浅述汽轮机WOODWARD调速控制器更新升级
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摘 要：青海发投碱业公司120万吨/年纯碱装置汽轮机转速控制系统采用电液调速系统。该系统主要由调速控制器PEAK150、德国原产福伊特DSG-B07112电液转换器、磁阻式转速传感器SZCB-01（或非接触转速探头）、速关阀、调节汽阀等组成，其核心设备是以微处理器为基础的数字式调速器PEAK150，为美国WOODWARD公司早期产品，Flex500为WOODWARD公司最新汽轮机调速控制系统，长期的现场运行，证明性能可靠、控制精确度高，为稳定汽轮机运行提供了良好的保障。
关键词：数字调速器； Flex500；电液转换器； 面板安装OCP
1 设备现状
青海发投碱业公司水气车间装配有13台机组，其中11台二氧化碳螺杆压缩机组、2台真空机组，都采用蒸汽轮机驱动，其汽轮机转速控制系统均采用数字调速器PEAK150。自2005年开车投运至今，13台PEAK150已运行12年之久，存在PCB印刷电路板上电子元器件老化严重、故障率高，发生过多起PEAK 150误动作引起的跳停事故，自2013年至2018年累计发生8起，对生产造成了严重地影响，尤其是真空机组控制系统，单次跳车影响产量多达300-500吨，事故带来的危害极大。现在厂家已停止生产该产品，如果出现硬件故障，必须返厂修理，维修周期长，严重影响汽轮机组稳定运行。在实际操作过程中存在操作显示窗口尺寸小，汽轮机实际转速Actval speed、转速给定值local speed setpoint在显示窗口无法显示，在Peak 150跳闸的情况下，显示窗口上转速与跳闸代码交替闪现，一旦用RESET按钮复位后，（跳闸继电器复位）显示窗口上就只显示转速，汽轮机跳闸代码TRIP CODES字符清除，排查起跳闸原因缺少依据，并且缺少HMI人机画面，查看汽轮机运行实际转速、转速给定值，设置组态方式、转速动态参数speed dynmics等内部参数必须外接WOODWARD手提式编程器，进行启动方式、暖机/下限转速、临界转速范围、运行方式中参数的变更。
2 调速控制器控制原理
调速器Flex500从2个MPU#1、MPU#2磁阻式转速传感器上接收到汽轮机转速频率信号，频率/电压转换器把频率信号转换成比例的电压信号，与调速器的转速给定值进行比较，差值经PID运算产生一个4mA～20mA模拟电流输出，电液转换器将调速器输出4mA～20mA的信号与阀位限制器设定值进行低选，低选后通过电液转换器转换成液压动力，即二次油压来控制调节气阀，4mA对应0.15MPa二次油压，20mA对应0.45MPa二次油压，来驱动调节汽阀的动作，从而实现了调速器对汽轮机转速的控制。
3 更新升级为flex 500可以实现
3.1 面板安装OCP
可将现场配置的汽轮机控制裝置和操作员控制面板 （OCP）合为一体，综合的图形化操作员控制面板显示屏和键盘，可以进行在线程序调整和操作汽轮机系统。操作员控制面板显示屏为8.4"彩色液晶显示屏 （800x600），多语言的屏幕（首次发布：英文/中文）（见图1）。
3.2 工作模式：flex500控制器具有三个工作模式
3.2.1 配置模式
该模式用于针对具体汽轮机应用选择对该控制器配置所需的选项。在此模式下时，该控制器会强制硬件进入 IO LOCK 状态，也即没有任何输出会处于活动状态，所有继电器都会被断电，且所有模拟输出信号都将处于 0mA 电流状态。一旦该控制器配置完毕，通常就不再使用编程模式，除非汽轮机的选项或运行条件有所改变，随时可供查看。登录到该模式时需要密码（wg1113）。
3.2.2 服务模式
该模式用于在机组停机时或汽轮机运行期间校准、修正和调整特定参数。登录到该模式时需要密码（wg1112）
3.2.3 运行模式
该模式是控制器和汽轮机的典型正常运行状态。运行模式用于从启动到停机期间对汽轮机进行操作。可进行起机，升速到要求转速，调整转速，停机。登录到该模式时需要密码（wg1111）。
5 Flex500 控制器技术参数
①电源输入：低压直流电18-36V4.3A；②转速输入通道1、2：2路MPU#1、MPU#2磁阻式转速传感器输入，为测出转速所需的最小信号幅值是1Vrms，能探测出的最低频率为10Hz/1Vrms，可测量最高频率为（下转第192页）
（上接第190页）35kHz。设置测速齿轮齿数为：48，测速齿轮速比1.000，转速上限：10000rpm，失效转速：260rpm；③执行机构输出：2路，4–20mADC或20–200mADC。现场组态为4–20mADC；④启动模式：自动启动至最小转速速率：26rpm/秒，阀位限制器速率：1.0%秒；④转速给定值：超速实验极限值：6300rpm，超速跳闸：6216rpm，调速器上限转速：5570rpm，额度转速：500rpm，调速器下限值：500rpm，离线慢转速：5.0rpm，在线慢转速：5.0rpm，远程给定值未使用；⑤离线动态特性：比例增益P：5.000，积分增益：0.500，微分增益SDR：5.000；⑥在线动态特性：比例增益P：5.000，积分增益：0.597，微分增益SDR：5.000。
6 升级后实际使用效果
flex500调速系统在2017年4月安装于4#汽轮机组，2018年9月安装于2#汽轮机组，经长时间的现场运行，证明操作简单，性能可靠，控制精确度高，为稳定汽轮机运行提供了良好的保障，机组无故障运行时间大大延长，减少了设备检修费用和人工成本。
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