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浅述汽轮机WOODWARD调速控制器更新升级

作者:未知

  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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