6B联合循环机组汽机主蒸汽旁路伺服控制系统改造

6B联合循环机组汽机主蒸汽旁路伺服控制系统改造

童小刚

深能安所固电力（加纳）有限公司，西非 加纳

摘要：深能安所固电力（加纳）有限公司一期6B机组自2010年投产至今，汽机主蒸汽旁路伺服控制系统已逐步暴露出自动化水平低、功能不全、控制稳定性和可靠性不足且备件停产等安全隐患，无法满足当前安全生产需要。系统改造实施后，提高了机组安全运行水平和自动化水平，逐步满足了电厂安全生产需求。

关键词：主蒸汽旁路；伺服控制；IMHSS03；升级改造

深能安所固电力（加纳）有限公司位于西非加纳，一期工程为旧机组异地重建项目，搬迁月亮湾电厂和洪湾电厂的206B联合循环发电机组，共两套“二拖一”燃气联合循环机组，联合循环机组DCS控制系统采用ABB的Symphony系统，汽机主蒸汽旁路伺服控制系统采用一套淘汰多年MOOG控制系统，2019年分别对两套联合循环机组#3、#6汽机的旁路调节阀电液伺服控制系统进行了报废更新改造，改造选用了与ABB Symphony系统匹配的IMHSS03伺服控制子模件，就地控制单元不变。

1 升级改造的必要性

深能安所固电力（加纳）有限公司一期6B联合循环机组#3、#6汽机主蒸汽旁路调节阀电液伺服系统MOOG伺服阀型号：F062-231,各由一套二十多年前非常老旧的MOOG伺服单元驱动，该套系统由MOOG E128-210电源模块、NF123-204励磁板、两块F123-203A004伺服放大板、G122-202A001放大板、F123-216、F123-201、F123-204、F122-202等板组成。

1. 该套设备属于淘汰多年的产品，制造厂商已停产相关产品，市面正规渠道基本很难采购到相关备件，而且价格昂贵，该产品相关说明书资料缺失严重，因此一旦出现设备故障，备品备件问题难以解决，已严重影响到设备的日常维护和检修。

2. 设备自动化、智能化水平低，设备日常伺服参数调节需连接相关仪表，手动进行参数调节，严重影响效率和效果，同时上位机工程师站无法对该套设备的状态及相关参数进行在线监测。

3. 控制稳定性和可靠性不足以满足生产需求，生产运行过程中，主蒸汽旁路调阀经常出现调节不稳定导致阀门波动和关闭不严导致旁路超温等情况，已经影响到设备安全运行。

综上所述，#3、#6汽机主蒸汽旁路调节阀电液伺服系统升级势在必行。

2 升级改造方案

方案：升级改造采用ABB Symphony控制系统的IMHSS03伺服控制子模件替代旧的MOOG电液伺服控制系统，就地控制单元伺服阀、LVDT等设备保持不变。

功能说明：ABB产品IMHSS03液压伺服子模件的主要功能是对特定的现场设备进行位置控制。它为需要执行器位置控制的闭环系统带来了可靠的和高精度的控制能力。其典型应用是汽轮机节流阀、控制阀、燃气轮机的燃料阀、入口导向叶片和喷嘴角度的位置控制。它作为控制器的一个子模件，把本身所具有的位置反馈信号与控制器所产生期望值进行比较，通过调节伺服阀线圈的输出电流，使执行器向期望的正确位置移动。该模件能够以1%英寸的精度定位一个执行机构。并行的两路伺服驱动输出提供了连续控制，如果其中的一路出现问题，而不影响另一路输出。

控制器和液压伺服子模件一起组成位置定位控制回路。其中控制器的阀门开度输出“OUT”进入液压伺服子模件作为定位控制的设定点，该子模件从LVDT副边获得差动电压表达了阀门实际位置，然后模件的PID回路经过运算将获得最终输出来定位阀门“CO”。

优点：①改造过程简单、安全、所需时间短，仅需五个工作日即可完成改造；②改造过程利用现有备品备件进行，避免采购新设备，节约了改造成本及时间；③IMHSS03伺服控制子模属于ABB产品，与现用DCS控制系统兼容性高。

