三菱汽動給水泵 EH伺服驅動卡的改造

林 昇

(華能福州電廠 檢修部,福建 福州 350200)

三菱汽動給水泵 EH伺服驅動卡的改造

林 昇

(華能福州電廠 檢修部,福建 福州 350200)

華能福州電廠2號機組使用PAC-VC01模塊,成功實現對三菱汽動給水泵EH伺服驅動模塊 TAD等專用模塊的改造,提出了在改造實施過程中需要注意的問題以及PAC-VC 01卡需要改進之處。該改造方案的實施不僅是對三菱機組中EH專用模塊改造的一次成功嘗試,對于其他電廠汽輪機EH伺服驅動卡的改造也提供了借鑒作用。

DEH系統;伺服驅動卡;TAD模塊;VC卡

0 引 言

華能福州電廠一期兩臺 350 MW發電機組是從日本三菱重工引進的設備,1998年投產發電,1,2號機組的三菱 MIDAS-8000控制系統分別在2001年、2003年進行了改造,其中 1號機組在2003年進行了再改造,改造后的 DCS控制系統采用具有華能自主知識產權的 PineControl系統,實現了包括主機電液調節 DEH系統和給水調節FWC系統在內的全部 DCS系統改造,受當時條件的限制,改造中保留了原三菱 DEH和 FWC控制站中伺服驅動模塊 TAD等 EH專用模塊。2008年后,由于這些特殊伺服驅動模塊已經運行 20年,不僅備件的采購困難,而且模塊老化發生故障的可能性增加,成為整個控制系統的風險集中點,一旦在機組運行中故障損壞,將給機組的安全運行帶來極大危害。因此,決定在 2009年機組檢修中,對 2號機組給水 FWC系統中 2臺小機的T MB,TAD,NAX570等 EH專用模塊進行改造試驗,以解決小機控制系統中特殊模塊的備件和老化問題,同時為 1號機組 FWC以及 DEH系統的后續改造積累經驗。

1 系統改造方案

原 FWC控制系統主要負責 1臺電動給水泵和2臺汽動給水泵的控制,每臺汽動給水泵的小汽輪機有兩個調節閥：高壓調門和低壓調門,FWC系統只輸出一個相當于流量控制的調門閥位指令共同控制小機的高壓調門和低壓調門。高壓調門和低壓調門之間的切換由電液轉換系統實現。原系統的 1臺小機的 EH伺服驅動部分線路圖經簡化后如圖 1所示。從圖中可以看出,原系統中T MB模塊完成手動和自動調門閥位指令的切換和跟蹤功能,將手動和自動指令轉化為 0～10 V的信號給 TAD卡,同時它還有一個強制輸出端口,在收到小機跳閘信號后,強制輸出最小值到 TAD模塊,確保調門關閉。TAD模塊是帶有比例運算功能的 EH伺服驅動模塊,負責將 T MB模塊 0～10 V輸出信號轉換為 0～250 mA電流信號驅動電液轉換器,電液轉換器調節油動機的進油壓力,從而改變調節門的位置。該模塊還直接接收 FWC油壓反饋信號,通過內部的比例作用使油壓快速地接近預定值,加快調節的速度。FWC油壓反饋信號可同時表示高壓和低壓調門的位置信號,同時避免采用 LVDT測量調門閥位反饋帶來的問題[1～3]。圖 1中可以看出油壓反饋只有一路信號,是系統風險的集中點,需要進行改進。

在改造方案中,采用航天二院設計生產的PAC-VC01模塊 (以下簡稱 VC卡)來實現 TAD的功能,而 T MB的功能則通過控制組態邏輯來實現。PAC-VC01模塊是專門為電液調節系統設計的智能型伺服功率放大卡,它接收控制器輸出的4～20 mA調門信號作為控制指令,并根據雙路冗余的 4～20 mA調門閥位反饋信號 (或者液壓油壓力信號),經 PI調節運算后,疊加防止卡塞低頻脈動信號后,輸出2路控制信號直接驅動伺服閥 (由于原三菱小機的 EH轉換器線圈只有一路,所以只使用了 VC卡的一路控制輸出信號)。同時,它具有故障診斷功能,能夠對輸出進行偏置以及增益調整。在本次改造中采用了如圖 2所示的方案,具體說明如下：

圖1 原系統伺服驅動部分的簡化示意圖Fig.1 Sim plified w iring diagram o f origina l servom odu le part

(1)用新的 VC卡驅動模塊 (4～20mA/0～250 mA)代替原三菱重工的 TAD驅動模塊,而原系統中 T MB的功能則通過控制邏輯來實現。

(2)采用油壓信號作為反饋信號接入 VC卡,現場增加 1路 FWC油壓變送器信號接入 VC卡和原有的 FWC油壓信號取大后作為 VC卡的油壓反饋信號,使 FWC油壓信號具有雙路冗余功能,提高系統的可靠性。

(3)由于 VC卡對于 0～250mA的驅動工作電流沒有應用先例 (其絕大部分是應用于驅動 MOOG莫格閥的 -40～40mA信號,對于 0～250mA應用需要重新設計 VC卡的模擬驅動輸出電路),對于三菱 TAD驅動卡的改造也是第一次進行,因此,VC卡在長期運行中的穩定性善待機組運行中考驗,在改造方案中保留原來的 TAD卡回路,設計一個切換回路用于切換小機 EH是由VC卡還是原來 TAD卡驅動控制。切換回路通過一個切換旋鈕以及相關繼電器自動來完成相關信號的切換,包括控制系統中的控制方式以及人機界面上顯示的自動切換。這樣,在改造后的機組運行過程中,如果維護人員確認 VC卡出現問題,只要簡單地切換一個按鈕,控制邏輯和操作員界面立即切換到原 TAD卡方式,無需任何其他的操作和改動,反之亦然。

