Woodward505调速器工作原理分析

Woodward 505调速器工作原理

一Woodward 505调速器工作原理

（一）Woodward 505 调速器电路（气）工作原理

我厂50万吨连续重整C1201（汽轮机）Woodward5 05调速器的工作原理如图１。

Woodward 505 调速器由电子调速电路﹑就地控制盘﹑转速磁性检测探头和调速器电液控制机构四部分组成，它与汽轮机负荷（出口流量）调节器构成串级调节系统，它与汽轮机负荷（出口流量）调节器构成串级调节系统，主调节器为组态在DCS中的汽轮机负荷（出口流量）PID 调节模块，主参数为出口流量，副调节器为Woodward 505调速器，副参数为汽轮机转速，汽轮机出口流量作为505调速器的设定值SP，在505 调速器内部的转速控制PID模块中，出口流量SP与转速测量值N 进行比较，产生偏差，放大后去控制调速器电液控制机构调节转速，从而实现对汽轮机负荷（出口流量）的调节。

Woodward5 05调速器还可进行就地控制，实现机组异常状态下的自保联锁（ESD）。1 概述

Woodward 505 调速器是美国著名的以微处理为基础的电子调速系统，专用于控制单或双（分程）汽轮机调速执行器（抽汽式蒸汽汽轮机则要使用505E 型）及各种发电机的调速。505 调速器为现场可编程式调节器，在很多不同的应用条件下，它可以只需进行简单的编程和组态即可实现多种调速控制方案，它内部的控制和驱动软件以菜单的形式固化，利用这些菜单（见附录一

Woodward 505调速器程序卡）可以很方便地对特定的以蒸汽﹑水﹑燃气等为动力的发电机或机械驱动设备进行编程组态后，控制其转速。

505 调速器可进行独立组态，用某种方案控制汽轮机转速；也可以与装置DCS 联

合使用来实现汽轮机调速。

2Woodward 505 调速器特点

（１）直观和友好的控制面板

505 调速器为一现场组态蒸汽汽轮机控制系统，其操作控制面板与之集成在一起，在505 前部面板上，带有两行显示器（单行24 字）和一个带有30 个控制键的综合操作控制面板（OCP），使用时，只要简单地按面板显示器上的操作提示信息进行操作，就可以实现505 调速器的组态、在线程序调试和对汽轮机的正常操作，操作员也能从屏幕上观察到实际测量数据和设定值。

（２）汽轮机控制参数

505 调速器同时可以控制两个参数据，即控制其中一个主要参数并限制另一参数（如需要）。一般来说，主要控制参数为速度（或负荷），而通过505 可以控制和进行限制的参数有：汽轮机入口压力或流量、出口压力（背压）和流量、发电机输出功率、装置输入和输出电平、压缩机入口和出口压力和流量，装置工厂的用电频率、工艺温度、或任何其它与蒸汽汽轮机有关的操作参数等等。

（３）通讯

505调速器通过两个MODBU通S讯口，可以直接与装置DCS和CRT控制面板进行通讯，其通讯口支持并使用ASⅡ或RTUM ODBU传S 输协议的RS-232、RS-422、或RS-485进行通讯，而且505的PID参数均可以通过模拟信号进行控制, 所以其分辨率和控制均不会受影响。

（４）可靠的机组启动及自保联锁等功能

505 调速器还具有机组启动及自保联锁等功能: 自动启动顺序（热和冷启动）、临转速躲避（高低临界转速）、两速度（负荷）动态特征、超速跳闸时的最大转速显示、优先跳闸停机和显示（共5个跳闸输入）、和各单元同步均分负载（通过DSLC），可以实现机组在故障状态下自保。

（５）505 调速器的使用

505 调速器有两个正常的操作模式: 编程模式和运行模式。编程模式用于对调速器进行组态，一旦调速器的控制组态完成，则不再使用编程模式，除

非使用的汽压机或操作要求发生了变化须再次重新组态。组态完成后，可使用运行模式对汽轮机进行控制（从开机到停机的全过程）。此外，505 调速器还可使用维护模式进行在线调节。

