汽轮机505控制系统简介

1 汽机505控制系统简介

1、概述

汽轮机是由本体、汽轮机转子、油路、蒸汽路等部分组成。蒸汽经电动门主气阀、自动门主汽阀、调节汽阀到喷嘴冲动叶轮使叶轮转动。入口压力与出口压力之间的差压越大、转子的转速就越快。转子转动带动负载做功。负载的变化会影响转速，入口和出口蒸汽压力的变化也会影响转速的变化，凝结水温度的变化和真空的变化也会影响转速的变化。

汽轮机控制系统的任务是机组做功的功率与外界负载相适应时，保持发电机运行稳定，当外界负载或机组本身变化时，平衡被打破，这时调节系统改变汽轮机的功率使之建立新的平衡。并保持转速的偏差在规定范围之内。

现代汽轮机的控制系统主要是采用DEH控制系统，主要控制方法是（EH）和数字控制系统（D），而DEH控制系统主要采用磁力断路油门、错油门、油动机、控制器等，这些控制手段完全依靠油来进行控制信号的传递，因此对油质的要求很高。而设备内的油长时间使用就会产生油垢、堵塞油孔从而产生安全隐患。小型汽轮机采用美国的505控制器，也是DEH的控制范畴，只不过它是将主要功能合成在一个紧凑的控制器内。

2、505控制系统

2.1 505系统构成(图一)

2.1.1 505

是美国WOODWAED公司的产品,是基于32位微处理器适合于汽轮机控制用的数字控制器, 2 它集现场组态和操作盘于一体.操作盘包括一个两行显示,一个有30个操作健的控制面板,操作盘用来组态505在线调整参数和操作汽轮机起停及运行，通过操作面板上的两行液晶屏可观察控制参数的实际值和设定值。

2.1.2 阀位控制器

是国产配套的一种用于将505输出的信号和来电液转换器的反馈信号进行比较,差值进行PI调节,并输出50～250mA信号供电液转换器作为驱动电流，利用内部可调的颤振电流叠加到输出可以克服电液驱动器卡涩，零碎位偏置电流调整用于静态零位调整。其型号为：SFW-A-2-22。

2.1.3 电液转换器

电液转换器的作用是将来阀位控制器的阀位调节信号，转化为油压信号，以控制主汽门的开度。我厂的电液转换器是北京机械工业自动化研究所生产的SVA9。其结构图如下：

电液转换器的电流-位移转换部分是由磁钢、导磁罩、内外导磁板、动圈及弹簧所组成的动圈式力马达，液压伺服放大部分是由控制阀芯、随动活塞所组成的具有直接位置反馈的三通道滑阀控制差动缸(详见图一)。动圈与控制阀芯为刚性连接。安装方式为板式连接。

当控制电流流过处在磁隙固定磁场中的动圈绕组时产生电磁力，此电磁力克服弹簧力后推动动圈与控制阀芯产生与控制电流成比例的位移。 3 当压力油自P口进入电液转换器，并经过控制阀芯与随动活塞间的上下可变节流口，再经过T口回油。此时油压直接作用于随动活塞下腔，使之产生一个始终向上的推力。而上下节流口间的控制油压，则作用在随动活塞的上腔，使之产生一个向下的推力。此时如果无控制电流流过动圈，即控制阀芯静止不动。由于此时上下节流口的过流面积设计成相等，因而上腔的控制油压刚好等于下腔油压的一半。又由于随动活塞上腔面积设计是下腔面积的两倍，因此作用在随动活塞两端的液压推力相等，所以随动活塞自动稳定在这一平衡位置。

当向动圈输入正向控制电流时，电磁力使动圈与控制阀芯向下移动，此时上节流口关小，下节流口开大，随动活塞上腔的压力升高，从而推动活塞下移。当活塞位移达到控制阀芯的位移量时，上、下节流口过流面积重又恢复相等，随动活塞两端的液压推力恢复相等，随动活塞便自动稳定在这一新的平衡位置。

当向动圈输入反向电流时，动圈与控制阀芯向上移动，下节流口关小，上节流口开大，压力油经T 口回油，从而使随动活塞上腔油压降低，活塞随之向上运动，直至达到新的平衡位置。由于控制阀芯与随动活塞间的节流口精确配合，因此电液转换器的零耗流量与压力漂移都很小，负载刚度则很大。又由于是差动缸结构，电液转换器还具有液压应急功能。在紧急情况下，只要通过二位四通换向阀把P、T两口换向，或在P、T口同时通入压力油，随动活塞就会立即下推到低。

