GE 9FA燃氣蒸汽聯合循環發電機組LCI變頻啟動裝置研究

方健

（杭州華電半山發電有限公司，浙江杭州310015）

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GE 9FA燃氣蒸汽聯合循環發電機組LCI變頻啟動裝置研究

方健

（杭州華電半山發電有限公司，浙江杭州310015）

以GE 9FA燃氣蒸汽聯合循環發電機組LCI變頻啟動裝置為研究對象，通過對其軟硬件組成進行原理分析，剖析網絡構建；并對控制系統進行闡述，總結LCI內部控制邏輯、方法。

LCI；啟動過程；軟硬件；控制系統；內部邏輯

引言

本文選擇在發電機組啟動過程中的關鍵設備——LCI變頻啟動裝置為研究對象，從GE 9FA燃氣蒸汽聯合循環發電機組啟動過程、LCI的軟硬件組成和網絡構建分析以及LCI控制系統和內部邏輯探究等方面展開分析和探究。

1　GE 9　FA燃氣蒸汽聯合循環發電機組啟動過程

9FA燃氣蒸汽聯合循環發電機組是目前應用最為廣泛、運行時間最長的發電機組設備之一，其安全的重要程度對于整個系統的運行來說不言而喻，而在9FA燃氣蒸汽聯合循環發電機組的運行過程中，啟動過程尤為重要，基于GE 9FA燃氣蒸汽聯合循環發電機組運行特點以及其與常規發電機組的不同之處，對其啟動過程進行分析有著十分重要的意義和價值。GE 9FA燃氣蒸汽聯合循環發電機組一般采用LCI，即負載換流型變頻器變頻啟動系統進行啟動控制，在整個的啟動過程中，循環發電機組的頻率需要經過一個較為漸變的上升過程，從0一步步的上升到額定值左右，直到整個負載換流型變頻器變頻啟動系統（LCI）停止。由相關的研究以及數據表明，在整個循環發電機組啟動的過程中，機組的變頻器輸出電流以及電壓都需要經過長達20 min左右的時間才能夠達到額定值，而發電機的轉速則在整個啟動期間都無法達到正常的額定值，一般最大只能達到額定值的72%。而在GE 9FA燃氣蒸汽聯合循環發電機組的整個啟動過程中，系統需要經過升速、穩定轉速、惰走、點火、定速暖機、加速以及脫扣等一系列的過程，由于機組啟動功率大、過程復雜等特點，因此一般需采用負載換流型變頻器變頻啟動系統（LCI）進行啟動控制，而這一啟動系統模式系統復雜、涉及到許多不同類型的軟硬件，相互構建聯系在一起組成了整個控制系統。關于LCI變頻啟動裝置的軟硬件構成將在下文中進行具體分析［1］。

2　LCI的軟硬件組成和網絡構建分析

負載換流型變頻器變頻啟動系統（LCI）對于GE 9FA燃氣蒸汽聯合循環發電機組安全十分重要，LCI靜態啟動系統具有節省啟動儀器、節約透平基礎空間等優點，LCI變頻啟動裝置的主要設備有：功率變換設備、控制系統、交流電抗器、直流電抗器、冷卻系統等。

整個軟件系統構建起到了隔離、變壓、傳遞功率的作用，接線方式采用了三角形（高壓側、低壓側）以及星形（低壓側），變壓器的接線型式為Dd0y1；部分構件的作用如下：

52SS：隔離變壓器6 kV斷路器；

89SS：lci連接發電機的啟動刀閘；

89MD：lci的輸出刀閘；

52G：發電機出口開關；

LS2100的數字控制系統和MarkVI汽輪機控制、EX2100勵磁控制、人際交互界面（HMI）互相作用，通過高速數據通道通信，形成一個完整的控制系統。

用戶接口：LCI可以支持可編程控制器、可選診斷顯示模塊以及串行通訊監視器終端。

整流器：3相、12脈；交流—直流整流方式。

控制器：LS2100基于UCVE和DSPC控制器。LCI、MARKVI和EX2100相互結合、根據發電機速度和轉矩、實現閉環控制；LCI給發電機定子提供變頻電源，EX2100提供了發電機轉子勵磁電流（啟動期間）；通過控制勵磁電流和定子電流，發電機達到加速和減速至同步速度。