3Woodward 505 调速器的输入和输出信号

１）Woodward 505 调速器控制输入信号有：

Ａ，2个转速输入, 根据使用的探头是MPU磁（传感器）还是接近探头，进行跳线组态后输入。

Ｂ，６个可编程模拟量输入，这些模拟量输入可为任何一种：辅助输入、远程辅助设定、串级输入、远程串级设定、功率（负载-kw）输入、远程速度设定、同步、均分负载、同步和均分负载、及第一级压力。其中第六个模拟输入通道使用了隔离电路，它必须用于使用内部电源的信号（非隔离）。

Ｃ，16 个触点输入。其中四个专门用于停机、复位、提高转速设定值、和降低转速设定值，如果调速器用于发电机组，则还有另外二个专门用于发电机断路器和公用工程排解器的触点输入，其只有10 个触点输入可供系统进行组态；如果不是用于发电机，则共有12 个触点输入可供系统进行组态。

（２）Woodward 505 调速器的控制输出信号：

505 调速器的控制输出包括:

Ａ，两个执行输出，其中第２个执行器输出，如果不作为执行器输出时，它可用于数据显示读数。

Ｂ，6个4-20mA输出，用于各种测量和记录仪表。

Ｃ，8个C型继电器触点输出，其中６个可进行系统组态，两个专门用于停机﹑报警显示和触点输出。

（３）控制器接口

配置两个串行MODBU通S讯接口,采用ASCⅡ或RTU协议,RS-232、RS-422或RS-485 通讯标准。

4Woodward 505 调速器电路（气）控制原理

见图２，为我厂50 万吨连续重整C1201（汽轮机）Woodward 505调速器电路（气）控制原理图

505 调速器以微处理为基础的电子调速部分，主要由四部分组成：

（１）两个独立控制的模块通道：即转速／负载控制模块和辅助控制模块；（２）阀门限位控制模块；

（３）机组启动及自保联锁停机模块。

转速／负载控制模块和辅助控制模块的输出信号和阀门限位控制模块的输出信号互为低选（LSS），LSS 后的输出信号去控制现场电液执行机构动

作，从而调节汽轮机转速的大小．

此外，根据工艺控制需要，转速/ 负载控制部分还可以实现串级控制，其内部的串级控制PID模块的输出可作为转速控制PID 模块的设定值，也就是说转速控制的设定值由内部串级控制PID 模块的输出直接改变，从而实现内部转速串级控制。

辅助控制器还可单独作为一个控制通道或作为一个限位通道使用。505调速器的其它功能还有频率控制、同步负载均分（带DSLC），临界转速躲避、暖机／额定控制和自动顺序。505 调速器使用两个串行通讯接口（MODBUS 协议）对汽轮机进行监测和控制。

（１）转速控制模块

转速的控制模块主要由探头信号转换电路﹑PID 控制放大电路﹑转速设定电路﹑偏差逻辑电路等组成，转速控制模块接收来自现场汽轮机本体上一个或两个磁性传感器或接近探头的转速信号后，经过探头信号转换电路，转换后的转速探头信号送到PID（比例，积分、微分）控制放大电路，在PID 控制放大电路中，这一信号与来自转速设定电路的转速设定值进行比较，产生偏差，经PID 控制放大电路放大后，产生一个输出信号与阀门限位控制模块的输出信号进行低选（LSS），LSS 后的输出信号去控制现场电液执行机构动作，从而调节汽轮机转速的大小，直至转速探头信号与转速设定值相等为止，即偏差为零，此时执行机构处于平衡状态，相对稳定。

由图可知，转速设定值的确定包括零界转速躲避﹑远程转速设定﹑串级转速设定﹑频率控制设定等电路，在控制面板的键盘、远程触点输入或通讯线路上输入“增大”或“降低”命令，可改变转速的设定值，该设值还可