L14HP=1、L4EXSS=0、L4EX_STR_CMD=0，EX2100退出LCI控制模式，退出运行。l4ssrun=0，l4sstorq=0，LCI退出全速模式，退出运行，完成整个启动过程。

2 结语

GE公司LCI变频启动器从国内第一批9F燃机投产至今，已经使用了大约10余年。其技术成熟、性能稳定，工作状况良好。通过研究MARKⅥ、LCI和EX2100之间的通讯参数，分析启动过程中各个参数的功能和三者之间的控制逻辑关系。有利于提升运行维护水平，和故障的判断、处理。