调速器工作原理

数字调速器在乙烯装置中的应用(下 数字调速器在乙烯装置中的应用 下)
2008-7-30 16:42:00 来源：中国自动化网
3.1.2 控制模块的作用 在裂解气透平转速控制图中，调速器中各控制模块的作用如下： （1） 转速控制器模块： 转速控制器将由 MPU 来的转速测量信号与转速参考模块来的 转速参考信号相比较，经过 PID 运算产生一个输出信号给比例/限制器，经过比例/限 制器模块作用在 HP 阀和 LP 阀上。如果测量转速比转速参考值低，则转速控制器的 输出增加，通过比例/限制器模块开大 HP 阀和 LP 阀，增加透平进汽量，提高透平的 转速，反之亦然。 （2）抽汽控制器模块：在抽汽控制过程中，DCS 系统“AUTOMAN”点 PC1312 将透 平的 SS 进汽压力信号通过 AO 卡 4～20MA 送入调速器内， 在调速器中对此信号取反 后送入抽汽控制器模块。 抽汽控制器模块将经过取反的进汽压力信号与抽汽压力参考 信号相比较，经过 PID 运算产生一个输出信号给比例/限制器，经过比例/限制器的控 制后作用在 HP 阀和 LP 阀上。如果进汽压力降低，则经过取反的抽汽压力信号增大， 当这个经过取反的抽汽压力信号大于抽汽压力参考值时，这时抽汽控制器输出降低， 经过比例/限制器控制后将关小 HP 阀，开大 LP 阀，使进汽压力回升的同时也保持了 透平转速的稳定，反之亦然。 （3）比例/限制器：在 505E 调速器内比例/限制器的作用是阀门解耦，即按照一定的 比例关系合理地协调 HP 和 LP 阀的开度，以同时保证抽汽量和转速的稳定调节，保 持透平在规定的透平蒸汽图内运行。比例/限制器接收从转速控制器和抽汽控制器来 的输出信号，比例电路按希望的比例产生两个输出信号，一个控制 HP 阀，另一个控 制 LP 阀；限制电路将使这两个输出信号保持在透平蒸汽图的界线内。图 3 为透平蒸 汽图的一般示意： S=1 的竖线是最大功率限制器， HP＝1 的横线是最大 HP 流量限制 器；标注 P=0 至 P=1 的一组平行线确定了抽汽流量范围；LP=0 和 LP＝1 的（平行） 线确定了 LP 阀的范围（由关闭到打开）。这便是一台透平正常工作时的图形界限。 比例器电路通过解耦 HP 阀和 LP 阀的相互作用， 使透平的转速/负荷和抽汽压力/流量 维持在正常值。对于一个在正常操作范围内运行的透平，当需要增加转速/负荷时， 必须开大 HP 阀，允许更多的蒸汽进入透平，同时，LP 阀也必须开大，维持恒定的 抽汽量。在需要增加抽汽量时，可以关小 LP 阀，提供更多的抽汽流量，同时，要开 大 HP 阀以维持转速/负荷不变。 限制器电路限制透平的转速/负荷和抽汽压力/流量，以使透平保持在它的正常范围内 运行。如果转速/负荷和抽汽压力/流量的需求使透平达到运行极限，则限制器电路根 据预先选择的优先性(转速优先或抽汽优先），限制 HP 阀和 LP 阀的输出信号，以维 持透平转速/负荷或抽汽压力/流量不变。 （4）转速参考模块：转速参考模块提供调速器所要控制的透平转速设定值以及调速 器的升/降速的速率。在机组经过透平和压缩机的临界转速区时，转速参考模块将提 供一个较快的升速速率(速度快变率）使机组可以快速通过透平和压缩机的临界转速 区，以防止透平和压缩机因振动过大而损坏。同时，转速参考模块还可以接收由远程

控制模块来的转速参考信号，组成串级调节系统，在这里，此信号为 DCS 中压缩机 一段吸入罐压力 PC202 的调节输出。 必要时， DCS 上可以将 PC202 回路置成手动， 在 直接调整回路输出值，实现转速的远程手动给定。另外，还可以在 505E 面板上将远 程控制功能禁止后直接由键盘调整速度给定值。需要指出的是，调速器“启用远程控 制”功能是在转速达到 5057rpm 时由 5＃继电器输出直接送至 2＃触点输入来自动实现 的。 （5）HP 阀和 LP 阀斜面控制模块：HP 阀和 LP 阀斜面控制模块用来在透平启动和调 整抽汽过程中打开或关闭 HP 阀和 LP 阀。其中 HP 阀斜面控制模块的输出信号与比 例/限制器的输出信号一起经过一个低信号选择器的选择后去控制 HP 阀的开度， 这样 HP 阀斜面控制模块就可以对 HP 阀的最大开度起限制作用。LP 阀斜面控制模块的输 出与比例/限制器的输出经过一个高信号选择器选择后控制 LP 阀的开度，这样 LP 阀 斜面控制模块可以限制 LP 阀的最小开度。理论上讲，透平正常运行期间应该将 HP 斜面和 LP 斜面分别调整至 99.9％和 0％，但实际当中可以结合工艺条件而定。 （6）转速/抽汽优先模块：转速/抽汽优先模块用来决定当透平达到蒸汽平衡图限制的 界线时，转速和抽汽谁优先。 当我们选择好裂解气透平的控制模块后，505E 调速器根据选择的控制模块控制裂解 气透平的转速和进汽压力。当裂解气透平达额定控制转速后，远程控制功能会自动启 用，此时我们通过关闭 LP 阀斜面，使抽汽控制起作用，LP 阀关小，同时透平转速下 降，转速控制器将开大 HP 阀以保持透平转速不变。随 HP 阀的开大进汽压力将降低， 当进汽压力降到参考值以下时，抽汽控制器的输出将通过比例/限制器去关小 HP 阀， 开大 LP 阀，来保持进汽压力的稳定。这时，转速控制器和抽汽控制器通过比例/限制 器一起控制透平的 HP 阀和 LP 阀，保持透平转速和进汽压力的稳定。 3.2 丙烯机透平的转速控制 丙烯制冷压缩机透平 GBT501 同样使用 505E 调速器进行转速控制。该透平是由 3.3MPa 的高压蒸汽驱动，中间抽出 1．03MPa 的中压蒸汽，它有 1 个 HP 阀和 1 个 LP 阀。它和裂解气压缩机透平 GBT201 在控制上的主要区别是：其抽汽压力信号就 是透平 HP 段抽出的中压蒸汽压力， 因而不需要对抽汽压力输入信号取反， GBT201 而 则需要取反。丙烯压缩机透平的 505E 调速器的控制系统组成如下。 （1）TURBINE START(透平启动）： 自动启动。打开 T&T 阀后，按 RUN 键，调速器自动全开 LP 阀，并逐渐打开 HP 阀 直到调速器开始控制透平转速。 （2）SPEED CONTROL（转速控制）： 两个 MPU，轮齿数为 60，MPU 齿比 1：1，执行机构信号为 4～20mA。 （3）SPEED REFERENCE（转速参考）： 设定最大转速参考 8190rpm，超速跳闸转速 7700rpm，最大控制转速 7350rpm,最小转 速参考 5950rpm，速度慢变率 5rpm/sec，速度快变率 20rpm/sec。 （4）EXTRACTION CONTROL（抽汽控制）： 给出抽汽数据（设定蒸汽图范围），选择转速控制优先，设定最小抽汽压力输入值为 0(4mA），最大抽汽压力输入值为 2000(20mA）。 （5）CONTACT INPUTS（触点输入）：