1、汽轮机电调系统的组成和应用汽轮机电调系统的组成和应用目录目录l机组调节系统简介l电气接线图介绍lWoodward505介绍电调装置电调装置l505 调速器面板正面面板背面端子图lVOITH 阀-电液转换器VOITH 阀油口505端子图端子图电气原理接线图电气原理接线图l接线说明l电源接线l模拟量输入/输出l开关量输入/输出l电液转换器接线l通讯接线03-B Woodward505介绍介绍 505/505E是以微处理器为基础的调速器，适用于单执行机构或双执行机构的汽轮机控制。调速器采用菜单驱动软件以引导现场工程师根据具体的发电机或机械驱动应用要求对调速器进行编程组态。本说明主要介绍调速器的工作原
2、理、系统构成、面板操作。由于英文版手册存在不断增加和更改内容等方面的因素，使用woodward 505/505E时，还请参考随调速器提供的woodward正式英文版手册。一一. 505/505E的工作原理及系统介绍的工作原理及系统介绍 505/505E电子调节器比一般液压系统控制精度高，自动化水平大大提高，热电负荷自整性也高，它能实现升速（手动或自动），配合电气并网，负荷控制（阀位控制或功频控制），抽汽热负荷控制及其它辅助控制，并与DCS通讯，控制参数在线调整和超速保护功能等。能使汽轮机适应各种工况并长期安全运行。1.1基本原理基本原理 并网前在升速过程中，转速闭环为无差控制，505/505E
3、控制器将测量的机组实际和给定转速的偏差信号经软件分析处理及PID运算后输出标准电流信号给电液转换器，电液转换器接受调节器输出的标准电流信号，输出与输入电流信号相对应的调节信号油压。调节信号油压经液压伺服机构放大，控制油动机活塞移动，通过调节杠杆，改变调节汽阀的开度，调节汽轮机高压段、低压段的进汽量。从而减少转速偏差，达到转速无差控制，当转速达到3000r/min，机组可根据需要定速运行，此时505/505E可接受自动准同期装置发出的或运行人员手动操作指令，调整机组实现同步，以便并网。 1.1基本原理基本原理 机组并网后，如果采用功率闭环控制，可根据需要决定505/505E使机组立即带上初负荷，
4、DEH实测机组功率和机组转速作为反馈信号，转速偏差作为一次调频信号对给定功率进行修正，功率给定与功率反馈比较后，经PID运算和功率放大后，通过电液转换器和油动机控制调节阀门开度来消除偏差信号，对机组功率实现无差调节，若功率不反馈，则以阀位控制方式运行，即通过增加转速设定，开大调节汽阀，增加进汽量达到增加负荷的目的。在甩负荷时，505/505E自动将负荷调节切换到转速调节方式。机组容量较小时建议可不采用功率闭环控制。1.2 505/505E系统构成系统构成 505/505E是基于32位微处理器控制用的数字控制器。它集现场组态控制和操作盘于一体。操作盘包括一个两行（24个字符）显示，一个有30个操
5、作键的面板，操作盘用来组态505/505E，在线调整参数和操作汽轮机起停及运行。通过操作面板上的两行液晶屏可观察控制参数的实际值和设定值。 1.2.1控制回路控制回路 505/505E控制器内有三个相互独立的控制器通道：转速/负荷控制PID回路、辅助控制PID回路、抽汽控制PID回路。前两者通过低选输出，另外有一个PID控制回路可串接在转速控制回路上用于串级控制。其通讯接口有三种。控制器有三种操作模式：程序模式、运行模式和服务模式，程序模式用于组态控制器的功能以适合具体的控制要求，程序模式一旦组态后不再改变，直至需要改变控制功能时。运行模式主要用于操作汽轮机启动正常运行至停机整个控制过程。服务
6、模式可以在运行状态修改参数，根据具体汽轮机控制需要通过编程组态于相应的系统。1.2.2 输入及输出输入及输出 l本系统控制器有两个控制回路输出4-20mA,负载能力为360ohm,同时可以加颤振电流为0-10mA；505/505E控制器有两个转速传感器输入，其信号输入为高选；l模拟量输入为4-20mA，有六个通道可用于组态满足具体使用，输入阻抗为200ohm。可用于功率及主汽压输入，由于只有一个通道是隔离的，当采用其余通道输入时需考虑信号隔离问题。l模拟量输出为4-20mA，有六个通道可用于组态满足具体使用，负载能力为600ohm。可用于输出某一变量，例如转速用于显示等。1.2.2 输入及输出