DSPC數字信號處理器控制板：主要由DSPC和GEI--100220組成。DSPC是LCI微處理器板。控制代碼，EEPROM（配置數據）存儲系統。

UCVE卡：通過VME上的ISBUS與DSPC、FCGD卡通訊，同時通過EGD采集PLC開關控制與冷卻系統控制的信息，并參與控制命令的下達并采集下一臺LS2100的信息，UCVE和UDH-機組高速網連接，完成與與控制系統MARKVI的信息交換與命令傳送。

DDTB：輔助I/O系統（電壓信號、觸電I/O，電流測量信號和電流互感器輸入）連接的底板接口板；FCGD卡：FCGD卡安裝在LS2100系統中，分別與兩個整流橋和一個逆變橋連接，通過VME上的ISBUS和DSPC通信；FCGD卡從DSPC卡中得到觸發信號的命令并將命令傳送到各個橋路上，同時將橋路上的狀態反饋到FCGD，通過ISBUS傳回到DSPC卡上參與過程控制，而UCVE卡則將收到的各個狀態參數通過EGD送到MARKVI控制系統。

FHVA板：DS200FHVA用做SCR門接口和單元電壓監控器，提供門功率與FGPA板到SCR的隔離路徑，在運行過程中屬于高壓設備。

3　L C I控制系統和內部邏輯探究

LCI控制裝置的控制系統按照完整的邏輯關系進行的，首先對啟動條件進行檢查，當微機數字信號處理器DSPC與控制器UCVE通訊正常并沒有其他LCI啟動故障的前提條件下，系統才會命令LCI處于啟動前的準備狀態了；當一切啟動條件達到要求后，并可以開始啟動裝置進行啟動程序，首先，當LCI連接程序完成后，發出發電機連接命令，當發電機連接到LCI程序完成后，系統便可以依次發出清吹、點火、暖機等程序命令，最后在LCI斷開程序執行完畢后，系統發出發電機斷開程序命令，斷開發電機靜態啟動閘刀89 ss；在啟動過程中，LCI靜態啟動裝置連接在發電機組的定子并承擔勵磁器轉子電壓基準的控制，然后靜態啟動器將透平加速到清吹轉速的設定值，透平保持清吹轉速一段時間后，靜態啟動器停止輸出，透平被允許后進行點火，一旦達到點火轉速，輸出再次啟動，透平點火，然后保持在恒定的轉速以進行暖機過程，當暖機結束，靜態啟動器將透平加速到自持轉速，至此整個轉速啟動器停止工作并與發電機組斷開［2］。

4　結語

LCI變頻啟動裝置在GE 9FA燃氣蒸汽聯合循環發電機組的有著無可替代的重要性，本文對器機組啟動過程、裝置的軟硬件構成以及控制邏輯進行了探究，在未來的研究中還可以從裝置的調試方法、安全性等方面拓展深入。

［1］李志剛.9F燃氣輪機LCI啟動系統及啟動過程簡介［J］.燃氣輪機技術，2005（2）:57-61.

［2］范緯.GE公司燃氣輪機的發展［J］.東方電氣評論.1989（1）:39-42.

（編輯：王慧芳）

Study on L CI Frequency Starter of GE 9FA Gas-steam Combined Cycle Generating Unit

Fang Jian
（Hangzhou Huadian Banshan Power Generation C o.，L td.，Hangzhou Zhejiang 310015）

Taking LCI frequency conversion device of GE 9FA gas-steam combined cycle generating unit as the research object，through principle analysis of its software and hardware composition，this paper analyzes network construction，elaborates control system，summarizes LCI internal control logic and method.

LCI；start-up procedure；software and hardware；control system；internal logic

TK477

A

2095-0748（2015）22-0064-02

10.16525/j.cnki.14-1362/n.2015.22.27

2015-10-14

方?。?987—），男，浙江金華人，本科，助理工程師，研究方向：電力行業。