燃气-蒸汽联合循环机组增压机控制系统改造概述

陈建伟

摘 要 本公司现有两套燃气机组，对进气螺杆增压机的控制系统进行升级改造，拆除原有PLC控制系统，采用与主机一致的DCS控制系统，并重新调节增压机排气压力控制，优化控制策略，实现控制系统冗余控制，增加机组运行的安全可靠性。

关键词 螺杆增压机;分散式控制系统;一体化

1工程概述

1.1 系统介绍

我公司目前投产的两台燃机为GE LM6000航改型燃气轮机，对进气压力要求为4.6Mpa±0.05Mpa.而天然气调压系统供气只有3.0Mpa，目前采用螺杆压缩机增加机组进气压力。螺杆压缩机是一种旋转容积式压缩机，连续的气体容积被限定于两个转子及壳体组成的封闭空间内，随着转子的转动封闭的气体容积减小，气体压力升高。

在建设初期，控制系统采用厂家配套的PLC控制系统，控制程序封闭，随之设备长期运行，技术人员无法对自动控制进行优化，并且通过通信方式接入主机系统，也无法实现全部功能，数据传输实时性不足[1]。

针对以上情况，需要对控制系统进行优化改造，重新调节优化自动控制，减小机组进气压力波动，减少压缩机设备不稳定运行造成的设备机械损耗。

1.2 改造内容

将原有的PLC控制器和卡件拆除，更换为与主机相同的南自维美德MAX DNA 控制器DPUMR，以及配套I/O卡件。

解读原有控制程序，根据现有发电厂控制要求，对控制逻辑进行优化。使用主机DCS工程师站进行新控制系统的下位和上位组态，使用模块与主机保持一致。

2实施和优化

2.1 故障保护和控制优化

原有控制系统联锁停机信号中的油气压差保护使用单点信号，控制优化后实现信号三取二保护;原有系统供油温度PID控制中使用简单的油温三取中信号，新系统使用复杂取中，当其中一路信號丢失后，自动计算合格的两个信号的平均值，即增加了信号质量的判断;增加电机定子和轴承温度的速率保护功能。增加了增压机启动允许条件和首出的显示。

增加了启机和停机的顺控程序，做好上下步的联锁控制，不再出现之前的设备粗放式运行。

排气压力控制回流阀的PID控制中，使用了更加稳定可靠地控制回路，实现无扰切换，防止出现控制模式切换时的扰动，增加了回流阀输出和反馈误差大报警和设定值和目标值偏差大报警。

通过对回流阀开度的调节，控制增压机排气压力，回流阀的开度去控制滑阀装置，对进气流量进行持续调节和无级调节。

2.2 冗余设置

新控制系统采用A/B两路冗余网络;电源采用一路厂用电220VAC，一路保安电源220VAC，同样实现了冗余电源设计;使用主辅两个DPU控制器，当一个控制器出现故障，另一个自动投入使用，不会影响设备正常运行[2]。

2.3 实施安全及调试措施

两台机组增压机的控制柜相邻，一台机组控制柜改造时另一台机组正在运行，需做好工作范围警示，做好设备停电工作，电子间禁止明火和金属粉尘。

解读逻辑需要和设备厂家确认，防止遗漏必要的故障保护信号;项目专人管理，做好单个工程和整个机组检修任务的协调工作，确保顺利实施;组态程序提前进行静态试验，防止错误程序 导致设备误动。

DCS系统接地（屏蔽地、电源地、机柜地）独立接到总接地桩。

模拟量信号测试合格，阀门单体测试（含滑阀、回流阀、油温控制阀）测试合格。

软件逻辑按照原PLC系统逻辑组态，信号测试正常，整体控制逻辑测试合格。

3改造成果

在主机集控室，可以对增压机系统全面操作。当机组启停及运行后，增压机排气压力稳定，回流阀和滑阀开度波动达到运行理想状态。

参考文献

[1] 燃气-蒸汽联合循环电厂设计规定：DLT 5174-2016[S].北京：中国标准出版社，2016.

[2] 董建朋，崔猛，王宏伟，等.火力发电厂全厂DCS一体化实施方案的探讨[J].河南电力，2009（3）：55-57.