GE LM6000燃机操作员站功能改进

宋馨 陈建伟

摘要：中国市场近年来安装了大量GE LM6000系列燃气轮机，其中的控制系统由于是国外工程师开发，一些功能要求并不适合国内用户的需求，甚至存在一些功能不完善的地方。本文作者从华电闵行的两台LM6000燃机实际情况出发，分析了原有系统不合理的地方，提出了解决方案，并实施了改进措施，提高了机组的可靠性和维护的自动化程度。

Abstract： An increasing number of GE LM6000 gas turbines has been installed recent year in China， and some funciton of operator station does not meet the requirement of user. This author analyzes the two GE LM6000 turbines of Huadian Minhang Power Plant， raises and implements the HMI upgrade solution， resulting higher reliability of control system.

关键词：LM6000;燃气轮机;华电闵行

Key words： LM6000;gas turbine;minhan

0  引言

由于對环保和能源使用效率的要求，中国近年来安装了大量的GE LM6000燃气轮机。LM6000控制系统的操作员站（HMI）由于是国外工程师开发，一些功能要求并不适合国内用户的需求，甚至存在一些功能不完善的地方。笔者在华电闵行燃机能源有限公司从事LM6000燃机的控制系统维护多年，从自身的使用和维护角度分析了原有HMI的不足之处，提出了具体的改进措施，并加以实施，取得了良好的控制效果，提高了控制系统的稳定性、减少了维护人员的劳动强度、完善了控制系统的故障分析排查系统。

1  现有控制系统介绍

华电闵行燃机能源有限公司的共有两台GE LM6000燃机，每台燃机的控制系统核心是美国伍德沃德公司（Woodward Inc.）的Micronet Plus控制器，操作员站和工程师站是GE工程师基于iFix开发的LM6000应用，操作系统是Windows XP。工程师站上不仅安装基于iFix的HMI应用，而且安装了伍德沃德工程的Micronet调试软件，Control Assistant等，用于控制器的内部参数检测、调整和故障排查。

系统中交换机ENET3和ENET4用于Micronet扩展机箱通讯，实现扩展机箱的模板与主机箱的控制器实时确定性控制（Deterministic），按照控制程序（GAP）中设定的速率组稳定执行程序，这一点对燃气轮机的控制速度和响应性非常关键。交换机EWSM1和EWSM2实现了就地操作员站（Local HMI）和远方操作员站（Remote HMI）与Micronet的通讯功能。同时，此网络还与励磁装置（VAR）和色谱分析仪（Chromatograph）相连。同时Micronet还通过SIO模板与一些装置进行Modbus TCP通讯。

控制系统的通讯如图1所示。

2  问题分析及解决方案

2.1 通讯中断问题

系统自安装调试以来，困扰用户的一个问题是操作员站的通讯经常发生莫名其妙的中断。

操作员站日常的通讯包括两部分：基于iFix的操作员站功能和Micronet控制器内部的Datalog数据自动传输功能及Control Assistant调试软件的监控功能。当发生通讯中断时，这两个功能全部失效，操作人员无法操作，而且此问题是无规律的，进一步增加了排查困难。其中iFix与Micronet直接是Modbus TCP协议，而Control Assistant与Micronet之间是基于Servo Link的OP用户尝试过重启相关软件和电脑等措施，也多次与GE公司进行技术沟通，但是此问题都没有得到解决，给安全生产带来严重隐患。

我们从以下几个方面进行问题分析和排查。首先，由于通讯中断时，iFix软件和Control Assistant软件同时中断，所以此问题与单独软件无关，应该是操作系统或电脑硬件层次的问题。其次，操作系统是GE安装的正版Windows，可以排除操作系统问题。然后，经过现场实际情况与GE提供的系统通讯图纸对比，发现图纸上操作员站与交换机（EWSM1和EWSM2）是双冗余通讯，但是现场实际情况是就地操作员站只有一个以太网卡和一个IP地址：192.168.101.10，没有实现设计图纸上的双冗余通讯。

我们从两方面入手解决此问题，首先我们在操作员站增加了一块网卡，同时在iFix的组态中进行的冗余配置，实现的通讯的双冗余，任何一路故障，系统会自动切换的另外一路通讯。其次，为了排除硬件的原因，我们更换了原来的网卡。

操作员站改造为冗余通讯后，无论是iFix还是Control Assistant都再没有发生通讯中断情况。改造后的操作员站配置如图2所示。

2.2 历史曲线完善

两台燃气轮机的历史数据存储点少，HMI中只有一页历史数据记录，不利于事故追忆和故障排查。

针对此情况，我们对GE的HMI功能进行了的二次开发，增加了大量的机组数据的历史曲线记录功能，包括压缩机、动力涡轮、定子、燃料系统等。增加的历史数据根据相关度进行分组，并且以历史曲线的形式体现。当需要时，可以支持机组故障分析。同时，机组的报表数据也加入了历史曲线，这样有利于查找机组的主要参数。（图3）

2.3 Datalog数据转存问题

Datalog是Micronet控制器内部的高速关键数据自动记录功能，能够以5ms的速率记录与机组安全有关的数据。高速记录的数据先以缓存的形式存储在Microent控制器中，然后定期将一个记录周期的数据文件传输并保存到HMI的硬盘上。由于采样速率非常高，每天自动存储到硬盘的山上高达7G字节，硬盘的空间很快被数据占满，不仅严重影响操作员站工作，而且操作人员每隔几天就必需清理硬盘，增加维护人员的工作量，而且给生产带来安全隐患。为解决此问题，我们专门开发了Datalog数据自动转存程序Data Backup。Data Backup程序能够自动判断Datalog生成的数据文件，并定期自动转存到目标数据硬盘。

实践证明，Data Backup程序投入应用后，减轻了维护人员的工作量，也避免了维护人员忘记清理硬盘造成的Datalog数据无法存储的损失。

3  结论

改造后的LM6000操作员站经过实际运行，无论是通讯可靠性和HMI的信息丰富程度都优化了原来系统，并减轻了维护人员的工作量。发挥自力更生和刻苦钻研技术的精神，在充分掌握原有控制系统情况的基础上，大胆采取技术改进，能够为用户带来更好的控制性能和生产可靠性。

参考文献：

[1]Woodward Inc.， Micronet Plus Digital ControlV1 & V2， 2015. 11.

[2]Woodward Inc， Woodward Vx Works Real Time Operating System（RTSO）.

[3]GEEnergy， LM600050/60Hz Gas Tur-bine Generator Set Production Specification.