7、输入及输出l接点输入为干接点，共有16个，其中4个指定用于：停机（机组正常要求常闭），外部复位（闭合短脉冲信号），转速升高（闭合短脉冲信号），转速降低（闭合短脉冲信号）。其余接点可组态使用，用于并网运行汽轮机的控制系统必须组态两个用于发电机出口油开关触点及并大网油开关触点，这两个触点直接由油开关辅助触点引出（机组并网正常要求常闭），另外也可组态外部停机（闭合短脉冲信号），投入解除抽汽控制（投入时为常闭，解除时为常开），外部运行（闭合短脉冲信号），抽汽升高（闭合短脉冲信号），抽汽降低（闭合短脉冲信号）。l继电器输出容量为28VDC，1A，共有八个继电器，其中两个用于指定为停机及报警，停机继电器正
8、常带电，停机时不带电，另外抽汽机组可组态抽汽投入状态继电器，其余继电器可组态所需功能，同样也可组态停机。1.2.3 控制系统用输入测量元件控制系统用输入测量元件l主要有测速元件、测功及测压元件。l测速元件可以用磁电式或电涡流式测速头，本系统采用磁电式传感器。磁电式传感器内装永久磁钢，在其端面磁头处形成磁场，一旦该处磁阻发生变化，传感器内部线圈能感应输出响应的交流电压信号。在旋转体上安装导磁体发讯齿轮，齿轮模数大于2，传感器可安装在径向。传感器端面距齿轮顶1mm左右，距离较小则感应出较大的输出信号，传感器输出为双芯屏蔽线，其屏蔽线与双芯线中任一根相并联后再连接至505/505E转速测量通道“-”
9、端。l测压元件采用常规电容式两线制压力变送器，压力变送器供电可以外部供电或控制器本身供电，由于505/505E控制器的模拟量输入通道只有一路是隔离的，当压力输入采用不隔离通道时，必须考虑输入隔离问题，否则须用505/505E本身供电（通过505E内部跳线），建议采用外供电方式。l测功元件采用发电机功率变送器。1.3 505/505E的系统介绍的系统介绍 l汽轮机采用由数字电液控制系统实现的控制方式，并网前对汽轮机进行转速控制，在并网后对汽轮机进行负荷控制。l505/505E系统的基本自动控制功能是汽轮机的转速控制和负荷（热电负荷）控制功能。负荷控制是通过提高转速设定完成的，同时它也具有其它辅助
10、功能。1.3.1启动升速及转速控制和保护启动升速及转速控制和保护 l可以选择自动，手动，半自动三种启动方式之一，这三种方式的切换只有在停机后在控制器程序组态中改变来实现，本系统一般常采用前两种方式。l在505/505E控制下可进行电超速保护试验，机械超速保护试验。具有超速保护(109%)功能。1.3.2 同步及自动初负荷控制同步及自动初负荷控制 机组定速后，可由运行人员通过手动或“自动准同期”装置发出的转速增减信号调整机组转速以便并网。机组并网后，505/505E立即自动使机组带上一定的初负荷以防止机组逆功率运行，当不采用功频控制时控制器将不设初负荷。1.3.3 负荷控制及甩负荷负荷控制及甩负
11、荷 l505/505E系统能在汽轮发电机并入电网后可根据运行情况或电厂运行规程，运行人员通过操作控制器转速设定控制汽轮发电机从带初始负荷直到带满负荷，并应能根据电网要求，参与一次调频。l系统具有开环和闭环两种控制方式去改变或维持汽轮发电机的负荷。l开环控制根据转速给定值及频差信号确定阀门的开度指令。该种方式及阀位控制方式。l闭环控制则以汽轮发电机的实发功率作为反馈信号进行负荷自动调节。该种方式即为功频控制方式。l负荷控制可以通过在并网后增加或减少转速设定来实现。l当机组甩负荷时控制器切换到转速控制方式并切除功率和抽汽控制。维持汽轮机在同步转速（2950r/min）下空转，以便汽机能迅速重新并网
12、。1.3.4 操作及通讯操作及通讯 l所有控制指令可以通过控制器本身键盘、触点、遥控或通讯方式。控制器配备有RS-232、RS422、RS485三种通讯接口供用户选择与DCS通讯。通讯协议采用MODBUS协议。例如转速设定升降可以通过505E面板ADJ键调节，也可以通过505E外部转速升降触点控制。l硬接线开关量采用干接点，模拟量采用4-20mA。l所有控制指令可以通过控制器本身键盘，遥控或通讯方式输入。操作面板操作面板1.3.5 键盘和显示器介绍键盘和显示器介绍 l面板功能键介绍：505/505E控制器面板由30个操作键和24个字符LED液晶显示屏组成，LED液晶显示屏可显示505/505E
