摘要：江苏镇江发电有限公司DEH系统采用的是上海汽轮机厂配套FOXboro公司的产品。DEH控制系统的精确可靠性,是发电机组安全运行的重要保障，本文简要说明了原伺服卡优化改造的原因，详细分析了改造后的优化效果，对改造方案实施过程和改造后的合理性做出了总结。
关键词：FOXboro 伺服卡升级 优化效果 DEH 精确可靠
0 引言
伺服控制系统是机组DEH系统关键部件，其工作可靠性将直接影响到机组的安全稳定运行。伺服控制系统由阀门伺附控制卡(VCC)、功放卡、电液转换器(DDV阀)、油动机、LVDT等构成。DEH控制器将发电机的转速、功率、主汽压力以及其它状态信号处理后,输出阀门开度指令信号。通过阀门伺服控制卡,经功率放大后去控制电液转换器,由转换器转换成相应的控制油压信号,控制油压送入相应的油动机以控制各个阀门的开度,从而改变机组的转速或功率。
1 工程概况
高资电厂DEH 系统由上海汽轮机厂配供，专用制造单号为180‐7‐14，该机组为上海汽轮机厂N140‐13.2/535/535 型凝汽式机组，4 个高压调门，2 个中压调门，2 个主汽门，共计8 个调门，每个阀门由1 块伺服卡、1 个电液转换器（电液转换器的控制电流为：0‐350mA）执行机构响应DEH信号，控制油动机的位置，以调节汽轮机各蒸汽进汽阀的开度，实现调门的控制功能。
2 伺服系统改造前现状
我公司二期ＤＥＨ系统自基建以来一直使用ＳＶＰ卡驱动电液转换器（电液转换器的控制电流为：0-350mA）实现调门的控制功能，原伺服卡SVP硬件老化故障率高，主要表现在插头松动、脱落，LVDT线圈开路或短路；且卡件已停产，公司已无法买到相应设备，严重影响了机组的安全稳定运行。
ＳＶＰ卡硬件图如下：
3 伺服卡改造方案
3.1 原SVP伺服卡升级更换为FBMSVL伺服卡，以确保DEH对油动机的可靠、准确的控制，提高机组的安全运行系数。
3.2 增加FBMSVL伺服卡底板、24VDC电源、接线端子、电缆等，不改变现场其它设备，保留原有的控制功能及信号接口。
3.3 上海汽轮机厂提供伺服卡升级改造所需硬件，负责FBMSVL伺服卡系统的硬件配置、制造及安装调试。
3.4 上海汽轮机厂根据本工程设计要求及规范，提供相关图纸资料，以便电厂今后检修维护。
3.5 上海汽轮机厂根据电厂确定的本工程项目进度，安排和组织工作进度，并在10个工作日内完成DEH伺服卡系统的改造,安装和调试工作。.
3.6 FBMSVL伺服卡为低压油伺服卡件，本控制卡用于闭环控制系统气动或液动伺服的阀位控制。输入指令4－20mA或0－10VDC，反馈输入可来自LVDT的0－10V信号或压力变送器的4－20mA信号，DEH指令与LVDT反馈电压进行P调节之后，输出0-350mA电流去驱动伺服阀。
组件采用外接两路24VDC电源，可在相应的输入端子上接入。组件面板上装有电源指示灯。
3.7 伺服卡接线图如下图所示，本次项目中使用的接线口有通道1(阀位显示输出)、2(指令输入)；通道7、8(伺服输出)；通道9、10、11(LVDT初级、次一、次二线圈)；B端14、15、16(伺服卡调试电缆的2、3、5端)。
4 新FBMSVL伺服卡优越性概括
4.1 FBMSVL伺服卡为双反馈低油压阀门控制模块，阀门控制模件(IOM4145)检测汽轮机LVDT信号的输入，经运算调节，输出直流电流控制伺服阀。模件还具有接收直流指令输入，模式控制数字量输入功能，同时自配RS485调试通讯接口。阀门控制模件有以下通道：
两路六线制LVDT交流输入通道
两路两线制LVDT直流4～20 mA输入通道
两线制直流4～20 mA指令AI输入通道
