燃气轮机本特利3500 控制系统软硬件升级改造

朱俊

（上海华电电力发展有限公司望亭发电分公司，江苏 苏州215155）

1 原控制系统概况

上海华电电力发展有限公司望亭发电分公司两台GE 公司的S109FA 燃气——蒸汽联合循环发电机组采用了GE MK VI 透平控制系统，与其配套的燃机、汽轮发电机组本体监测和危险气体检测系统采用的是本特利3500 控制系统。该系统共由两个机架、一台监视和组态用的上位机、以及电源模块、交换机等部件组成。机架1 负责对燃机、汽轮发电机组本体振动、轴位移、差胀、偏心、键相等信号进行监测；机架2 对燃机及发电机侧甲烷、氢气等危险气体浓度信号进行监测，输出模拟量及开关量控制信号到MK VI 系统进行逻辑运算，作为机组启动允许及联锁跳闸保护条件。

2 改造前存在的问题

该公司两台燃气轮机自2005 年双投后连续运行至今已有十多年时间，作为燃机及汽轮发电机的重要监测保护系统——本特利3500 控制系统，其软硬件还是十多年前的产品，设备老化严重，运算速度、安全稳定性已经完全不能适应目前机组运行的要求，存在的具体问题如下：

2.1 两台监视和组态用的集成一体式上位机老化严重，触摸屏已失效，更换过硬盘、风扇等部件，其主板、内存、显卡等部件也发生出现不同程度的老化，目前市场上已采购不到相同类型的备件，一旦发生故障将直接导致无法对系统进行组态和监视。

2.2 两台上位机采用的操作系统还是Windows2000 系统，其组态软件、画面监控软件、数据库都是老版本的32 位系统下的应用程序，不支持现在Win7 以上的64 位操作系统，单纯升级硬件将无法使用软件。而且系统运行日益缓慢，频繁出现卡顿、死机等故障，对于监视、设备校验和系统组态带来很大的影响。

2.3 两个机架上的框架接口模块是老型号的3500/20 卡件，只支持RS-232/RS-422 串行通讯，没有TCP/IP 以太网传输功能，需和3500/92 通讯网关卡件配合使用才能实现以太网传输。该卡件已经故障更换过，备件已使用完，目前工厂早已停产，市场上已采购不到相同型号的备件，一旦再出现故障将直接导致系统瘫痪。

2.4 本特利3500 操作员画面监视软件是V1.50 版本，与现场数据的通讯是靠3500 Data Acuisition Server 软件通过网线与两个机架上的通讯卡件进行通讯，从而实现数据的交换，是依靠软件通过以太网传输来实现的。由于软件版本低、交换机运行年限较长等原因，与通讯卡件的数据交换不是很稳定，经常会发生通讯中断，必须重启操作系统，并重新打开数据交换软件和操作员画面监视软件，有时还需要重启交换机才能解决问题。

2.5 原设计两台机组本特利3500 系统的网络是互通的，当一台机组故障时可以使用另一台机组的系统进行监控，实现相互备用。然而由于软件版本以及系统通讯问题，有时会出现报警互窜现象，给报警分析及故障追忆带来不便。而且在一台停机的机组上进行系统组态时，会不小心选到另一台运行的机组上去，存在较大的安全隐患。

3 改造方案

基于以上存在的这些问题，必须对两台燃机的本特利3500 控制系统进行软硬件升级改造。我们与制造厂家本特利公司签署合作协议来共同完成两台燃机本特利3500 控制系统的升级改造工作。具体改造方案如下：

3.1 取消原系统中两台监视和组态用的老式上位机，采用本特利最新型号的94M 系列一体式集成机取代。

3.2 监视系统和组态系统分离，上位机负责监视系统参数，提供监控画面、信号报警、实时趋势、历史追忆等功能，组态系统采用专用的便携式组态编程器来完成。

3.3 在两台机组的四个机架上增加四块3500/94M 通讯模件以及两台94M 路由器，将机架上面卡件的组态信息通过专用电缆直接与94M 一体式集成机进行数据通讯，通过硬件来实现数据的交换。增加两块94M 一体机和路由器专用的24V 开关电源。

3.4 将两台机组四个机架上面的四块3500/20 框架接口模块升级为支持以太网传输控制协议，且带有瞬态数据接口（TDI）的框架接口模块3500/22M，并取消原系统中的四块3500/92 通讯网关卡件。