13、控制器在控制汽轮机过程中的所有信息，操作键可完成控制汽轮机的所有操作。功能键描述：功能键描述：lSCROLL: 键盘中央的大菱形键，在其四个角上带有箭头。 ， （左右翻动）使编程或运行方式下的功能块显示左移或右移。 ，（上下翻动）使编程或运行方式下的功能块显示上下移动。 lSELECT: 选择键用于显示器上行或下行变量的选择控制。符号用于指出哪一行（变量）能通过调整键来进行调整。只有当上、下行都为可调整变量（动 态、阀门标定方式）时，SELECT键和符号才起作用。当显示器只显示一个变量时，SELECT键和符号的位置将不起作用。 功能键描述：功能键描述：ADJ: 调整键 在运行方式中，“”增大可
14、调参数，“”减小可调参数。PRGM: 编程键 当调速器处于停机状态时，用该键选择编程方式。在运行方式中，该键用于选择程序监视方式。在程序监视方式中，能浏览所编制的程序但不能改变。RUN: 运行键 从（CONTROLLING PARAMETR /PUSH RUN or PRGM）状态触发汽机运行即启动指令。功能键描述：功能键描述：STOP: 停机键 一旦给予确认，触发汽轮机控制停机（运行方式），能够通过服务方式设定值（在“键选择”下）来取消“STOP” 指令。RESET: 复位键 对运行方式的报警和停机作复位/清除。在停机后按该键还使调速器返回到（CONTROLLING PARAMETR /PU
15、SH RUN or PRGM）状态。ALARM(F1): 报警键 当键的LED指示灯发亮时显示任何报警原因（最后/最新报警）。按下翻箭头（菱形键）显示另外的报警。功能键描述功能键描述:OVERSPEED TEST ENABLE(F2) 超速试验投入键 允许转速基准高于最高控制转速给定值以进行电子或机械超速跳闸试验。 F3(功能键)： 可编程功能键，用于可编程控制功能的投入或退出。F4(功能键)： 可编程功能键，用于可编程控制功能的投入或退出。功能键描述功能键描述:0/NO: 输入0/NO或退出。1/YES: 输入1/YES或投入。2/ACTR（执行机构）： 输入2或显示执行机构位置（运行方式）
16、。功能键描述功能键描述:3/CONT(控制参数)： 输入3或显示控制参数（运行方式），按“下翻箭头”键显示调速器的最后一次跳闸原因，达到的最高转速和就地/远程状态（如果使用的话）。4/CAS(串级)： 输入4或显示串级控制信息（运行方式）。5/RMT(远程)： 输入5或显示远程转速给定值控制信息（运行方式）。功能键描述功能键描述:6/LMTR(阀位限制器)： 输入6或显示阀位限制器信息。7/SPEED： 输入7或显示转速控制信息（运行方式）。 8/AUX(辅助)： 输入8或显示辅助控制信息（运行方式）。9/KW（负荷）： 输入9或显示KW/负荷或第一级压力信息（运行方式）。功能键描述功能键描述
17、:CLEAR：清除键 清除编程状态和运行状态下的输入值和使调速器退出现有方式。ENTER：回车键 在编程方式下输入一个新值，在运行方式下允许输入具体的给定值。功能键描述功能键描述:DYNAMICS(+/_): 动态参数键 在运行方式下访问控制执行机构位置的参数动态设定值。能够通过服务方式设定值（在“键选择”下）来禁止动态调整。该键还可改变所输入值的符号。./（EXT/ADM）: 抽汽/补汽 给键盘输入的数值加上小数点或显示抽汽补汽信息（运行方式）。EMERGENCY SHUTDOWN BUTTON: 紧急停机按纽壳体面板上的大红色八角按纽。这是调速器的紧急停机按纽。二二. 汽轮机的启动汽轮机的
18、启动 l执行器的标定l汽轮机的启动方式l顺序自动启动l转速PID运行方式l超速试验 l机组带电负荷 l停机 2.1 执行器的标定执行器的标定 在汽轮机第一次运行前或可能影响执行机构或阀门维修后应按下述步骤进行阀门的标定以确保调速器的标定与汽轮机调节阀一致。步骤如下：1.在标定过程中，紧急停机触点输入必须闭合或跨接。2.执行系统RESET指令。（按“RESET”键）3.按调速器面板上的“Emergency Shutdown(紧急停机)”按纽。4.按“ACT”键，然后按下翻键直到出现“Stroke Actuatou dsbled ,Steam Must be off”(确认主汽门已经切断了汽轮机的