2.2 505系统功能

WOODWARD 505数字调速器是专门为蒸汽透平压缩机而设计的一种调速装置，它可以接收频率信号、模拟信号、接点信号等，还可以输出接点信号、模拟信号等。通过组态可以组成多种启动方式，按任何斜坡控制方式升速、降速，还可以通过RS-232、422或485接口与DCS、ESD等上位机实现通讯。505调速器最多可以接收2个转速信号、6路模拟输入信号、16个接点输入、另外还有四个可组态的功能键，F1、F2、F3、F4。8路接点输出供停机、报警等，2路模拟输出可控制2个执行元件。最独特的是它的启动方式，有手动启动、全自动启动可直接升速到临界或额定转速、还有半自动启动方式三种。

505控制器内有两个个独立的控制器通道：转速/负荷控制PID回路、辅助控制PID回路。另外有一个PID控制回路可串接在转速控制回路上用于串级控制，串级控制主要用于主汽压力控制，辅助控制用作主蒸汽压力限制。505控制器在发电机并网后能实现汽轮发电机从接带初始负荷址到带满负荷的自动控制，并能根据电网要求参与一次调频。系统具备开环控制和闭环控制两种控制方式，开环控制是根据转速给定值及频差信号确定阀门的开度指令，即为阀位控制方式。闭环控制则以汽轮发电机的实发功率（或汽轮机的调节级压力）作为反馈信号进行负荷自动调节，即为功频调节方式。运行人员可根据需要投入进汽压力控制方式（即串级控制投入），此时505通过改变阀位及功率，将调节汽阀前压力控制在设定值，此时功率调节退出。辅助控制主要作汽压限制，当主汽压低于设定值时关小调门使压力不再降低。当机组甩负荷时控制器立即切换至转速控制方式并切除功率和压力控制，维持汽轮机在同步转速下空转，以使汽机能迅速重新并网。

505控制器可以设定超速保护，设定值为3270rpm，当机组超过设定值时505立即发出指令关闭主汽门和调速汽门。

2.3 505控制器的操作

505调速器前面板的各键功能及作用：

□ LED显示器，能显示2行每行最多24个字符，供显示操作参数和故障信息等。

□ SCROOLL键，面板中间最大的一个键，按动左右箭头的移动可进入或退出PROGRAM和RUN方式下的内容，上下箭头的移动可显示进入PROGRAM和RUN方式下的上一项或下一项。

□ SELECT这个键被用于选择505的最上层和最下层2种方式，@符号会随着SELECT的按动而切换。

□ PRGM（Program）当505处于shutdown状态时按这个键可以进入编程方式，在505处于运 4 行状态时按此键只能进入程序浏览状态，不能对程序进行修改。

□ RUN 在汽轮机的初始状态下，按此键运行或启动汽轮机。此键被按下之前，在LED上会有如下提示（CONTROLLING PARAMETER/PUSH RUN orPRGM）

□ STOP Shutdown状态下起动前的一次确认，STOP命令被按下后Service Mode方式无法进行。

□ RESET 对RUN MODE ALARMS和SHUTDOWN方式下的复位。SHUTDOWN后按此键可使505回到（CONTROLLING PARAMETER/PUSH RUN orPRGM）状态。

□ 0/NO 可输入0或使某种方式失去作用。

□ 1/YES 可输入1或使某种方式起作用、生效。

□ 2/ACTR（actuator）输入2，或显示调速器所在的位置“1”或“2”。

□ 3/CONT（control）输入4或显示哪个参数在受控。配合scroll键还可显示最后一次停机的原因，所达到的最高速度，和local/remot状态。

□ 4/CAS（cascade）输入4或在运行方式下显示串级控制信息。

□ 5/RMT（remote）输入5或在运行方式下显示遥控速度设定值的信息。（valve limiter）

□ 6/LMTR（valve limiter）输入6或在run mode方式下显示阀位限制器。

□ 7/SPEED输入7 run mode方式下显示速度控制信息。

□ 8/AUX（auxiliary）输入8run mode方式下显示辅助设备的控制信息。

□ 9/KW（load）输入9，显示功率信息，催化装置未用此项功能。

□ CLEAR：从program mode或run mode控制方式下跳出。连续按两次可永久储存。

□ ENTER：回车键

□ DYNAMICS（+/-）访问actuator所在位置的动态控制参数的设定,进入后可再现修改P、I、D参数。还可进入service mode方式下的设定。还可改变键入值的符号。

□ .EXT/ADM小数点键。

□ ALARM（F1）在LED上显示最新的报警原因，通过按scroll键的向下箭头还可显示其他报警。

□ Over speed test enable（F2）允许速度超过最大控制速度设定点的测试或（机械超速停车值）。此键不按下转速达到电子停车设定值时就已经超速联锁停车了。

□ F3 功能键，可通过组态定义其功能，催化气压机的定义为：Idel/Rated。

□ F4可组态的功能键，本组态中未定义。

□ EMERGENCY SHUTDOWN BUTTON红色大八边形按键，紧急停车命令。