3.5 便携式组态器采用最新的64 位Win10 操作系统，3500 系统组态软件升级为最新的支持Win10 系统的V6.3 版本，画面监控、趋势、报警等软件都升级到最新版本。

3.6 升级原系统中的两台老型号的以太网交换机，采用高安全稳定性的菲尼克斯工业级以太网交换机，取消原来两台机组两套本特利3500 系统的交叉控制功能，实现各自独立。本特利3500 控制系统软硬件升级改造前后的对比如表1所示。

4 改造中所做的具体工作

4.1 在两台机组的检修中完成具体的改造工作。开工前分别编制了本特利3500 控制系统软硬件升级改造施工安全措施和技术组织措施，严把升级改造工作的安全质量关。

4.2 改造前事先做好原来四个机架组态文件、控制常数、监控画面、报警信号等内容的备份工作。

表1

4.3 记录好原系统内两台上位机、四块3500/20 数据接口模块及3500/92 通讯网关卡的网络协议配置信息。

4.4 对原系统机架上所有“BYPASS”信号进行记录，对系统内所有模件进行检查并记录故障报警情况，对系统内所有采用常闭触点和常为“1”信号的DO 点进行整理。系统断电前与运行人员联系好，确认机组停用且具备3500 系统升级改造条件。

4.5 对系统内所有上位机及机架断电，移除老的上位机、3500/20 数据接口模块、3500/92 通讯网关卡、网络交换机，断开两台机组的网络互联光缆。安装新的一体式集成机、3500/94M 通讯模件及路由器、框架接口模块3500/22M、24V 开关电源和网络交换机，敷设并连接好相关的电源线、3500/94M专用通讯电缆及网线，确认各端子接线及通讯电缆插头和网口连接无误后进行系统上电调试。

4.6 系统上电，检查系统内所有机架、上位机、94M 路由器、网络交换机是否都上电工作。确认正常后，进行上位机及四个机架3500/22M 框架接口模块的网络协议配置，3500/94M 通讯模件的组态，“BYPASS”信号、常闭触点和常为“1”信号的恢复，控制常数、监控画面、报警信号等内容的检查配置，机架组态信息的下装等工作。

4.7 检查四个机架上所有卡件的工作状态，确认无报警异常信息，在上位机上查看各个机架上面的数据是否通讯正常，画面切换是否流畅，检查信号数据、控制参数、系统时间、报警信息、历史追忆等功能都完好正确。

4.8 在便携式组态器上面安装好正版Win10 系统和3500config v6.3 组态软件，设置好网络协议配置信息后接入系统网络交换机上，测试网络协议配置是否正确，确认与系统各机架通讯正常。打开组态软件测试各机架组态信息上传、下装以及危险气体探头信号标定功能都正常无误。

4.9 所有调试工作都完成后，将各个机架新的组态文件下载并导出保存。

图1 改造后3500/94M 模件与上位机及路由器连接图

5 改造后的效果

两台机组本特利3500 控制系统软硬件升级改造后，上位机触摸屏反应灵敏，通过专用通讯电缆直接与3500/94M 通讯模件进行通讯，不再依靠软件通过网口进行数据传输，程序固化在一体机内，无需升级，从而使得数据刷新迅速、画面切换流畅、不存在卡顿延迟现象，报警信息、历史趋势等功能调用迅速简便，一目了然。机架上的数据接口模块由老型号的3500/20 框架接口模块升级为带有瞬态数据接口（TDI）的3500/22M 接口模块，解决了老型号卡件停产无备件的问题，增强了系统的网络功能，提升了兼容性及稳定性。以太网交换机升级为菲尼克斯公司FL SWITVH 4TX/FX 工业级交换机，提升了系统网络传输的速度及稳定性。把系统的监视和组态功能分离，上位机只负责监控，系统组态由便携式组态器完成，增强了系统的安全性。取消两台机组本特利3500 控制系统交叉控制功能，实现各自独立，解决了报警互窜问题，而且可以防止误操作，保障机组安全运行。系统软件及组态软件都升级到最新的版本，提升了整个系统的兼容性及安全稳定性。

6 结论

综上所述，两台燃气轮机通过对本特利3500 控制系统进行软硬件升级改造，大大提升了系统的运行速度以及安全性和稳定性，有效降低机组非停事件的发生率，为确保机组的安全稳定运行提供了坚强保障。