19、汽源)2.1 执行器的标定执行器的标定5.按“YES”键（屏幕显示“Stroke to Min-Enabled, Mincurr Adjust *20.000”）6. 按“YES”键进入该方式或下翻箭头键转入所需的方式。6.a Stroke to Min-Enabld, Min Curr Adjust *xxx.xx按YES键迫使执行机构输出至下限值。按上升或下降键来改变0%执行机构行程时的电流值。6.b Stroke to Max-Enabld, Max Curr Adjust *xxx.xx按YES键迫使执行机构输出至上限值。按上升或下降键来改变100%执行机构行程时的电流值。6.c Ma
20、nually Adjust - Enabld, Stroke Valve xxx.xx在该屏幕显示下按上升、下降键将以5% /秒的速率在0-100%之间改变阀门的输出电流。2.1 执行器的标定执行器的标定7.当标定结束时，505/505E所显示的0-100%阀门位置必须等于0-100%的实际阀门行程。8.按二次CLEAR键来保存更改值并退出标定方式。2.2汽轮机的启动方式汽轮机的启动方式 505/505E有三种可供选择的汽轮机启动方式：手动、半自动或自动。这三种启动方式在程序模式下选择，更改启动方式只能在停机后进入程序模式才能进行。2.2.1 手动启动方式手动启动方式 当组态了手动启动方式时，
21、采用下列启动操作程序：1.确认汽轮机已进入准启动阶段。（启动前的准备参考“安装使用说明书”）2.发一复位（RESET）指令(使所有报警和停机状态复位)。3.关闭电动隔离门及其旁通阀门，然后全开主汽门。4.发出运行（RUN）指令。l这时，调速器将以“阀位限制器速率（Valve Limiter RATE）”开启调节阀至其最大位置。l转速给定值以“至最低转速速率（Rate To Min Rate）”从零变化至最低控制转速。2.2.1 手动启动方式手动启动方式5.以可控速率开启主汽门前旁通阀门。 当汽轮机转速升高至最低控制转速时，调速器的转速PID通过控制调节阀的开度来控制汽轮机的转速。6.将电动隔离
22、门开启至100%开度。转速维持在最低控制转速下直到操作人员进行操作，如果组态了“顺序自动启动” 则就由顺序自动启动程序开始控制。 2.2.2 半自动启动方式半自动启动方式 当组态了半自动启动方式时，采用下列启动操作程序：1.确认汽轮机已进入准启动阶段。（启动前的准备参考“安装使用说明书”）2.发一复位（RESET）指令(使所有报警和停机状态复位)。 3.打开主汽门（确认汽轮机没有加速）。2.2.2 半自动启动方式半自动启动方式4.发“RUN” 指令。 此时，转速给定值以“至最低转速速率（Rate To Min Rate）”从零变化至最低控制转速给定值。5.以控制的速率提升调速器的阀位限制器。
23、当汽轮机转速升高至最低控制转速时，调速器的转速PID通过控制调节阀的开度来控制汽轮机的转速。6.将阀位限制器提升至100%开度。 转速维持在最低控制转速下直到操作人员进行操作，如果组态了“顺序自动启动” 则就由顺序自动启动程序开始控制。 2.2.3 自动启动方式自动启动方式 当组态了自动启动方式时，采用下列启动操作程序：1.确认汽轮机已进入准启动阶段。（启动前的准备参考“安装使用说明书”）2.发一复位（RESET）指令(使所有报警和停机状态复位)。3. 打开主汽门（确认汽轮机没有加速）。2.2.3 自动启动方式自动启动方式4.发“RUN” 指令。调速器将以“阀位限制器速率”开启调节阀至最大位置
24、。转速给定值以“至最低转速速率”升高至最低控制转速。当汽轮机转速升高且与转速给定值一致时，调速器的转速PID通过控制调节阀的开度来控制汽轮机转速。转速维持在最低控制转速下直到操作人员进行操作，如果组态了“顺序自动启动” 则就由顺序自动启动程序开始控制。 2.3 顺序自动启动顺序自动启动 l该功能不同于“自动启动方式（AUTOMATIC START MODE）”。顺序自动启动能够与三种启动方式中的任意一种一起使用。l 采用这一功能，发出“RUN” 指令后顺序自动启动程序就将转速给定值升至低暖机转速设定值，并在该设定值下保持一段时间。再将转速给定值升至高暖机转速设定值，同样在该设定值下保持一段时间
