燃气轮机运行增加热电偶测点的研究

摘 要：2003年中国引进GE公司9FA燃气轮机的生产和运行技术，目前在国内已经有25台9FA燃气轮机运行发电。为了对燃机的运行的温度测电的有效监控，并根据实际运行需要增加测电，文章对GE公司的MARVI系统中针对热点偶部分硬件及软件进行了研究，并达到增加温度测点的目的。

关键词：燃气轮机；热点偶；VTCC；ToolBox；HMI

中图分类号：U477 文献标识码：A 文章编号：1006-8937（2013）02-0118-02

随着燃气轮机电站的广泛建设，对燃气轮机控制系统的二次开发有着重要的实际操作意义。本文概括的介绍了关于增加K型热电偶的硬件方法和软件配置的方案。

1 VTCC热电偶处理器板卡

1.1 功能描述

热电偶处理器板VTCC接受24种类型的E、J、K、S或T热电偶输入。这些输入端连接到端子板TBTC两个栅栏型端子排。用带有插头的电缆将端子板连接到安装VTTC热电偶处理器板的VME机架上。TBTC能够提供两种控制模式，即单机（TBTCH1C）和三倍（TMR）模块冗余控制模式。本文采用单机（TBTCH1C）。

1.2 规格

典型VTCC规格如表1所示。

1.3 运行

在TBTC上，热电偶的24个输入端可以接电气地也可以不电气接地。用一根双向电阻最大值为450 Ω的电缆连接，可以把它们置于距离涡轮控制台300 m（984 ft）范围之内。在端子板上，安装抗高频干扰抑制装置和两个冷结点参考装置。

VTCC通过软件可以实现对单个热电偶线性化。一旦确定某一个热电偶超出了硬件使用范围，为了防止它对其他的输入通道造成不利影响，就会把它从被扫描的多个输入端中除去。如果两个冷端装置是在可配置的极限值内， 使用它们两个的平均值作为冷端补偿。如果只有某一个冷端装置是在可配置的极限值内，那么使用它作为冷结点补偿。如果两个冷端装置都不在可配置的极限内，那么将会使用一个默认的值。热电偶输入范围是-8.0～+45.0 mV。表2显示出了不同类型的热电偶的典型输入电压与最大和最小温度范围。本文选用K型热电偶。

在每一个VTCC中，有两个冷结点基准，一个连接J3连接器，另一个连接J4连接器。每一个基准可以选择或是远程（从VME总线）或是本地。

所有的基准点可看作传感器输入（例如平均值，配置限幅值）。这两个基准可以混合，即一个选择本地基准，一个远程基准。冷结点信号进入到信号空间，有利于监控。正常情况下，使用两个的平均值。可接受的极限是配置好的，如果某个冷结点超出了这个极限，就设定一个逻辑信号。在冷结点补偿中1 °F的误差引起在热电偶读数中1 °F的误差。硬件编码的极限设定在32～158 °F之间，如果某个冷结点超出了这个范围，它就被视作有害的。多数冷端故障是由于开路或短路的原因。如果一个冷结点发生故障，好的那个仍然可以工作。如果两个都坏了，可以使用后备的值，这个值来源于另一个端子板上冷结点的读数，或者是一个设定好的默认值。

1.4 配置

热电偶板配置如表2所示。

2 Toolbox配置

2.1 将数据引入HMI点数据库

打开CIMPLICITY Workbench。工作窗口左栏将出现树菜单。

点击“equipment”文件夹前的“+”。然后点击“devices”前的“+”，选择“bop1”。

单击右键选择“new”出现new point对话框。

在“point id”后的空白区域输入你想要添加点的信号名，然后点击“ok”按钮，出现“point properties”对话框。

在“gengeral”栏填写信息。

在“description” 后的空白区域输入对该信号的描述。在“data type”栏选择数据类型。在“element”栏选择对应元素数量。在“resource id”栏选择信号所在位置“b1”。

在“device”栏填写信息。在“address” 后的空白区域输入该信号对应的设备地址。

在“view”栏填写信息。

在“conversion”栏填写信息。在“unit” 后的空白区域输入点信号的单位；在“label” 后的空白区域输入点信号的单位。

在“Alarm”栏填写报警信息。

所有有用信息填写完成后，点击“ok”按钮，修改完成。

2.2 在HMI界面中添加显示数据

打开CIMPLICITY Workbench。工作窗口左栏将出现树菜单

点击“界面”，右栏出现界面列表。

选择要修改的界面，单击鼠标右键，选择“编辑”。

出现编辑界面。

在界面中增加一组显示数据，并移动到你想要的位置。

双击修改该组显示设置。出现“group” 对话框。在对话框中选择“group”栏。该组包含3个部分：信号名、信号值和信号单位。

编辑信号名：信号名为文本格式，双击对应点，出现“object”对话框，选择“test”栏，在“string”后的空白区域内输入信号名。设置完成后点击“ok”按钮，返回上级对话框。

编辑信号值：双击对应点，出现“object”对话框，选择“test”栏。在“string”后的空白区域内输入数据显示格式。在“expression”后的空白区域内选择编辑该信号值对应的表达式。在“display formot”后的空白区域内选择数据类型。在“precision” 后的空白区域内选择数值精度。例如：“pt201”的实际压力值不超过100，格式设置为“##.#”；因该信号不需要编辑，可直接选择对应输入点“b1＼pt201”；信号值为实数，在下拉菜单中选择“real”；精度要求小数点后显示1位。设置完成后点击“ok”按钮，返回上级对话框。

编辑信号单位：双击对应点，出现“object”对话框，选择“test”栏。在“string”后的空白区域内输入单位显示格式。在“expression”后的空白区域内选择该信号值对应的表达式。在“display formot”后的空白区域内选择单位显示类型。设置完成后点击“ok”按钮，返回上级对话框。

在“group” 对话框点击“ok”按钮，修改完成。

如要修改其它界面，点击右键选择“properties”键，在出现的“properties”对话框中选择“frames”栏，出现“frames container”列表。图为修改了温度测点的性能数据界面显示。

3 结 论

经过MARKVI硬件的配置和HMI软件工具的设置，完成了一次热电偶的添加，在实际的9FA燃气轮机的运行工作中经常需要添加监测点，以上内容在哈电集团（秦皇岛）重型装备有限公司9FA燃气轮机试车站的试车工作中进行过验证。

参考文献：

[1] 刘剑军，崔国民，张兴良.燃气轮机运行工质中颗粒测量的研究[J].机电设备，2002，（5）.

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