浅谈GE燃气轮机MARK VI控制系统.doc

浅谈GE燃气轮机MARK VI控制系统摘 要：目前，随着各电厂、炼油厂对经济性以及环境保护要求的不 断提高，MARK VT燃机控制系统在我国得到了更广泛的应用本文中，笔 者结合自身工作经验，对MARK VI控制系统进行了简单的介绍关键词：GE燃气轮机MARK VI控制系统GE燃机控制系统（也成轮控盘）已经从MARK I、MARK II、MARK III、MARK TV发展到MARK V,直至最新的MARK VT：从分列固态元件、仪表、 继电器、生光报警器发展到集成电路、冗余微处理机、微型计算机系统 通过轮控盘的不断改善，使整个燃机的寿命、可靠性、可利用率、应用适 应性和维护方便性方面都得到了改善和提高，从而提高了炼油厂的生产效 率1炼油厂选择燃气轮机的必耍性分析目前，燃气轮机联合循环电站设备在我国炼油厂的潜在需求量很大， 主要表现在燃气轮机及联合循环由于热效率高，机动性好，能满足口益严 格的环境保护要求，因而在炼油厂生产中的比重不断增大2 GE燃气轮机控制系统发展过程燃气轮机是从20世纪40年代后期开始应用于工业生产，早期的控制 系统以液压和机械式调节为主1968年采用电子管技术的 SPEEDTRONICMARK -I 诞生，经过 1973 年 MARK -II, 1976 年 MARK -III, 1982年MRK-IV, 1991年MARK V,如今已经发展到了 MARK -VIo该系统经 过多年不断改进，是目前世界上最先进最成熟的燃机控制系统之一。

燃气轮机控制系统最初是1984年生产的燃料调节器，用在MS3001发 电机组和列车机组上MARK I控制系统是1966年在美国首次使用系统 采用固态系列元件模拟式控制系统，继电器顺序控制和输出逻辑MARK II在1973年开始使用其改进主要是采用了固态逻辑系统，并 对温度测量系统的补偿、剔除、计算等进行改进，在70年代后期生产出 MARK II+1TS,即增加了一套集成温度系统对排气温度的控制能力得以 加强，主要的是对损坏的排气热电偶能够实现自动剔除MARK TV的出现是在1982年，这是在原来T型TT型基础上做了较人 的改进首先是采用冗余微处理机控制和电路大量地集成化MARK IV更 新了操作和显示方式，简化了面板的布置，依靠CRT和辅助显示器及操作 软件来控制还一改手抄运行数据的方法由打印机按要求的时间和内容列 出数据表1991年投入使用的MARK V进一步完善了三重兀余的微机系统，采用 彩色图形显示及标准键盘的人机接口，对容错系统由MARK IV的硬件方式 改用SIFT的软件容错提供了运行可靠性以及为维修提供了更多的 方便，还改进了控制柜的保护系统，提高安全性随着计算机的迅速发展和通讯网络技术的长足进步，1999年GE公司 在MARK V系统基础上开发出了 MARK VI,更换了上一代接口数据处理机， 代之以人机接口 HMI,淘汰了以ID0S操作系统支持的接口技术而采用以 WIND0WSNT操作系统的多窗口系统界面。

该系统经过多年不断改进，是冃前世界上最先进最成熟的燃机控制系 统之一3 MARK VI相对于MARK V的改进由于MARK VI是在MARK V系统成功运行经验的基础上升级而成，设 计者对以下部分做了进一步改进：微处理器、I/O接口容量、信息网络， SIFT软件、诊断功能、产品的标准化、运行人员可读信息量及可维护性等在系统接口上，GEMARK VI摒弃了原先的DENET （数据交换网），而采 用当今通用的以太网TCP/IP协议，MARK V网络采用的是无冗余的网络并 在一个柜内，而MARK VI则采用以太网协议来实现内部和外部的通讯从 MARK VT开始，GE引入了一体化控制系统（TCS系统）的概念将电站中 的燃气轮机控制、汽轮机控制、发电机励磁和保护控制、余热锅炉控制以 及辅助系统控制等集成在一起，构成一个紧密的一体化结构这些组成的 功能与电站的其他辅助功能相互耦合，在控制上相互兼容而且所有的控 制都通过一个公共的人机界面（HMI）以图形化的方式显示给操作人员， 从而为用户进行整体的控制提供了可能此外，由于以太网的使用，使系 统远程诊断成为了可能硬件构成上，MARK VI继续沿用R/S/T三模块兀余TMR控制技术。

为 了提高性能,MARK VI控制模块的每块I/O卡都加了 TMS320C32DSP处理器, 这样I/O卡的运算能力将更强另外，上一代MARK V控制系统的数据流 是16位的整型数据，而MARK VT则是32位的浮点型数据作为MARK VT 控制系统心脏的控制模块选用VME型底板，它最多可以扩展到21槽，如 果柜内再增加机架则可以继续扩展：MARK VI和MARK V不同，它取消了通讯数据处理机，而在控制模块分别都有专门的通讯卡件VCMIo由通讯卡件 完全数据交换网络的通讯交换和数据表决并把数据传送到主处理卡 UCVXoMARK VI控制系统新增了扩展的内嵌式诊断模块，包括通电自诊断功 能、后台诊断、手段设置诊断程序这些诊断功能能够识别控制盘、传感 器、执行机构故障诊断范围对控制盘而言可以到线路板级，对传感器和 执行机构而言可以到电路级当故障报警存在时，MARK VI能够迅速图形 化显示报警位置和需要采取的措施，便于及时维护，这都是较MARK V改 进的地方为了更加清晰区分传感器故障和I/O卡件故障，诊断功能分为 系统（软件）限值检查，如限值范围大于正常的控制量程，但是位于硬件 的线性工作区内，系统将在人机界面上产生相关的诊断报警。

现场中断的设计方面，MARK VI实现了传感器信号直接连接到TM端子 板，无需中I可设备转换在以往的控制系统中，比如振动等特殊信号必须 经过专门的信号转换器转换后才能接入，一且经过转换后信号的准确性比较 差，也有一定的信号衰减MARK VT系统是针对燃机机组专门设计的控制 系统，充分考虑了燃机机组各类控制设备的特殊性，比如GE公司对燃机 的振动检测采用BENTELY公司的3500系列，其检测设备的输出信号能直 接与GE燃机控制系统的I/O卡件连接，真正解决了不能直接与特殊控制 设备信号连接的问题值得注意的是，电气控制系统如今已作为MARK VT的组成部分，直接 参与控制，GE公司从一开始设计燃机控制系统，就试图将发电机控制、励 磁控制等电气系统作为机组控制的一部分，如今GE公司EX2100励磁控制 系统和静态启动机LCI控制系统均L成为MARK VI系统的主要功能模块参考文献[1] 戴云飞，周珏•新一代燃气轮机控制系统-MARK VI介绍[J]・燃气轮 机技术.2004, 17 (4).[2] 杨惠新•燃气轮机控制系统MARK VT介绍[J]•华东电力.2004, 32 (8)・[3] 陈钢•刘帮加张力MARK VI燃气轮机控制系统及其应用[J]・电站系 统工程.2005, 21 (5)・[4] 刘尚明，韦思亮，倪维斗•从MARK I到MARK VI至后MARK VI— 兼谈燃气轮机的控制技术发展[J]・燃气轮机技术.2001, 14 (1 )。