淺述汽輪機WOODWARD調速控制器更新升級
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摘 要：青海發投堿業公司120萬噸/年純堿裝置汽輪機轉速控制系統采用電液調速系統。該系統主要由調速控制器PEAK150、德國原產福伊特DSG-B07112電液轉換器、磁阻式轉速傳感器SZCB-01（或非接觸轉速探頭）、速關閥、調節汽閥等組成，其核心設備是以微處理器為基礎的數字式調速器PEAK150，為美國WOODWARD公司早期產品，Flex500為WOODWARD公司最新汽輪機調速控制系統，長期的現場運行，證明性能可靠、控制精確度高，為穩定汽輪機運行提供了良好的保障。
關鍵詞：數字調速器； Flex500；電液轉換器； 面板安裝OCP
1 設備現狀
青海發投堿業公司水氣車間裝配有13臺機組，其中11臺二氧化碳螺桿壓縮機組、2臺真空機組，都采用蒸汽輪機驅動，其汽輪機轉速控制系統均采用數字調速器PEAK150。自2005年開車投運至今，13臺PEAK150已運行12年之久，存在PCB印刷電路板上電子元器件老化嚴重、故障率高，發生過多起PEAK 150誤動作引起的跳停事故，自2013年至2018年累計發生8起，對生產造成了嚴重地影響，尤其是真空機組控制系統，單次跳車影響產量多達300-500噸，事故帶來的危害極大。現在廠家已停止生產該產品，如果出現硬件故障，必須返廠修理，維修周期長，嚴重影響汽輪機組穩定運行。在實際操作過程中存在操作顯示窗口尺寸小，汽輪機實際轉速Actval speed、轉速給定值local speed setpoint在顯示窗口無法顯示，在Peak 150跳閘的情況下，顯示窗口上轉速與跳閘代碼交替閃現，一旦用RESET按鈕復位后，（跳閘繼電器復位）顯示窗口上就只顯示轉速，汽輪機跳閘代碼TRIP CODES字符清除，排查起跳閘原因缺少依據，并且缺少HMI人機畫面，查看汽輪機運行實際轉速、轉速給定值，設置組態方式、轉速動態參數speed dynmics等內部參數必須外接WOODWARD手提式編程器，進行啟動方式、暖機/下限轉速、臨界轉速范圍、運行方式中參數的變更。
2 調速控制器控制原理
調速器Flex500從2個MPU#1、MPU#2磁阻式轉速傳感器上接收到汽輪機轉速頻率信號，頻率/電壓轉換器把頻率信號轉換成比例的電壓信號，與調速器的轉速給定值進行比較，差值經PID運算產生一個4mA～20mA模擬電流輸出，電液轉換器將調速器輸出4mA～20mA的信號與閥位限制器設定值進行低選，低選后通過電液轉換器轉換成液壓動力，即二次油壓來控制調節氣閥，4mA對應0.15MPa二次油壓，20mA對應0.45MPa二次油壓，來驅動調節汽閥的動作，從而實現了調速器對汽輪機轉速的控制。
3 更新升級為flex 500可以實現
3.1 面板安裝OCP
可將現場配置的汽輪機控制裝置和操作員控制面板 （OCP）合為一體，綜合的圖形化操作員控制面板顯示屏和鍵盤，可以進行在線程序調整和操作汽輪機系統。操作員控制面板顯示屏為8.4"彩色液晶顯示屏 （800x600），多語言的屏幕（首次發布：英文/中文）（見圖1）。
3.2 工作模式：flex500控制器具有三個工作模式
3.2.1 配置模式
該模式用于針對具體汽輪機應用選擇對該控制器配置所需的選項。在此模式下時，該控制器會強制硬件進入 IO LOCK 狀態，也即沒有任何輸出會處于活動狀態，所有繼電器都會被斷電，且所有模擬輸出信號都將處于 0mA 電流狀態。一旦該控制器配置完畢，通常就不再使用編程模式，除非汽輪機的選項或運行條件有所改變，隨時可供查看。登錄到該模式時需要密碼（wg1113）。
3.2.2 服務模式
該模式用于在機組停機時或汽輪機運行期間校準、修正和調整特定參數。登錄到該模式時需要密碼（wg1112）
3.2.3 運行模式
該模式是控制器和汽輪機的典型正常運行狀態。運行模式用于從啟動到停機期間對汽輪機進行操作?？蛇M行起機，升速到要求轉速，調整轉速，停機。登錄到該模式時需要密碼（wg1111）。
5 Flex500 控制器技術參數
①電源輸入：低壓直流電18-36V4.3A；②轉速輸入通道1、2：2路MPU#1、MPU#2磁阻式轉速傳感器輸入，為測出轉速所需的最小信號幅值是1Vrms，能探測出的最低頻率為10Hz/1Vrms，可測量最高頻率為（下轉第192頁）
?。ㄉ辖拥?90頁）35kHz。設置測速齒輪齒數為：48，測速齒輪速比1.000，轉速上限：10000rpm，失效轉速：260rpm；③執行機構輸出：2路，4–20mADC或20–200mADC?，F場組態為4–20mADC；④啟動模式：自動啟動至最小轉速速率：26rpm/秒，閥位限制器速率：1.0%秒；④轉速給定值：超速實驗極限值：6300rpm，超速跳閘：6216rpm，調速器上限轉速：5570rpm，額度轉速：500rpm，調速器下限值：500rpm，離線慢轉速：5.0rpm，在線慢轉速：5.0rpm，遠程給定值未使用；⑤離線動態特性：比例增益P：5.000，積分增益：0.500，微分增益SDR：5.000；⑥在線動態特性：比例增益P：5.000，積分增益：0.597，微分增益SDR：5.000。
6 升級后實際使用效果
flex500調速系統在2017年4月安裝于4#汽輪機組，2018年9月安裝于2#汽輪機組，經長時間的現場運行，證明操作簡單，性能可靠，控制精確度高，為穩定汽輪機運行提供了良好的保障，機組無故障運行時間大大延長，減少了設備檢修費用和人工成本。
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