直流4～20 mA阀位显示输出通道
两路直流电压-10V～+10 V伺服输出通道
三路24VDC数字量输入通道
RS485调试模式接口，两线制。
4.2 通道与运算控制部分采用隔离技术，实现数字与模拟、设备与现场的隔离。模件是智能化、高可靠、低功耗、易维护的。有卡件运行状态指示，在安装、接线故障时自动报警。
4.3 阀门控制模件通过I/O模件基座安装在标准导轨上。导轨式模件基座为模件提供了方便、安全的安装能力。I/O模件基座上配有可直接连接现场电缆的接线端子。模件支持热插拔操作，模件插拔无需拆卸模件基座。
4.4 硬件结构灵活可靠，内置看门狗电路，LED指示模件工作状态方便故障排除和查询。阀门控制模件面板上有七个发光二极管LED，用于指示模件的工作状态。
4.5 卡件可工作在以下四种模式：正常模式、调试模式、自校正模式、输出细调模式。
正常模式：根据阀门开度指令输入，现场阀门位置反馈，伺服输出电流信号使油动机开度跟随开度指令变化。
调试模式：根据上位机软件设定的伺服输出电流值，输出电流信号使油动机开度变化，并实时显示控制模块和阀门的状态信息。
自校正模式：自动校正阀门位置反馈的零位和满位。输出零位和满位的初值。
输出细调模式：闭环整定输出的零位和满位值。
4.6 模件可以通过卡件上X5，X6拨码盘设置选择LVDT线路输入方式：当拨码盘从左到右的1-4位（往上拨到ON为1）显示为1010时为6线制LVDT交流线路输入；显示为0101时为两线制LVDT直流线路输入；模件可以通过卡件上X8拨码盘设置LVDT输入程序设置，当X8上的1位往上拨到“ON”为直流模式，当下拨不为“ON”时为交流模式；模件可以通过S1拨码盘设置RS485通讯地址，地址为8位拨盘的从左到右的1～4位，左边的第1位为最低位，第4位为最高位，地址范围为0～15（0000～1111）；例如地址为5时，拨码盘从1～4位为1010，地址为10时，拨码盘从1～4位为0101。
4.7 阀门控制模块总体设计如下图所示
CPU通过SPI2连接4块AD，分别采样6线制交流LVDT1输入或两线制直流LVDT1输入、6线制交流LVDT2输入或两线制直流LVDT2输入、指令电流输入、输出1检测和输出2检测。通过SPI1连接2块DA，实现两路伺服输出和阀门显示输出。通过模拟SPI实现5043的读写。通过RS485通讯实现与上位机监控软件的交互。通过GPIO口与LVDT检测、清零开关、自动调整开关、输出关断开关、拨码盘及若干led灯连接。
4.8 阀门控制模块通过指令电流输入通道接收阀门开度指令，通过6线制交流LVDT或两线制直流LVDT输入通道接收阀门开度反馈，通过伺服输出通道输出0-10V电压信号拉动阀门动作。通过自动调整开关通道控制模块的工作模式，DI开路，模块工作在正常模式，DI通路，模块工作在自校正模式。若清零开关通道通路输出最小电流值，若输出关断开关通道通路则关断输出。模块通过串口与上位机软件连接通信，可在正常模式、自校正模式、调试模式、输出细调模式间切换。
5 系统组态和调试
FBMSVL卡上位机软件 软件界面如下：
5.1 确认现场接线正确，使用调试笔记本连接伺服卡，将调试电缆的USB端接至调试笔记本之上。如下图，查看调试电缆使用的是调试笔记本的几号端口。
5.2 阀门控制模块正常模式说明
阀门控制模块缺省运行于正常模式下。通过自动调整开关通道DI通路，可进入自校正模式。通过串口与上位机软件连接通信，可在正常模式、自校正模式、调试模式、输出细调模式间切换。
正常模式下，根据阀门开度指令输入，现场阀门位置反馈，通过调节计算，伺服输出使油动机开度跟随开度指令变化。与上位机软件通讯可实时显示控制模块和阀门的状态信息，可设定模块P参数。
