Mark,VIe控制系统在6F.03燃气轮机组中的应用分析

摘 要：Mark VIe是适用于多种应用的灵活的控制系统，具有高速、单、双、三重冗余的网络I/O等特点。Mark VIe 控制系统本质上也是一个安全型控制系统，而且是很优秀。它多用于燃气轮机，蒸汽轮机。本文就Mark VIe控制系统在6F.03燃气轮机组中的应用进行了分析，希望能为我国燃气事业有所贡献。

关键词：Mark VIe控制系统 6F.03燃气轮机组 应用

引言

随着燃气轮机技术的发展，使燃机拥有比传统煤机发电拥有更快、更高、更强的发电技术。Mark VIe是GE公司2004年开发的一套控制系统，适用于各种透平和辅机设备应用，包括简单循环、锅炉和汽轮机一体化燃气联合循环装置。该系统具有100MB以太网条件下的完全网络化I/O。这一灵活的平台能够以任何冗余组态形式分配单个的I/O模块，执行速度高达40ms。通用软件工具包Toolbox STTM更可用于透平、发电机和辅机设备控制，实现从I/O模块到工厂操作员站的完整系统组态。同时也进一步加强了系统的可扩展性和人机界面的友好度，使控制系统具有更好的适应性和可扩展性。

1 系统简介

1.1 系统概述

Mark VIe控制系统由硬件（Mark盘）、软件（Toolbox ST）以及HMI（CIMPLICITY）组成，系统最大的特点就是采用三冗余TMR结构，从端子板到控制器都是采用三冗余结构，保证了系统安全稳定的运行。硬件主要由端子板、IO模块、网络通讯交换机、电源模块以及控制器等组成。软件则是由Toolbox ST和CIMPLICITY组成。该系统还主要采用了，启动控制（FSRSU）、转速控制（FSRN）、（IGV）控制、温度控制（FSRT）以及停机控制（FSRSD），来确保机组的正常启停。

1.2系统特点

Mark VIe控制系统为不仅采用三冗余结构（有独特的表决功能，而且能在一个不正常工作的情况下保证系统的正常运行），而且系统还采用了大量的IO卡件，来减少错误，确保机组反应更加快速，以减少燃机损坏的概率。检测到的数据信号可直接送入端子板无需中间转换，拥有独立处理其他各类信号的功能。

2 发展现状

随着业主、设计院等相关单位对燃机联合循环认识的深入，逐渐将已经在大型燃煤电厂设计中取得广泛认可的一体化控制应用到了燃机联合循环电厂中，并且认识到一体化控制对联合循环也具有节省投资、简化接口、共享备件、集中操作及维护简单等诸多优点。一体化控制及APS一键起停功能已经成为目前在建机组的主流趋势。燃机厂家也顺应潮流，开发出了低成本并且易于实现的一体化控制方案。在支持一体化控制系统的厂家中，GE采用了更先进的Mark VIe系统， 并将之应用在最近国内的联合循环机组中。现在，国内新建联合循环机组采用全厂一体化的呈快速增长的态势。

一体化控制后，燃机、汽机和余热锅炉通过一个系统进行监控，采用同一个实时网络传递数据，保证了各系统之间信号的高速相互调用，并且任一操作员站可以对全厂进行监视操作。在全厂一体化控制的基础上，通过逻辑设计可以实现真正意义上的全厂一键起停（APS）的先进控制方案。而对于采用非一体化的方案而言，各系统通过软硬件接口实现连接，无法满足信号高速调用，共享操作等APS核心内容，导致无法实现真正意义上的APS控制。

3 Mark VIe控制系統的配置

3.1控制站

控制站内控制柜和I/O柜的组成。控制柜中布置有R、S、T控制器，通过三个IO Net与I/O柜相连，同时分别与三冗余的X、Y、Z保护模块通讯，并通过控制器的以太网接口与UDH相接。Mark VIe的控制柜运动环境温度：O℃一60℃，湿度：5%一95%不结露。

3.2 I/O卡和端子板的配置

MARK VIe控制系统的大多数I/O卡件采用相同的尺寸设计，以及使用相近的数字信号处理器。其CPU是一个高速处理器，对模拟量和开关量的采集速度可达40ms。其中，PDIO等卡件可用于SOE记录，此时的开关量信号以跳变为触发；UCSB卡为核心控制，每块I/O卡都会送一个ID信号至UCSB卡，该ID信号包括硬件系列号、版本、代码、固化数字和固化版本。每一类I/O卡件都有其特殊的端子板，1/0卡件通过37针的D型连接器与端子板相连。

3.3操作系统

Mark VIe控制系统的所有操作员站、通讯服务器及工程师站都使Microsoft Windows7操作系统，在操作员站、通讯服务器上装有CIMPLICITY图形显示系统，为操作员提供实时环境中的控制和可视化处理。工程师站运行控制系统的ToolboxST软件，用于系统组态。较早先的资料显示，Mark VIe的控制器采用QNX操作系统，这是一个适用于燃机控制保护等高速自动场合的实时系统。

4 Mark VIe控制系统在6F.03燃气轮机组中的应用

4.1报警显示记录功能

Mark VIe控制系统的报警显示记录功能包括了操作显示、分级显示、列表图显示，及定期记录、事故追忆记录、事故顺序（S0E）记录等功能。

4.2控制保护功能

Mark VIe为燃机及其辅助系统提供的典型控制保护功能分成三部分：调节控制、顺序控制和保护。调节控制功能包括：启动控制、转速/负荷的设定和调节、燃机温度控制、导叶控制、燃料控制、发电机励磁系统的设定、同步控制；对燃机岛外设备，还可进行烟气排放控制、蒸汽流量隔离控制、蒸汽流量控制、排汽温度控制、轴封蒸气系统控制、油系统控制、本体疏水系统控制等。6F.03燃机顺序控制功能包括：燃机辅助系统顺控、启动运行和停机顺控、吹扫和点火顺控、报警管理、同期、维修启动、跳机和计时器、事件计数器。保护功能包括：超速保护（冗余）、超温保护（包括发电机）、振动保护、灭火保护、燃烧监测器保护、CO2火灾保护、润滑油压低保护、润滑油温度高保护、远程锅炉保护、远程汽轮保护等。

5 结语

Mark VIe控制系统秉承了原Mark控制系统系列的一些主要特点，如控制模块（R，S，T）和保护模块（X，Y，Z）的三冗余TMR（Triple Modular Redundant）结构，软件容错功能等等，同时也进一步加强了系统的可扩展性和人机界面的友好度，使控制系统具有更好的适应性和可扩展性。的这一集成化系统可提供整个燃机的相关数据，有助于优化运转性能快速、精确地识别故障，确保了6F.03机组更全面和准确的操控。

参考文献：

[1] 刘超，张衍岗，雷狮子，等. MARK VIE 控制系统在西气东输管道上的应用与维护[J].燃气轮机技术，2014（4）：49-53.

[2] 顾荣昌. Mark VIE一体化控制系统在燃气轮机联合循环电厂的应用[J]. 电气时代，2014（7）：104-106.

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