三菱汽動(dòng)給水泵 EH伺服驅(qū)動(dòng)卡的改造

林 昇

(華能福州電廠 檢修部,福建 福州 350200)

三菱汽動(dòng)給水泵 EH伺服驅(qū)動(dòng)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(hào)機(jī)組使用PAC-VC01模塊,成功實(shí)現(xiàn)對(duì)三菱汽動(dòng)給水泵EH伺服驅(qū)動(dòng)模塊 TAD等專用模塊的改造,提出了在改造實(shí)施過程中需要注意的問題以及PAC-VC 01卡需要改進(jìn)之處。該改造方案的實(shí)施不僅是對(duì)三菱機(jī)組中EH專用模塊改造的一次成功嘗試,對(duì)于其他電廠汽輪機(jī)EH伺服驅(qū)動(dòng)卡的改造也提供了借鑒作用。

DEH系統(tǒng);伺服驅(qū)動(dòng)卡;TAD模塊;VC卡

0 引 言

華能福州電廠一期兩臺(tái) 350 MW發(fā)電機(jī)組是從日本三菱重工引進(jìn)的設(shè)備,1998年投產(chǎn)發(fā)電,1,2號(hào)機(jī)組的三菱 MIDAS-8000控制系統(tǒng)分別在2001年、2003年進(jìn)行了改造,其中 1號(hào)機(jī)組在2003年進(jìn)行了再改造,改造后的 DCS控制系統(tǒng)采用具有華能自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的 PineControl系統(tǒng),實(shí)現(xiàn)了包括主機(jī)電液調(diào)節(jié) DEH系統(tǒng)和給水調(diào)節(jié)FWC系統(tǒng)在內(nèi)的全部 DCS系統(tǒng)改造,受當(dāng)時(shí)條件的限制,改造中保留了原三菱 DEH和 FWC控制站中伺服驅(qū)動(dòng)模塊 TAD等 EH專用模塊。2008年后,由于這些特殊伺服驅(qū)動(dòng)模塊已經(jīng)運(yùn)行 20年,不僅備件的采購困難,而且模塊老化發(fā)生故障的可能性增加,成為整個(gè)控制系統(tǒng)的風(fēng)險(xiǎn)集中點(diǎn),一旦在機(jī)組運(yùn)行中故障損壞,將給機(jī)組的安全運(yùn)行帶來極大危害。因此,決定在 2009年機(jī)組檢修中,對(duì) 2號(hào)機(jī)組給水 FWC系統(tǒng)中 2臺(tái)小機(jī)的T MB,TAD,NAX570等 EH專用模塊進(jìn)行改造試驗(yàn),以解決小機(jī)控制系統(tǒng)中特殊模塊的備件和老化問題,同時(shí)為 1號(hào)機(jī)組 FWC以及 DEH系統(tǒng)的后續(xù)改造積累經(jīng)驗(yàn)。

1 系統(tǒng)改造方案

原 FWC控制系統(tǒng)主要負(fù)責(zé) 1臺(tái)電動(dòng)給水泵和2臺(tái)汽動(dòng)給水泵的控制,每臺(tái)汽動(dòng)給水泵的小汽輪機(jī)有兩個(gè)調(diào)節(jié)閥：高壓調(diào)門和低壓調(diào)門,FWC系統(tǒng)只輸出一個(gè)相當(dāng)于流量控制的調(diào)門閥位指令共同控制小機(jī)的高壓調(diào)門和低壓調(diào)門。高壓調(diào)門和低壓調(diào)門之間的切換由電液轉(zhuǎn)換系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)。原系統(tǒng)的 1臺(tái)小機(jī)的 EH伺服驅(qū)動(dòng)部分線路圖經(jīng)簡(jiǎn)化后如圖 1所示。從圖中可以看出,原系統(tǒng)中T MB模塊完成手動(dòng)和自動(dòng)調(diào)門閥位指令的切換和跟蹤功能,將手動(dòng)和自動(dòng)指令轉(zhuǎn)化為 0～10 V的信號(hào)給 TAD卡,同時(shí)它還有一個(gè)強(qiáng)制輸出端口,在收到小機(jī)跳閘信號(hào)后,強(qiáng)制輸出最小值到 TAD模塊,確保調(diào)門關(guān)閉。TAD模塊是帶有比例運(yùn)算功能的 EH伺服驅(qū)動(dòng)模塊,負(fù)責(zé)將 T MB模塊 0～10 V輸出信號(hào)轉(zhuǎn)換為 0～250 mA電流信號(hào)驅(qū)動(dòng)電液轉(zhuǎn)換器,電液轉(zhuǎn)換器調(diào)節(jié)油動(dòng)機(jī)的進(jìn)油壓力,從而改變調(diào)節(jié)門的位置。該模塊還直接接收 FWC油壓反饋信號(hào),通過內(nèi)部的比例作用使油壓快速地接近預(yù)定值,加快調(diào)節(jié)的速度。FWC油壓反饋信號(hào)可同時(shí)表示高壓和低壓調(diào)門的位置信號(hào),同時(shí)避免采用 LVDT測(cè)量調(diào)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(hào),是系統(tǒng)風(fēng)險(xiǎn)的集中點(diǎn),需要進(jìn)行改進(jìn)。

