GE 9FA燃氣蒸汽聯(lián)合循環(huán)發(fā)電機組LCI變頻啟動裝置研究

方健

（杭州華電半山發(fā)電有限公司，浙江杭州310015）

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GE 9FA燃氣蒸汽聯(lián)合循環(huán)發(fā)電機組LCI變頻啟動裝置研究

方健

（杭州華電半山發(fā)電有限公司，浙江杭州310015）

以GE 9FA燃氣蒸汽聯(lián)合循環(huán)發(fā)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(wǎng)絡構(gòu)建；并對控制系統(tǒng)進行闡述，總結(jié)LCI內(nèi)部控制邏輯、方法。

LCI；啟動過程；軟硬件；控制系統(tǒng)；內(nèi)部邏輯

引言

本文選擇在發(fā)電機組啟動過程中的關(guān)鍵設備——LCI變頻啟動裝置為研究對象，從GE 9FA燃氣蒸汽聯(lián)合循環(huán)發(fā)電機組啟動過程、LCI的軟硬件組成和網(wǎng)絡構(gòu)建分析以及LCI控制系統(tǒng)和內(nèi)部邏輯探究等方面展開分析和探究。

1　GE 9　FA燃氣蒸汽聯(lián)合循環(huán)發(fā)電機組啟動過程

9FA燃氣蒸汽聯(lián)合循環(huán)發(fā)電機組是目前應用最為廣泛、運行時間最長的發(fā)電機組設備之一，其安全的重要程度對于整個系統(tǒng)的運行來說不言而喻，而在9FA燃氣蒸汽聯(lián)合循環(huán)發(fā)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(lián)合循環(huán)發(fā)電機組運行特點以及其與常規(guī)發(fā)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(lián)合循環(huán)發(fā)電機組一般采用LCI，即負載換流型變頻器變頻啟動系統(tǒng)進行啟動控制，在整個的啟動過程中，循環(huán)發(fā)電機組的頻率需要經(jīng)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(tǒng)（LCI）停止。由相關(guān)的研究以及數(shù)據(jù)表明，在整個循環(huán)發(fā)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(jīng)過長達20 min左右的時間才能夠達到額定值，而發(fā)電機的轉(zhuǎn)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(lián)合循環(huán)發(fā)電機組的整個啟動過程中，系統(tǒng)需要經(jīng)過升速、穩(wěn)定轉(zhuǎn)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(tǒng)（LCI）進行啟動控制，而這一啟動系統(tǒng)模式系統(tǒng)復雜、涉及到許多不同類型的軟硬件，相互構(gòu)建聯(lián)系在一起組成了整個控制系統(tǒng)。關(guān)于LCI變頻啟動裝置的軟硬件構(gòu)成將在下文中進行具體分析［1］。

2　LCI的軟硬件組成和網(wǎng)絡構(gòu)建分析

負載換流型變頻器變頻啟動系統(tǒng)（LCI）對于GE 9FA燃氣蒸汽聯(lián)合循環(huán)發(fā)電機組安全十分重要，LCI靜態(tài)啟動系統(tǒng)具有節(jié)省啟動儀器、節(jié)約透平基礎(chǔ)空間等優(yōu)點，LCI變頻啟動裝置的主要設備有：功率變換設備、控制系統(tǒng)、交流電抗器、直流電抗器、冷卻系統(tǒng)等。

整個軟件系統(tǒng)構(gòu)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(cè)、低壓側(cè)）以及星形（低壓側(cè)），變壓器的接線型式為Dd0y1；部分構(gòu)件的作用如下：

52SS：隔離變壓器6 kV斷路器；

89SS：lci連接發(fā)電機的啟動刀閘；

89MD：lci的輸出刀閘；

52G：發(fā)電機出口開關(guān)；

LS2100的數(shù)字控制系統(tǒng)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(shù)據(jù)通道通信，形成一個完整的控制系統(tǒng)。

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(jiān)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(jié)合、根據(jù)發(fā)電機速度和轉(zhuǎn)矩、實現(xiàn)閉環(huán)控制；LCI給發(fā)電機定子提供變頻電源，EX2100提供了發(fā)電機轉(zhuǎn)子勵磁電流（啟動期間）；通過控制勵磁電流和定子電流，發(fā)電機達到加速和減速至同步速度。

DSPC數(shù)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?？刂拼a，EEPROM（配置數(shù)據(jù)）存儲系統(tǒng)。

UCVE卡：通過VME上的ISBUS與DSPC、FCGD卡通訊，同時通過EGD采集PLC開關(guān)控制與冷卻系統(tǒng)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(wǎng)連接，完成與與控制系統(tǒng)MARKVI的信息交換與命令傳送。

DDTB：輔助I/O系統(tǒng)（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(tǒng)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(fā)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(tài)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(tài)參數(shù)通過EGD送到MARKVI控制系統(tǒng)。

FHVA板：DS200FHVA用做SCR門接口和單元電壓監(jiān)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(tǒng)和內(nèi)部邏輯探究

LCI控制裝置的控制系統(tǒng)按照完整的邏輯關(guān)系進行的，首先對啟動條件進行檢查，當微機數(shù)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(tǒng)才會命令LCI處于啟動前的準備狀態(tài)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(fā)出發(fā)電機連接命令，當發(fā)電機連接到LCI程序完成后，系統(tǒng)便可以依次發(fā)出清吹、點火、暖機等程序命令，最后在LCI斷開程序執(zhí)行完畢后，系統(tǒng)發(fā)出發(fā)電機斷開程序命令，斷開發(fā)電機靜態(tài)啟動閘刀89 ss；在啟動過程中，LCI靜態(tài)啟動裝置連接在發(fā)電機組的定子并承擔勵磁器轉(zhuǎn)子電壓基準的控制，然后靜態(tài)啟動器將透平加速到清吹轉(zhuǎn)速的設定值，透平保持清吹轉(zhuǎn)速一段時間后，靜態(tài)啟動器停止輸出，透平被允許后進行點火，一旦達到點火轉(zhuǎn)速，輸出再次啟動，透平點火，然后保持在恒定的轉(zhuǎn)速以進行暖機過程，當暖機結(jié)束，靜態(tài)啟動器將透平加速到自持轉(zhuǎn)速，至此整個轉(zhuǎn)速啟動器停止工作并與發(fā)電機組斷開［2］。

4　結(jié)語

LCI變頻啟動裝置在GE 9FA燃氣蒸汽聯(lián)合循環(huán)發(fā)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(gòu)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(diào)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(tǒng)及啟動過程簡介［J］.燃氣輪機技術(shù)，2005（2）:57-61.

［2］范緯.GE公司燃氣輪機的發(fā)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(yè)。