2 系統方案的實施及問題

在完成接線工作以及相關的底層程序、控制邏輯、人機界面修改后,需要進行 VC卡的靜態調試和動態調試。

靜態調試主要包括以下內容：

(1)對所有改造涉及的輸入和輸出通道進行測試,包括通過超級終端對 VC卡的 2路油壓信號的零點對應的數值進行校正,以及對TAD和VC不同驅動模式下信號通道進行測試。

圖2 改造方案的接線示意圖Fig.2 Sim plified wiring diagram of servom odu le part for retro fit solution

(2)將 VC卡接一個舊 EH裝置進行大驅動電流測試,通過強制信號使 VC卡輸出 200 mA的伺服驅動電流考驗 24 h。通過測試,發現原 VC卡的功率放大元件的散熱片設計偏小,使用紅外線溫度儀對工作后散熱片進行測量,其溫度高達75℃。后通過加大散熱片以及在外殼上加散熱孔的方式加強散熱效果,使工作溫度降到 53℃。

(3)在進行 VC卡油壓信號斷線時對信號影響測試中發現 VC卡的 2個油壓輸入通道相互影響的問題,即：VC卡的 AI1和 AI2(即油壓反饋信號 1,2)的 “-”端是相通的,沒有隔離,需要避免AI1-和 AI2-接到 24 V的公用端,這樣必須將 I/I隔離模塊向前移到油壓變送器的一側。

(4)對 VC卡報警和故障信號測試。測試過程中發現 VC卡必須在雙路電源均故障情況下才會觸發報警,實際上已經失去報警的意義。此外在報警和故障信號的設計上沒有考慮到 VC卡的自身 CPU停止運行 (死機或故障)后的情況。

動態調試主要包括以下內容：

(1)將 VC卡設為開環方式,通過強制信號觀察實際調門的動作特性。

(2)對 VC卡的零點和滿量程進行標定。

(3)通過強制信號 (每次約遞增 10%或者20%的階躍),在 VC卡閉環方式下進行 VC卡的G(比例),R(積分),DG(死區比例),DR(死區比例)等參數的調整,觀察并記錄調門閥位指令和反饋的對應情況,確保閥門定位準確和響應速度滿足要求。

(4)配合汽機專業的靜態油壓測試,分別觀察在 VC卡以及 TAD卡模式下的控制效果。

(5)編寫試驗措施,在機組開機過程中進行FWC系統轉速調節試驗以及給水控制擾動試驗,對 FWC系統的控制邏輯和參數進行優化。對于日本三菱重工 EH的特殊應用場合,在動態調試過程中發現由于 VC卡廠家對實際應用情況理解有偏差,造成在 VC卡的軟件上對電流的輸出設置上有缺陷,后聯系廠家進行了程序修改后正常。

3 系統改造的效果

由于在檢修改造期間進行了完善的靜態和動態調試,VC卡的缺陷和不足在改造期間就被發現和處理,滿足小機 EH伺服驅動的特殊要求。改造后,在機組點火開機過程中小機的沖轉順利,水位調節正常,并一次性投入給水三沖量調節正常。從 2009年 6月改造完成至今,給水控制也經歷了許多工況的考驗,VC卡一直工作良好。圖 3是改造前后的伺服卡布置圖。

圖3 改造前后的伺服卡布置圖Fig.3 Arrangement diagram of servomodule before-and-after retro fit

本次 EH伺服驅動卡的改造成功,說明 VC卡完全可以替代原三菱重工的 TAD等 EH專用卡件,克服了原 TAD卡容易受油壓變送器阻尼時間影響的問題,在控制的響應速度和效果方面和原 TAD卡相比都有了較大提高。本次機組檢修期間,還使用該公司的轉速 SD卡對原三菱重工的 TSD,DIU轉速處理模塊以及超速保護模塊進行了改造,也取得了成功。這些改造不僅為后續的改造積累了經驗,也為其他電廠的改造提供了借鑒。

[1]蔡斌,王維軍,李興旺.托電 4號機組汽輪機 DEH系統閥門控制冗余改造 [J].電力科學與工程,2008,(07)：51-53.

Cai Bin,Wang Weijun,Li Xingwang.Rebuilding valve control redundancy of ruodian NO.4 unit steam turbine DEH system[J].Electric Power Science and Engineering,2008,(07)：51-53.

[2]錢虹,魏建華,葉建華.汽輪機DEH伺服系統閥位反饋信號可靠性設計與分析 [J].動力工程,1999,(02)：58-60.

Qian Hong,Wei Jianhua,Ye Jianhua.Reliability design and analysis of the valve feedback signal for turbine DEH servo controlsystem[J].Chinese Journal of Power Engineering,1999,(02)：58-60.

[3]張魯.DEH閥門位置反饋方式的探討 [J].熱力發電,2003,(02)：60-61.

Zhang lu.An approach to the feedbackmodeof deh valve position[J].Thermal Power Generation,2003,(02)：60-61.

Retrofit to EH Servo Module for Mitsubishi BFPT

Lin Sheng
( Maintenance Department,Huaneng Fuzhou Power Plant,Fuzhou 350200,China)

The retrofit solution to EH servomodule TAD for Mitsubishiboiler feed water turbine by using PACVC 01module in Huaneng Fuzhou Power Plantwas introduced.The problem need to be considered aswellas the issue for PAC-VC01 to be improved was described.The successful execution of this solution is an attempt to Mitsubishiproprietary EH Module.Italso gave reference to retrofit of turbine EH servo module in other power plant.Key words：DEH system;servomodule;TAD modu le;VC module

TK 263.7+2

B

2010-02-02。

林昇 (1973-12-),男,高級工程師,E-mail：linsheng2003@163.com。