在改造方案中,采用航天二院設(shè)計(jì)生產(chǎn)的PAC-VC01模塊 (以下簡(jiǎn)稱 VC卡)來實(shí)現(xiàn) TAD的功能,而 T MB的功能則通過控制組態(tài)邏輯來實(shí)現(xiàn)。PAC-VC01模塊是專門為電液調(diào)節(jié)系統(tǒng)設(shè)計(jì)的智能型伺服功率放大卡,它接收控制器輸出的4～20 mA調(diào)門信號(hào)作為控制指令,并根據(jù)雙路冗余的 4～20 mA調(diào)門閥位反饋信號(hào) (或者液壓油壓力信號(hào)),經(jīng) PI調(diào)節(jié)運(yùn)算后,疊加防止卡塞低頻脈動(dòng)信號(hào)后,輸出2路控制信號(hào)直接驅(qū)動(dòng)伺服閥 (由于原三菱小機(jī)的 EH轉(zhuǎn)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(hào))。同時(shí),它具有故障診斷功能,能夠?qū)敵鲞M(jìn)行偏置以及增益調(diào)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(tǒng)伺服驅(qū)動(dòng)部分的簡(jiǎn)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(qū)動(dòng)模塊 (4～20mA/0～250 mA)代替原三菱重工的 TAD驅(qū)動(dòng)模塊,而原系統(tǒng)中 T MB的功能則通過控制邏輯來實(shí)現(xiàn)。

(2)采用油壓信號(hào)作為反饋信號(hào)接入 VC卡,現(xiàn)場(chǎng)增加 1路 FWC油壓變送器信號(hào)接入 VC卡和原有的 FWC油壓信號(hào)取大后作為 VC卡的油壓反饋信號(hào),使 FWC油壓信號(hào)具有雙路冗余功能,提高系統(tǒng)的可靠性。

(3)由于 VC卡對(duì)于 0～250mA的驅(qū)動(dòng)工作電流沒有應(yīng)用先例 (其絕大部分是應(yīng)用于驅(qū)動(dòng) MOOG莫格閥的 -40～40mA信號(hào),對(duì)于 0～250mA應(yīng)用需要重新設(shè)計(jì) VC卡的模擬驅(qū)動(dòng)輸出電路),對(duì)于三菱 TAD驅(qū)動(dòng)卡的改造也是第一次進(jìn)行,因此,VC卡在長(zhǎng)期運(yùn)行中的穩(wěn)定性善待機(jī)組運(yùn)行中考驗(yàn),在改造方案中保留原來的 TAD卡回路,設(shè)計(jì)一個(gè)切換回路用于切換小機(jī) EH是由VC卡還是原來 TAD卡驅(qū)動(dòng)控制。切換回路通過一個(gè)切換旋鈕以及相關(guān)繼電器自動(dòng)來完成相關(guān)信號(hào)的切換,包括控制系統(tǒng)中的控制方式以及人機(jī)界面上顯示的自動(dòng)切換。這樣,在改造后的機(jī)組運(yùn)行過程中,如果維護(hù)人員確認(rèn) VC卡出現(xiàn)問題,只要簡(jiǎn)單地切換一個(gè)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(dòng),反之亦然。

2 系統(tǒng)方案的實(shí)施及問題

在完成接線工作以及相關(guān)的底層程序、控制邏輯、人機(jī)界面修改后,需要進(jìn)行 VC卡的靜態(tài)調(diào)試和動(dòng)態(tài)調(diào)試。