3 改造过程及需要注意的问题

1、硬件安装

在DCS相关的PCU柜中控制器下分配两个相连的空卡位，端子柜中分配两个空端子卡位安装NTHS03型端子板，伺服卡和端子板间通过专用预制电缆NKHS03相连，注意卡件槽位背板是否完成相应跳线。

1）拨码设置：参照模件手册分别根据需要的模块地址、解调器增益、控制器增益、LVDT震荡频率、LVDT激励电压对IMHSS03伺服子模件S1—S5进行正确拨码，模块地址需分配正确，切勿重复。

2）跳线设置：根据手册，按照IMHSS03伺服子模常用±40mA进行相关跳线，跳线针脚很细，注意防止针脚折弯。

以上步骤完成后先不要插入伺服卡上电。

2、端子板接线

1） 根据图1所示的NTHS03端子板与LVDT接线原理图，先测量现场旁路调阀LVDT各线圈电阻分辨出LVDT初级线圈和两个次级线圈，初级线圈两根线接端子板TB1-19、20；两次级线圈分别接端子板TB1-13、14 TB1-16、17，SEC1、SEC2接线可能接错，需后面通电后试验验证。

图1 NTHS03端子板与LVDT接线原理图

2）伺服阀航空插头A、B和C、D分别为两冗余伺服线圈，测量伺服阀两冗余线圈电阻确认，根据图2所示的NTHS03端子板与双伺服阀接线原理图，端子板TB2-1、2接伺服阀A、B；TB2-4、5接伺服阀C、D，两冗余线圈伺服阀可以使用双线圈同时工作，也可以单线圈工作，一般两线圈采用并联连接，这样当单个线圈失效时，另一个线圈可正常工作，保证伺服阀正常工作。

图2 NTHS03端子板与双伺服阀接线原理图

3、增加及修改逻辑

工程师站Composer中相关控制器下需新增两页逻辑页，加入IMHSS03卡相对应功能码FC55进行相关组态，完成相关逻辑组态后，进行编译、下装。

4、插卡上电

各环节检查无误后，在预定空槽位分别插入两块IMHSS03模件，上电后检查伺服卡状态灯指示状态。

IMHSS03模件正常工作状态：模件状态灯绿灯亮，LED1、LED4、LED8熄灭，如果有故障指示，根据故障代码排除故障，直至正常为止。

4 组态调试

IMHSS03模件的校验和调整：

1、零位的调整（手动）；

使用FC55进行零位调整：

1）FC55的S7置1；

2）FC55的SII置1；

3）FC55的S12置1；

4）在FC55的N+7读位7；

5）调整LVDT机械零点；

6）冗余LVDT时FC55的S7置2；

7）重复5、6步骤；

8）FC55的S7、S11、S12返回置0；

2、解调器增益的调整（自动/手动）；

1）FC55的S16置0；

2）FC55的N+6观察模件状态；

N+6状态 位0、1显示0说明调整正在进行；

位0、1显示1说明调整已完成；

位0、1显示3说明调整出现故障；

3）消除故障后继续调整；

3、LVDT的校验（自动）；

1）FC55的S8置正确位置；

2）FC55的S9置正确位置；

3）FC55的S11置1；

4）在N+6观察模件状态：

N+6=1说明校验完成；

N+6=2…说明出现错误；

5）参照说明书消除故障后继续调整；

以上步骤完成后，进行主蒸汽旁路调阀各阀位的开关动作试验，就地检查调阀开关过程是否动作稳定，有无超调现象以及反馈指示是否与就地相符，如有不正常现象，进行相应的修改，直至所有设备都工作正常稳定为止；待机组启动，汽机主蒸汽旁路投入运行，在线工作状态完全正常后完成所有调试过程。

5 结语

深能安所固电力（加纳）有限公司完成一期6B联合循环机组汽机主蒸汽旁路电液伺服控制系统改造后，至今旁路工作稳定，故障率大大降低，提高了旁路系统的可靠性和自动化水平，减少了机组的安全隐患，降低了维护工作量和成本，保证机组安全稳定运行，提高了电厂整体经济效益和社会效益。

参考文献：

1. 谢进枞. 汽轮机主蒸汽旁路阀安全功能及动作原理[J]. 中国高新科技, 2018(6).

2. 王怀林. 对接线原理图的推敲[J]. 中小型电机, 1993(05):55-55.