阀门控制模块中的逻辑运算公式如下：
两路伺服输出百分比 AO = (P * SP - PV) / (P - 1)
其中，
SP：阀门开度百分比指令
PV: 阀门位置反馈百分比
P：比例
AO:伺服输出百分比
5.3 阀门控制模块调试模式说明
调试模式下，根据上位机软件设定的伺服输出值，输出电压信号使油动机开度变化，并实时显示控制模块和阀门的状态信息。上位机软件可设定模块P参数。
通过上位机软件切换模式，可在正常模式、自校正模式、调试模式、输出细调模式间切换。
5.4 阀门控制模块自校正模式说明
自动调整开关通道DI通路，阀门控制模块工作在自校正模式。
阀门控制模块在现场正式投入使用前需要根据现场实际情况进行自校正，找出使阀门完全关闭的阀门位置反馈信号和使阀门完全打开的阀门位置反馈信号，以供正式运行时计算使用。自校正参数记录在模块上的EEROM里面，可失电保存。
自动调整开关通道DI开路，可进入正常模式。
通过上位机软件切换模式，可在正常模式、自校正模式、调试模式、输出细调模式间切换。
5.5 阀门控制模块输出细调模式说明
输出细调模式可整定输出的零位和满位值，以供正式运行时计算使用。自校正参数记录在模块上的EEROM里面，可失电保存。
通过上位机软件切换模式，可在正常模式、自校正模式、调试模式、输出细调模式间切换。
5.6 卡件参数的导入导出
单击按钮【导出参数】可以将卡件内的参数导出生成txt文件,作为系统备份。
单击按钮【导入参数】，选择对应的txt参数文件后，文件内的卡件参数将显示在界面。单击按钮【写入卡件】后参数将被写入卡件内。方便数据丢失后，将原数据准确导入
5.7 阀门控制模块（SVL）的调试步骤
5.6.1 检查现场接线：包括LVDT输入，4~20ma直流指令输入，伺服电流输出，阀位指示的4~20ma电流输出，RS485接线。
5.6.2 选择调试模式后单击按钮【更改模式】，调试软件设定伺服电流输出，看看阀门动作方向是否与输出电流控制方向一致,且反馈是否与阀门动作一致。确保这3者方向一致。
5.6.3 选择正常模式后单击按钮【更改模式】，应该在信息显示区看到卡件工作在正常模式，卡件工作正常。
5.6.4 自动调整开关通道DI通路或选择自校正模式后单击按钮【更改模式】，卡件工作在自校正模式。直到自校正完成。自动调整开关通道DI开路或选择正常模式后单击按钮【更改模式】，进入正常模式。
5.6.5 选择输出细调模式后单击按钮【更改模式】，进入输出细调模式。直到输出整定结束。
5.6.6 选择正常模式后单击按钮【更改模式】，进入正常模式。
5.6.7 4~20ma直流指令输入设置开度25-50-75-100-75-50-25-0，看看阀门能否动作。且反馈是否正确。
5.6.8 如果调试完成之后，有阀门抖动或者指令、反馈偏差大等现象，可以在PID参数设定窗口中，调整PID比例系数。完成所有的调试步骤之后，可以点击“导出参数”将参数导出至桌面。
5.6.8 阀门控制模块调试完毕。
6 结论
改造后二期新的FBMSVL伺服卡可以大幅减少因硬件原因造成的不稳定不安全问题的发生；新的FBMSVL卡与原DEH系统无冲突，减少了二期DEH系统原因造成的不稳定不安全问题的发生，提高二期DEH系统安全可靠性；新伺服卡与旧系统无缝链接，检修人员上手较快也可以提高故障处理的效率。二期DEH系统伺服卡升级改造后，新伺服卡运行的安全性、稳定性将明显提高，同时可提供充足的备品备件，大大提高了日常维护及故障处理的效率，保证了二期DEH系统的长期安全稳定运行。
原标题：镇江电厂#4机组DEH伺服系统技术优化
