徐濤

摘要：大慶煉化公司聚合物一廠丙烯腈裝置空壓機組調速系統由原系統更改為新的以505調速系統為核心的電子控制系統，同時增加了就地控制柜、速關閥、行程監視開關，原有的油系統管路改造為液壓集成的速關控制系統。該方案的實施，將原來該系統中單一部件組合在一起，克服了管路繁多、安裝復雜等缺陷，在運行中有效的避免了監控困難和減少了產生漏油著火的概率，增加了汽輪機運行可靠性和安全性，加強了控制方面操作性，更加便捷，更加利于控制平穩率。

關鍵詞：汽輪機；505調速系統：速關系統；平穩率

引言

隨著對機組運行狀況的要求越來越高，同時自動控制系統所涉及的內容也越來越廣，因此要求其安全性和經濟性必須提高到一個新的高度，在汽輪機及其控制系統對保證正常生產和整套設備的平穩運行有著特別重要的作用。汽輪機調節系統的型式很多，有機械調速系統、液動調節系統、電液調節系統等，但它的被調量不外乎是轉速、功率及壓力等信號，問題在于設計一個具有最佳的調節規律的控制系統，對這些調節變量進行運算和修正，保證汽輪機在各種工況下穩定運行，協調汽輪機和壓縮機之間的控制，并能滿足正常生產的要求。

1、調節和控制系統

1.1調節系統概述

調節系統主要由轉速傳感器、轉速控制系統、電液轉換器、油動機和調節汽閥組成。

轉速控制系統同時接收兩個轉速傳感器變松的汽輪機轉速信號，將收到的信號與設定值進行比較后輸出執行信號（4-20mA），經過電液轉換器轉換成二次油壓（1.5bar-4.5bar），二次油壓通過油動機操縱調節汽閥。如圖1：

1.2汽輪機運行監視和保護

汽輪機就地儀表柜顯示油壓和汽壓信號，并裝有轉速表。汽輪機保護系統由速關閥、危急遮斷器及連桿機構、電磁閥組成。危急遮斷器及其連桿機構組成汽輪機機械超速保護裝置。當汽輪機達到超速轉速時，危急遮斷器的飛錘在離心力的作用下，迅速擊出，打擊連桿機構掛鉤，使其脫落，速關閥快速關閉，切斷氣源。

電磁閥受到外部綜合停機信號后，立即切斷速關油路，使速關閥關閉。手動停機閥也是速關組合間的組合部分，用于就地手動緊急停車。

2、速關控制裝置

速關控制裝置是汽輪機保護系統和控制系統的集合。將原有系統中單一部件組合在一起。系統速關控制裝置可以實現的主要功能有：手動緊急停車、雙冗余電動聯鎖停車、危急保護裝置自動掛鉤等。

3、電液轉換器

電液轉換器接收來自電子調節器的4-20mA驅動信號，并將此信號轉換成二次油壓1.5-4.5bar，而二次油壓作為油動機錯油門的輸入信號，它能通過油動機調節汽輪機調節汽閥的開度，從而控制汽輪機的功率/轉速。

4、Wooward 505

Woodward 505數字式控制器可用于控制工業汽輪機、電網渦輪發電機、發電機或透平膨脹機。控制器由印刷電路板和外殼組成，通常鑲嵌在控制面板上。如圖2：

4.1 Woodward 505調速器概述

以微處理器為基礎的Woodward 505調速器適用于單執行機構或雙執行機構分程控制的汽輪機控制。Woodward 505調速器可現場編程組態，從而使單一的設計能適用于各種不同的控制場合，降低了制造成本和縮短了交貨周期。調速器采用菜單驅動軟件以引導現場工程師根據具體的發電機或機械驅動應用要求對調速器進行編程組態。Woodward 505調速器能設置成獨立單元或連同工廠的集散控制系統一起運行。

4.2 操作人員控制屏幕

Woodward 505是一種可以現場組態并且與操作人員控制屏幕為一體式的汽輪機調速器。綜合性的操作人員控制屏包括位于Woodward 505面板上的一個兩行（每行24字符顯示器）和一個30鍵的鍵盤，操作人員操作屏用于對Woodward 505進行編程組態在線程序調整和操作汽輪機系統。容易理解的提示以英文顯示的方式顯示在操作屏的兩行顯示器上，操作人員能在這同一個顯示器上查看實際值和給定值。

4.3 汽輪機控制參數

如果需要Woodward 505調速器可以與一個或兩個調節閥相連以控制一個參數并限制一個附加參數。通常控制參數是轉速或負荷，但是Woodward 505調速器能用于控制或限制；汽輪機的進汽壓力或流量、排汽壓力背壓或流量、第一級壓力、發電機的功率輸出或者其它與汽輪機相關的過程參數。

4.4 通信

Woodward 505調速器能夠通過兩個Modbus通信口直接與丙烯腈的DCS控制系統進行通信。這兩個通信口支持采用ASCⅡ或RTU Modbus傳輸協議的RS232、RS422或RS485通信。Woodward 505與集散控制系統之間的通信也能夠通過硬接線連接進行，因為所有的Woodward 505 PID給定值都能通過模擬輸入信號來控制而不會削弱接口分辨率和控制精度。

4.5 Woodward 505的使用

Woodward 505調速器具備兩種正常操作方式，編程方式和運行方式。編程方式針對汽輪機具體使用場合選擇調速器組態所需的各選項。一旦調速器組態完畢，通常不需再次使用編程方式，除非汽輪機的選項或運行條件有所改變。組態完畢后，運行方式用于汽輪機從啟動直至停機的操作。

4.6 附加特性

Woodward 505調速器具備如下附加特性：先出跳閘指示（共有5個跳閘輸入），避開臨界轉速（兩個轉速范圍），順序自動啟動（熱態啟動和冷態啟動），兩組轉速負荷動態特性，零轉速檢測，超速跳閘的峰值轉速指示和機組間的同步負荷分配與DSLC一起使用。

5、結語

本文以聚合物一廠丙烯腈車間空壓機組汽輪機調速系統為例簡要介紹了汽輪空壓機組調速系統的組成及調試，調速系統的正常穩定對化工廠安全可靠運行十分重要，不同主機廠家提供的調節系統也是不同的，在調試運行前要結合廠家提供的相關說明書和設備資料熟悉工藝流程，熟悉調節系統的組成，能對調節系統中各個組成部分的原理，結構，與其他部分的連接等有相當程度的了解，這樣在調試過程中遇到問題才懂得如何去分析和處理。

參考文獻

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（作者單位：中國石油大慶煉化公司）