505E汽机调速系统操作规程.docx

1、505E汽机调速系统操作规程 热电有限公司505E使用规程1、 前言：我司2机C15-4.9/0.981-3型抽汽式汽轮机调速系统采用美国Woodward公司的505E调速器和南京大川的DSPC阀位控制器，以及上海上海科星生产的动圈式电液转换器。其基本参数如下：1）、汽机额定转速：3000r/min（505E超速试验极限值：3360r/min，505E超速跳闸转速：3270r/min）2）、额定负荷：15MW（最大负荷：18MW）3）、高压油动机行程：155mm4）、中压油动机行程：100mm5）、抽汽压力设定范围：716kg/cm26）、电液驱动器供油压力额定值：3.5MPa2、505E的使

2、用505E控制器具有两种正常操作方式：21编程方式：针对汽轮机具体使用场合选择控制器组态所需的各选项。一旦控制器组态完毕，通常就不再使用编程方式，除非汽轮机的选项或运行条件有所改变。 汽轮机在运行中不能对所组态的程序进行更改或修正，但可以访问编程方式以监视所有设置值。这样就减小了对系统引起阶跃干扰的可能性。在运行方式下监视或浏览组态程序，只要按“PRGM”键，再根据需要左右或上下翻动即可。如果按错了键，将返回到上次的显示屏幕或所按键的显示屏幕。进入编程方式的方法（要求在进入编程方式前，先填写好505E编程方式工作卡后，再按此卡逐步核对或修改组态），见图21。22运行方式：用于汽轮机从启动直至停

3、机的操作。（运行中还可利用“服务方式”在线对部分组态参数进行调整）。运行中进入“范围方式”的方法，见图22。3、505E的控制原理 505E控制器采用了数字式信号低选（LSS）总线使三个信号中的最小信号去控制汽轮机的调解阀。这三个控制调解阀位置的信号分别为：转速PID输出；可编程辅助PID输出和阀位限制器输出。LSS总线的输出直接设定了执行机构输出的电流。31自动启动方式： 505E控制器组态成采用顺序自动启动操作方式时，该功能逻辑使505E控制器能完成从零转速到额定转速得完整得系统启动过程。采用这一功能，汽轮机得启动升速率和暖机转速得保持时间取决于机组停机时间得长短。该功能通过“RUN”指令

4、启动。 当505E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，再将转速给定值升高至高暖机转速设定值，同样在该设定值下保持一段时间，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升速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低于“低暖机转速”设定值时开始计时。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，控制器将在热态和冷态启动参数之间进行内查计算以确定启动升速率和保持时间。311发一复位（RESET）指令（使所有

5、报警和停机状态复位）312发一运行（RUN）指令注：当控制器显示屏给出“SHUTDOWN CONTROL? Y/N”（关闭控制器？是/否）的提示时，输入“Yes”将使所有的电流输出变为零，并释放所有的继电器；输入“NO”将取消停机。 505E控制器将以“阀位限制器速率”开启调解阀至最大值 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设定值一致时，505E控制器的转速PID通过控制调解阀的开度来控制汽轮机的转速。 转速维持在最低控制转速下直到操作人员进行操作。在组态了“顺序自动启动”则就由顺序自动启动程序开始控制。 注：“限制器最大极限值”，“阀位限制器速率”和“至

6、最低转速速率”的设定值都可以在服务方式中进行调整。同时，能通过发出阀位限制器“升”或“降”指令，或者紧急停机指令来随时取消自动启动程序的执行。 同时，在“顺序自动启动”程序在执行过程中，随时可以进行暂停（在键盘上执行转速给定值提升或降低指令来暂停顺序自动启动程序）。如果程序被暂停时计时器已经开始计时，则计时器继续计时，当发出“继续（Continue）”指令时将继续执行顺序自动启动程序。（如果暖机转速保持时间还剩15分钟且发出暂停指令，10分钟后再发一继续指令，顺序自动启动程序将在保持时间的剩余时间内，即5分钟，使转速维持在暖机转速下）。 停机状态将使该功能（顺序自动启动程序）退出执行，只有在执

