三菱汽动给水泵 EH伺服驱动卡的改造

林 昇

(华能福州电厂 检修部,福建 福州 350200)

三菱汽动给水泵 EH伺服驱动卡的改造

林 昇

(华能福州电厂 检修部,福建 福州 350200)

华能福州电厂2号机组使用PAC-VC01模块,成功实现对三菱汽动给水泵EH伺服驱动模块 TAD等专用模块的改造,提出了在改造实施过程中需要注意的问题以及PAC-VC 01卡需要改进之处。该改造方案的实施不仅是对三菱机组中EH专用模块改造的一次成功尝试,对于其他电厂汽轮机EH伺服驱动卡的改造也提供了借鉴作用。

DEH系统;伺服驱动卡;TAD模块;VC卡

0 引 言

华能福州电厂一期两台 350 MW发电机组是从日本三菱重工引进的设备,1998年投产发电,1,2号机组的三菱 MIDAS-8000控制系统分别在2001年、2003年进行了改造,其中 1号机组在2003年进行了再改造,改造后的 DCS控制系统采用具有华能自主知识产权的 PineControl系统,实现了包括主机电液调节 DEH系统和给水调节FWC系统在内的全部 DCS系统改造,受当时条件的限制,改造中保留了原三菱 DEH和 FWC控制站中伺服驱动模块 TAD等 EH专用模块。2008年后,由于这些特殊伺服驱动模块已经运行 20年,不仅备件的采购困难,而且模块老化发生故障的可能性增加,成为整个控制系统的风险集中点,一旦在机组运行中故障损坏,将给机组的安全运行带来极大危害。因此,决定在 2009年机组检修中,对 2号机组给水 FWC系统中 2台小机的T MB,TAD,NAX570等 EH专用模块进行改造试验,以解决小机控制系统中特殊模块的备件和老化问题,同时为 1号机组 FWC以及 DEH系统的后续改造积累经验。

1 系统改造方案

原 FWC控制系统主要负责 1台电动给水泵和2台汽动给水泵的控制,每台汽动给水泵的小汽轮机有两个调节阀：高压调门和低压调门,FWC系统只输出一个相当于流量控制的调门阀位指令共同控制小机的高压调门和低压调门。高压调门和低压调门之间的切换由电液转换系统实现。原系统的 1台小机的 EH伺服驱动部分线路图经简化后如图 1所示。从图中可以看出,原系统中T MB模块完成手动和自动调门阀位指令的切换和跟踪功能,将手动和自动指令转化为 0～10 V的信号给 TAD卡,同时它还有一个强制输出端口,在收到小机跳闸信号后,强制输出最小值到 TAD模块,确保调门关闭。TAD模块是带有比例运算功能的 EH伺服驱动模块,负责将 T MB模块 0～10 V输出信号转换为 0～250 mA电流信号驱动电液转换器,电液转换器调节油动机的进油压力,从而改变调节门的位置。该模块还直接接收 FWC油压反馈信号,通过内部的比例作用使油压快速地接近预定值,加快调节的速度。FWC油压反馈信号可同时表示高压和低压调门的位置信号,同时避免采用 LVDT测量调门阀位反馈带来的问题[1～3]。图 1中可以看出油压反馈只有一路信号,是系统风险的集中点,需要进行改进。

在改造方案中,采用航天二院设计生产的PAC-VC01模块 (以下简称 VC卡)来实现 TAD的功能,而 T MB的功能则通过控制组态逻辑来实现。PAC-VC01模块是专门为电液调节系统设计的智能型伺服功率放大卡,它接收控制器输出的4～20 mA调门信号作为控制指令,并根据双路冗余的 4～20 mA调门阀位反馈信号 (或者液压油压力信号),经 PI调节运算后,叠加防止卡塞低频脉动信号后,输出2路控制信号直接驱动伺服阀 (由于原三菱小机的 EH转换器线圈只有一路,所以只使用了 VC卡的一路控制输出信号)。同时,它具有故障诊断功能,能够对输出进行偏置以及增益调整。在本次改造中采用了如图 2所示的方案,具体说明如下：

图1 原系统伺服驱动部分的简化示意图Fig.1 Sim plified w iring diagram o f origina l servom odu le part

(1)用新的 VC卡驱动模块 (4～20mA/0～250 mA)代替原三菱重工的 TAD驱动模块,而原系统中 T MB的功能则通过控制逻辑来实现。

(2)采用油压信号作为反馈信号接入 VC卡,现场增加 1路 FWC油压变送器信号接入 VC卡和原有的 FWC油压信号取大后作为 VC卡的油压反馈信号,使 FWC油压信号具有双路冗余功能,提高系统的可靠性。

