YS170在汽輪機調(diào)速系統(tǒng)中的應(yīng)用

張曉罡

(中國石油錦州石化公司,遼寧 錦州 121001)

近年來，汽輪機作為原動機驅(qū)動壓縮機的組合能夠滿足用戶各種復雜工況的需要，但是以往的汽輪機都通過外帶Woodward505電子調(diào)速器(以下簡稱505)來實現(xiàn)汽輪機的轉(zhuǎn)速控制。隨著工業(yè)的迅猛發(fā)展，微處理器、計算機和數(shù)字通信技術(shù)也迅速發(fā)展起來，性能優(yōu)異的大型透平壓縮機組綜合控制系統(tǒng)應(yīng)運而生[1]，為了提升汽輪機運行的安全性和可靠性，原汽輪機調(diào)速系統(tǒng)升級改造勢在必行。但對于多年的老裝置、老設(shè)備，如果一次性改造成PLC系統(tǒng)，勢必造成資源浪費。因此，筆者提出將YS170可編程控制器作為普通PID調(diào)節(jié)器使用，通過軟件編程實現(xiàn)特定的功能[2]，以替代Loopmate功能，當電子調(diào)速器出現(xiàn)故障且不允許停機時能夠自動切換到備用控制器進行控制，減少由于系統(tǒng)故障停機造成的經(jīng)濟損失[3]。

中國石油錦州石化公司三催化裝置投產(chǎn)，其汽輪機控制系統(tǒng)的轉(zhuǎn)速控制和超速保護采用505調(diào)速器。為了提升系統(tǒng)的安全性，在505與現(xiàn)場執(zhí)行機構(gòu)間設(shè)置有Loopmate備用控制器，俗稱附線板。某次，505控制器故障信號動作，于是自動切換為Loopmate備用控制器，切換過程基本無擾動，避免了汽壓機臨時停機事故的發(fā)生。

本次一催化南臺氣壓機調(diào)速系統(tǒng)改造，利用505取代原機械式調(diào)速器，但Loopmate產(chǎn)品已經(jīng)不再生產(chǎn)，從保證系統(tǒng)的安全性考慮，硬件選用YS170可編程控制器，自行編制軟件，設(shè)計并實施后成為完全符合Loopmate性能要求的備用控制器。

2 設(shè)計原理

圖1 調(diào)速系統(tǒng)控制原理

3 功能要點

3.1 在線備用控制器功能

3.2 寄存器功能設(shè)計

3.3 YS170信號說明

在圖2所示的YS170信號流程中，DI1表示505故障狀態(tài)信號，DI1=1為正常狀態(tài)(close)，DI1=0為故障狀態(tài)(open)；DI2表示機組聯(lián)鎖停機信號，DI2=0為正常狀態(tài)，DI2=1為停機信號，DI2發(fā)出停機信號后，YS170執(zhí)行停機，輸出置為4mA；X1來自505調(diào)速器的輸出信號ACT1#；X2是ZIB-9602軸位移信號輸入；X3是ZIB-9604軸位移信號輸入；X4來自Airpax變送器SI-954 (0～12kr/min)；X5來自505(經(jīng)信號隔離器后)的轉(zhuǎn)速變送器SI-9605 (0～10kr/min)；Y1為4～20mA信號，經(jīng)過HB-9607去調(diào)速器執(zhí)行機構(gòu)；Y2為1～5V信號，去DCS轉(zhuǎn)速顯示；Y3=Y1，去DCS指示執(zhí)行機構(gòu)閥位SOI-9607；DO1為∣X2∣高高報警聯(lián)鎖停機信號(ZI-9602)；DO2為∣X3∣高高報警聯(lián)鎖停機信號(ZI-9604)；DO3為∣X3∣高報警信號(ZI-9604)；DO4為∣X2∣高報警信號(ZI-9602)。

圖2 YS170信號流程

4 汽輪機引蒸汽試運情況

從DCS系統(tǒng)轉(zhuǎn)速參數(shù)指示精度考慮，505→YS170→DCS(SI-9605)的精度高于Airpax→DCS(SI-755、SI-756)，因此應(yīng)對汽輪機的相關(guān)檢測信號進行統(tǒng)一整理。

汽輪機“順序滿足”、“強制滿足”功能切換開關(guān)和速關(guān)油壓力低聯(lián)鎖Bypass開關(guān)應(yīng)放置在盤前，以方便生產(chǎn)操作。

再次調(diào)試過程中發(fā)現(xiàn)，用導線將505的AO2直接與YS170的X5相連后，505輸出電流達80mA以上，而YS170的指示值達到121%，將導線斷開后，現(xiàn)象消失。采取的糾正措施：由于505與YS170是兩個不同地的相對獨立的設(shè)備，用導線直接相連后內(nèi)部工作電位基準發(fā)生偏移，對兩側(cè)工作信號均造成影響，因此采用隔離安全柵將兩者進行隔離，即安裝一臺MTL輸出隔離柵，該問題迎刃而解。

5 結(jié)束語

YS170設(shè)置靈活、組態(tài)修改方便，利用YS170智能控制器自行編制軟件的方法來實現(xiàn)轉(zhuǎn)速控制系統(tǒng)，經(jīng)過調(diào)試和應(yīng)用，系統(tǒng)各功能模塊工作正常、系統(tǒng)工作可靠、控制精度高、控制穩(wěn)定。系統(tǒng)功能和試運結(jié)果達到了預期目標。

[1] 劉娜.汽輪機驅(qū)動離心式壓縮機的調(diào)節(jié)系統(tǒng)設(shè)計[D].沈陽:東北大學,2012.

[2] 袁慶斌.YS170可編程控制器在工業(yè)控制中的應(yīng)用技巧[J].中國化工裝備,2004,(z1):37～43.

[3] 郭德森,郭永君.用智能調(diào)節(jié)器改善汽輪機調(diào)速性能[J].中國化工貿(mào)易,2013,(6):51.