7、行启动后才能要求重新投入该功能。如果机组启动后转速高于低暖机转速设定值，程序将开始暂停执行，并显示“time wait”提示信息，暂停后必须发一“继续”指令才能使程序继续执行。32避开临界转速为在启动过程中避开汽轮机的临界转速，505E的组态中设置了临界转速的范围。转速给定值不能停留在临界转速的范围内。如果转速在临界转速范围内时触发提升/降低转速给定值指令，转速给定值将升高或降低至（取决于提升或降低指令）临界转速范围的边界处。由于降低转速给定值指令优先于提升给定值指令，因此，当提升转速通过临界转速范围时触发了降低给定值指令，则使给定值变化方向改变，并回到临界转速范围的下限。如果在临界转速范围内

8、触发降低转速给定值指令，那么只有在汽轮机的转速回到临界转速范围的下限后才能执行其它指令。在所设置的临界转速范围内不能直接输入转速给定值（使用ENTER键），如果这样的做话，505E面板上的显示器将显示出错信息。同时，在启动过程中，如果转速PID不能在计算时间内使机组加速通过所设置的临界转速范围，就会触发“Stusk in Critical”（停留在临界转速范围内）的报警，并使转速给定值立即回到“暖机转速”。“计算时间”通常是应加速通过临界转速范围时间的5倍（取决于“临界转速速率”设定值）。如果经常发生“停留在临界转速范围”报警，可能是“临界转速速率”设置得太快而使汽轮机无法快速响应所致。33转

9、速控制505E通过二个无源转速探头（或通过跳线组态采用二个有源探头）来检测汽轮机的转速，设置“速比”和“齿数”使505E控制器能计算出实际的汽轮机转速。转速PID（比例、积分、微分控制放大器）将该信号与其给定值比较并给调解阀执行机构发出输出信号（通过信号低选总线）。转速PID根据组态和系统条件，按下列方式之一继续运行：331转速控制：转速PID将汽轮机控制在恒定的转速（频率）下而与实际负荷（最大到机组的满负荷）无关。332频率控制：当发电机断路器闭合而电网断路器断开时，转速PID以频率控制方式运行，机组将运行于恒定转速（频率）而与实际负荷（最大到机组的满负荷）无关。当断路器的状态使转速PID切

10、换到频率控制时，转速给定值立即阶越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”（同步转速），转速给定值将以1RPM/S的缺省速率（可在服务方式中调整）变化至“额定转速给定值”。在频率控制中，可按需要通过升/降转速给定值指令来改变转速给定值以便于手动同步闭合电网断路器使机组并入一个无穷大的电网（并网操作）。333机组负荷控制（有差） 汽轮机调节汽阀阀位（505E LSS输出值）控制 发电机负荷控制（功率闭环控制）由于我厂组态为发电机应用，故发电机和电网断路器的状态决定了转速PID的运行方式。当发电机断路器触点断开时，转速PID以转速控制方式运行；发电

11、机断路器触点闭合而电网断路器断开时，选择频率控制方式；而当发电机和电网断路器都闭合时则选择负荷控制方式。当发电机断路器闭合时，505E的转速PID能够控制二个独立的参数：发电机孤立运行时为频率，发电机在并网运行时为机组的负荷。这种让一个PID来控制一个第二参数的方法称作有差调节（Droop）。给转速PID二个参数控制使其能控制机组负荷且在电网频率发生变化时起稳定作用。采用这种设置，当电网频率降低或提高时，根据机组的不等率设定值控制其负荷的相应增加和减少，最终使电网更加稳定。术语“不等率”的转速PID被用来控制汽轮机转速和第二参数，这第二参数被规一化使所用三项（转速、给定值、机组负荷）在PID求