(3)由于 VC卡对于 0～250mA的驱动工作电流没有应用先例 (其绝大部分是应用于驱动 MOOG莫格阀的 -40～40mA信号,对于 0～250mA应用需要重新设计 VC卡的模拟驱动输出电路),对于三菱 TAD驱动卡的改造也是第一次进行,因此,VC卡在长期运行中的稳定性善待机组运行中考验,在改造方案中保留原来的 TAD卡回路,设计一个切换回路用于切换小机 EH是由VC卡还是原来 TAD卡驱动控制。切换回路通过一个切换旋钮以及相关继电器自动来完成相关信号的切换,包括控制系统中的控制方式以及人机界面上显示的自动切换。这样,在改造后的机组运行过程中,如果维护人员确认 VC卡出现问题,只要简单地切换一个按钮,控制逻辑和操作员界面立即切换到原 TAD卡方式,无需任何其他的操作和改动,反之亦然。

2 系统方案的实施及问题

在完成接线工作以及相关的底层程序、控制逻辑、人机界面修改后,需要进行 VC卡的静态调试和动态调试。

静态调试主要包括以下内容：

(1)对所有改造涉及的输入和输出通道进行测试,包括通过超级终端对 VC卡的 2路油压信号的零点对应的数值进行校正,以及对TAD和VC不同驱动模式下信号通道进行测试。

图2 改造方案的接线示意图Fig.2 Sim plified wiring diagram of servom odu le part for retro fit solution

(2)将 VC卡接一个旧 EH装置进行大驱动电流测试,通过强制信号使 VC卡输出 200 mA的伺服驱动电流考验 24 h。通过测试,发现原 VC卡的功率放大元件的散热片设计偏小,使用红外线温度仪对工作后散热片进行测量,其温度高达75℃。后通过加大散热片以及在外壳上加散热孔的方式加强散热效果,使工作温度降到 53℃。

(3)在进行 VC卡油压信号断线时对信号影响测试中发现 VC卡的 2个油压输入通道相互影响的问题,即：VC卡的 AI1和 AI2(即油压反馈信号 1,2)的 “-”端是相通的,没有隔离,需要避免AI1-和 AI2-接到 24 V的公用端,这样必须将 I/I隔离模块向前移到油压变送器的一侧。

(4)对 VC卡报警和故障信号测试。测试过程中发现 VC卡必须在双路电源均故障情况下才会触发报警,实际上已经失去报警的意义。此外在报警和故障信号的设计上没有考虑到 VC卡的自身 CPU停止运行 (死机或故障)后的情况。

动态调试主要包括以下内容：

(1)将 VC卡设为开环方式,通过强制信号观察实际调门的动作特性。

(2)对 VC卡的零点和满量程进行标定。

(3)通过强制信号 (每次约递增 10%或者20%的阶跃),在 VC卡闭环方式下进行 VC卡的G(比例),R(积分),DG(死区比例),DR(死区比例)等参数的调整,观察并记录调门阀位指令和反馈的对应情况,确保阀门定位准确和响应速度满足要求。

(4)配合汽机专业的静态油压测试,分别观察在 VC卡以及 TAD卡模式下的控制效果。

(5)编写试验措施,在机组开机过程中进行FWC系统转速调节试验以及给水控制扰动试验,对 FWC系统的控制逻辑和参数进行优化。对于日本三菱重工 EH的特殊应用场合,在动态调试过程中发现由于 VC卡厂家对实际应用情况理解有偏差,造成在 VC卡的软件上对电流的输出设置上有缺陷,后联系厂家进行了程序修改后正常。

3 系统改造的效果

由于在检修改造期间进行了完善的静态和动态调试,VC卡的缺陷和不足在改造期间就被发现和处理,满足小机 EH伺服驱动的特殊要求。改造后,在机组点火开机过程中小机的冲转顺利,水位调节正常,并一次性投入给水三冲量调节正常。从 2009年 6月改造完成至今,给水控制也经历了许多工况的考验,VC卡一直工作良好。图 3是改造前后的伺服卡布置图。

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

本次 EH伺服驱动卡的改造成功,说明 VC卡完全可以替代原三菱重工的 TAD等 EH专用卡件,克服了原 TAD卡容易受油压变送器阻尼时间影响的问题,在控制的响应速度和效果方面和原 TAD卡相比都有了较大提高。本次机组检修期间,还使用该公司的转速 SD卡对原三菱重工的 TSD,DIU转速处理模块以及超速保护模块进行了改造,也取得了成功。这些改造不仅为后续的改造积累了经验,也为其他电厂的改造提供了借鉴。

[1]蔡斌,王维军,李兴旺.托电 4号机组汽轮机 DEH系统阀门控制冗余改造 [J].电力科学与工程,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]钱虹,魏建华,叶建华.汽轮机DEH伺服系统阀位反馈信号可靠性设计与分析 [J].动力工程,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]张鲁.DEH阀门位置反馈方式的探讨 [J].热力发电,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,高级工程师,E-mail：linsheng2003@163.com。