靜態(tài)調(diào)試主要包括以下內(nèi)容：

(1)對(duì)所有改造涉及的輸入和輸出通道進(jìn)行測(cè)試,包括通過超級(jí)終端對(duì) VC卡的 2路油壓信號(hào)的零點(diǎn)對(duì)應(yīng)的數(shù)值進(jìn)行校正,以及對(duì)TAD和VC不同驅(qū)動(dòng)模式下信號(hào)通道進(jìn)行測(cè)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(gè)舊 EH裝置進(jìn)行大驅(qū)動(dòng)電流測(cè)試,通過強(qiáng)制信號(hào)使 VC卡輸出 200 mA的伺服驅(qū)動(dòng)電流考驗(yàn) 24 h。通過測(cè)試,發(fā)現(xiàn)原 VC卡的功率放大元件的散熱片設(shè)計(jì)偏小,使用紅外線溫度儀對(duì)工作后散熱片進(jìn)行測(cè)量,其溫度高達(dá)75℃。后通過加大散熱片以及在外殼上加散熱孔的方式加強(qiáng)散熱效果,使工作溫度降到 53℃。

(3)在進(jìn)行 VC卡油壓信號(hào)斷線時(shí)對(duì)信號(hào)影響測(cè)試中發(fā)現(xiàn) VC卡的 2個(gè)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(hào) 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(cè)。

(4)對(duì) VC卡報(bào)警和故障信號(hào)測(cè)試。測(cè)試過程中發(fā)現(xiàn) VC卡必須在雙路電源均故障情況下才會(huì)觸發(fā)報(bào)警,實(shí)際上已經(jīng)失去報(bào)警的意義。此外在報(bào)警和故障信號(hào)的設(shè)計(jì)上沒有考慮到 VC卡的自身 CPU停止運(yùn)行 (死機(jī)或故障)后的情況。

動(dòng)態(tài)調(diào)試主要包括以下內(nèi)容：

(1)將 VC卡設(shè)為開環(huán)方式,通過強(qiáng)制信號(hào)觀察實(shí)際調(diào)門的動(dòng)作特性。

(2)對(duì) VC卡的零點(diǎn)和滿量程進(jìn)行標(biāo)定。

(3)通過強(qiáng)制信號(hào) (每次約遞增 10%或者20%的階躍),在 VC卡閉環(huán)方式下進(jìn)行 VC卡的G(比例),R(積分),DG(死區(qū)比例),DR(死區(qū)比例)等參數(shù)的調(diào)整,觀察并記錄調(diào)門閥位指令和反饋的對(duì)應(yīng)情況,確保閥門定位準(zhǔn)確和響應(yīng)速度滿足要求。

(4)配合汽機(jī)專業(yè)的靜態(tài)油壓測(cè)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(yàn)措施,在機(jī)組開機(jī)過程中進(jìn)行FWC系統(tǒng)轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)試驗(yàn)以及給水控制擾動(dòng)試驗(yàn),對(duì) FWC系統(tǒng)的控制邏輯和參數(shù)進(jìn)行優(yōu)化。對(duì)于日本三菱重工 EH的特殊應(yīng)用場(chǎng)合,在動(dòng)態(tài)調(diào)試過程中發(fā)現(xiàn)由于 VC卡廠家對(duì)實(shí)際應(yīng)用情況理解有偏差,造成在 VC卡的軟件上對(duì)電流的輸出設(shè)置上有缺陷,后聯(lián)系廠家進(jìn)行了程序修改后正常。

3 系統(tǒng)改造的效果

由于在檢修改造期間進(jìn)行了完善的靜態(tài)和動(dòng)態(tài)調(diào)試,VC卡的缺陷和不足在改造期間就被發(fā)現(xiàn)和處理,滿足小機(jī) EH伺服驅(qū)動(dòng)的特殊要求。改造后,在機(jī)組點(diǎn)火開機(jī)過程中小機(jī)的沖轉(zhuǎn)順利,水位調(diào)節(jié)正常,并一次性投入給水三沖量調(diào)節(jié)正常。從 2009年 6月改造完成至今,給水控制也經(jīng)歷了許多工況的考驗(yàn),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(qū)動(dòng)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(shí)間影響的問題,在控制的響應(yīng)速度和效果方面和原 TAD卡相比都有了較大提高。本次機(jī)組檢修期間,還使用該公司的轉(zhuǎn)速 SD卡對(duì)原三菱重工的 TSD,DIU轉(zhuǎn)速處理模塊以及超速保護(hù)模塊進(jìn)行了改造,也取得了成功。這些改造不僅為后續(xù)的改造積累了經(jīng)驗(yàn),也為其他電廠的改造提供了借鑒。

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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(jí)工程師,E-mail：linsheng2003@163.com。