12、和节点上相加。根据额定转速的百分比来进行规一化并在机组负荷与转速PID的给定值之间建立正比关系。当机组负荷（0100）由额定转速的百分比来表示时，就可由这个百分比来改变转速给定值。在电网中并列运行时，转速给定值高于额定转速就能使负荷从零增加至100。例：不等率（发电机负荷或阀位）额定转速给定值变化RPM 6%1003000rpm180rpm此例中：当机组在电网中作并列运行时，转速给定值能从3000rpm调整至3180rpm以使机组负荷从零增加到100。我司两台机组在并网后均采用“功率闭环”运行，即将发电机的有功功率采用功率变送器反馈给505E的KW输入用以控制KW不等率。当并网运行使，发电机功

13、率信号出现故障时，505E就会发出报警并返回到由汽轮机阀位控制。具体运行中，可在“服务方式”下，修改具体采用“功率闭环控制”还是“阀位控制”。具体修改方法：在转速控制（SPEED CONTROL）根目录下，将“KW不等率（KW Droop）设定值组态为“Yes”即为功率闭环控制，此时还应设置不等率（Droop）的具体值；将“KW不等率（KW Droop）设定值组态为“NO”即为阀位控制。当采用“阀位控制”时，505E将根据发电机断路器闭合时的高压调门油动机阀位来计算负荷，并且该阀位被认为是零负荷。在实际运行中，带供热的机组宜采用“功率闭合控制”，使机组即是在供热流量波动的情况下能自动维持发电机

14、负荷的稳定；而不带供热的机组宜采用“阀位控制”，使机组在电网频率波动时，发电机负荷能维持稳定，不受电网频率波动的影响。34转速给定值汽轮机转速等于或大于“调速器下限转速设定值”后就能通过触点提升和降低指令来调整转速给定值。发出提升或降低指令时，给定值以所组态的“转速给定值慢速率”（Speed Setpoint Slow Rate）变化。如果选择提升/降低指令的时间超过三秒钟，那么转速给定值以三倍于慢速率的快速率变化。转速给定值慢速率，快速率延迟和快速率都能在服务方式中进行调整。要使给定值变化应接受的提升或降低指令的最短时间为40毫秒。如果转速给定值慢速率为10rpm/秒，给定值的最小变化量就是

15、0.4rpm。也可以在505E面板上直接输入一个具体给定值：先按SPEED键以调出转速控制屏幕，再按ENTER键，输入所需的给定值，然后再按一次ENTER键。如果输入值是一个有效值，设定被接受，转速给定值将变化至所输入的给定数值，如果输入了一个无效值，设定将不被接受且505E显示屏显示“输入数值超出范围”的信息。输入了一个有效给定值数据后，给定值将以转速给定值慢速率变化至新输入的数值。这速率可以通过服务方式来调整。 当按了面板上的“ENTER”键后，505E就检查新输入给定值的有效性，转速给定值必须低于调速器上限转速设定值和高于低暖机转速设定值且不应在临界转速范围内。一旦转速设定值高于压岁钱下

16、限转速设定值后就不能再降低到低于该设定值。此外，如果机组并网运行时，转速设定值的设置不得低于最小负荷设定值。缺省的最小负荷转速设定值高于同步转速设定值：5rpm（可在服务方式中更改）。当接近额定转速时，505E采用一个特殊的转速给定值速率（同步窗速率）以提高同步转速附近的给定值分辨率。这提供了更严格的给定值控制以适应手动或自动同步操作。这同步窗速率的缺省设定值为2rpm/秒，只有在发电机断路器断开且转速给定值位于额定转速的10rpm之内才有效。同步速率和同步窗口都可以在服务方式中进行调整。当机组并网之后，505E将采用最小负荷设定值来减小在发电机断路器闭合时对机组反向作功的可能性。在电网断路器