25、。然后将转速给定值升至额定转速设定值。热态启动和冷态启动的所有升速率和保持时间都是可编程的。利用跳闸后的停机时间计时器来确定热态启动和冷态启动的不同控制。当执行停机指令且汽轮机转速降至低于暖机转速设定值时开始计时。 2.3 顺序自动启动顺序自动启动l采用顺序自动启动程序，如果在发出“RUN”指令时，系统的停机时间处于所设定的“热态启动”和“冷态启动”时间之间，调速器将在热态启动和冷态启动参数之间进行内插计算以确定启动升速率和保持时间。l 随时都能从键盘，触点输入或通过Modbus暂停执行顺序自动启动程序。可以通过暂停指令，转速给定值提升或降低指令来暂停执行顺序自动启动程序，也可以从键盘或Mod
26、bus通信直接输入转速给定值来暂停执行顺序自动启动程序。三个指令源中任意一个最后发出的指令将决定了程序的运行方式。不过，停机状态将使该功能退出执行，只有在执行启动后才能要求重新投入该功能。2.4转速转速PID运行方式运行方式 转速PID根据组态和系统条件，按下列方式之一进行运行：1.转速控制2.频率控制3.机组负荷控制 当组态为非发电机运用时，转速PID始终以转速控制方式运行。而当组态为发电机运用时，发电机和电网断路器的状态决定了转速PID的运行方式。2.4.1 转速控制转速控制 l发电机断路器触点断开时，转速PID以转速控制方式运行，转速PID将汽轮机控制在恒定的转速或频率下而与其实际负荷无
27、关。 2.4.2 频率控制频率控制 l发电机断路器触点闭合而电网断路器触点断开时，转速PID以频率控制方式运行，机组将运行于恒定转速或频率下而与其实际负荷无关，当断路器的状态使转速PID切换到频率控制时，转速给定值立即跃阶变化至选择频率控制前最后一次检测到的转速。如果最后一次检测到的转速不同于“额定转速给定值”， 转速给定值将以1转/秒的缺省速率变化至“额定转速给定值”。 2.4.3 机组负荷控制机组负荷控制 l当发电机和电网的断路器都闭合时，转速PID以机组负荷控制方式运行。在电网中并列运行时，给定值高于额定转速就能使负荷从0增加到100%。机组的负荷被转换成额定转速的百分比。不等率% X
28、发电机负荷 X 额定转速=给定值变化 例如： 5% X 100% X 3000 = 150rpml这说明：当机组在电网中并列运行时，转速给定值能从3000rpm调整至3150 rpm使机组负荷从零增加到100%。2.5 超速试验超速试验 当机组无论按哪种方式启动，并按事先组态好的顺序自动启动程序稳定在额定转速时，就可以进行汽轮机的超速试验。超速试验的步骤如下：1.将转速给定值提升至调速器上限转速设定值。2.为了记录本次超速试验时所达到的最高转速值，必要的话，请清除掉“Highest Speed Reached”值。清除时按OSPD键，下翻至显示屏2，按YES键。注意：该值也能在控制（CONT）
29、键下清除或读出。2.5 超速试验超速试验3. 试验时同时按OSPD键和Ajdust Up键提升转速给定值。转速给定值升高至高于调速器上限转速设定值时，OSPD键中的投入超速试验LED将亮起。如果此时释放OSPD键，转速给定值将返回到调速器上限转速设定值。4. 一旦汽轮机转速达到调速器的内部OVERSPEED TRIP LEVEL设定值，OSPD的LED就闪烁且屏幕闪烁显示“SpeedTrip”信息。 5. 如果在超速试验LED闪烁时释放OSPD键，机组将因超速而跳闸。6. 如果进行机械超速试验，则不要释放OSPD键且继续调整转速给定值就能使其达到超速试验极限值，超速试验LED将以较快的频率闪烁，表示已达到最大转速给定值，机组应已由外部跳闸装置跳闸。2.6 机组带电负荷机组带电负荷 l505/505E接收到发电机断路器触点和电网断路器触点闭合信号后即可带电负荷。此时，调整转速设定点值，如果转速不等率设置为5%，那么，当转速设定点值从3000 Rpm上升至3150Rpm时， 机组就能从0 带满100%电负荷。 2.7 停机停机 l可以通过“CONT”键控制机组自动停机。也能采用手动方式，按一定的速率降负荷，负荷减到零，得到“解列”信号后，打闸关闭主汽门和调节汽阀。 本章总结本章总结l本章重点介绍了电调系统的组成和操作l请结合现场,熟悉电调系统的操作