17、闭合的情况下，当接受到发电机断路器闭合信号时转速给定值立即阶跃提升至最小负荷设定值。最小负荷的缺省设定值为3（可在服务方式中调整）。要退出最小负荷设定值的使用，应将“采用最小负荷设定值”（在服务方式的“断路器逻辑”根目录下）组态为“NO”。35频率控制的介入/解除一般并网运行的机组，“使用频率介入/解除”设定值被设置为“NO”，那么频率控制始终处于待命且电网断路器断开时机组就进入频率控制。同时，电厂存在多台机组并网运行时，一次只能有一台机组介入频率控制方式。如果多台机组同时控制电厂频率（孤网运行），它们就会互相干扰而引起系统的不稳定36转速控制的双动态特性转速PID具有两组动态特性：脱机和联机

18、。当由于系统状态变化要求可变的响应时间时，这些动态特性就能使转速PID调整至最佳响应。当505E被组态应用于驱动发电机时，电网和发电机断路器的状态确定了转速PID采用哪种动态特性。当电网断路器或发电机断路器断开时就选择转速PID的脱机动态特性。如果两个断路器都闭合就选择转速PID的联机动态特性。见表31电网断路器状态发电机断路器状态505E控制方式动态特性闭合断开转速控制（转速稳定在2950r/min）脱机断开闭合频率控制（转速稳定在3000r/min）脱机闭合闭合功率闭环控制（或阀位控制）联机 表3137阀位限制器阀位限制器限制执行机构输出信号（调节阀阀位）以帮助汽轮机的启动和停机。阀位限制

19、器的输出与转速及辅助PID的输出为信号低选。要求最小阀位的PID或限制器来控制阀门位置。于是，阀位限制器限制了最大阀位。阀位限制器还能用于查找系统动态故障。如果认为是505E引起了系统的不稳定，可以通过调整阀位限制器来手动控制阀位。但需注意，以这种方式使用阀位限制器时不能让系统达到危险运行点。当接受到提升或降低指令时，限制器以“阀位限制器速率（VALVE LIMITER RATE）”变化。阀位限制器的最大限制值为100。可以在服务方式中对阀位限制器的“速率”和“最大阀位”进行调整。在505E键盘上操作，能使给定值变化应接受的提升或降低指令的最短时间为40毫秒。如果限制器慢速率设置为10/秒，那

20、么505E键盘上操作最小的变化量是0.4。还可以通过505E键盘直接输入一个具体的给定值。当执行时，给定值将以“阀位限制器速率”（按服务方式中的缺省值）变化。从505E键盘输入一个具体给定值的操作：1）、按LMTR键调出阀位限制器显示屏幕2）、按ENTER键3）、输入要求的给定值4）、在按ENTER键输入如果输入了一个等于或位于最小和最大给定值之间的有效值，设定将被接受且阀位限制器输出变化至“输入”的数值；如果输入了一个无效值，设定将不被接受且505E屏幕立即显示一条：“数值超出范围”的信息。当输入了有效给定值时，给定值将以“阀位限制器速率”变化至新输入的给定值。这个“输入”速率可以通过服务方

21、式进行调整。38紧急停机 当出现紧急停机情况时，执行机构输出信号阶跃至零毫安（即高、中压调门全关）。停机继电器释放，505E面板显示器显示停机原因（检测到的第一停机状态）。从该屏幕按“下翻”键将显示检测到的其它停机原因。可能的停机（跳闸）原因见表32英文信息中文翻译导致结果External Trip Input外部保护停机（自动主汽门行程信号由“闭合”变为“断开”）停机Emer Shutdown Button按了紧急停机按钮（505E面板上的红色按钮）停机Overspeed超速（汽轮机转速3270r/min）停机Power Up Trip失电（505E失电14毫秒）停机All Speed Pr

22、obes Failed所有转速信号丢失（2个）停机Actuator #1 FaultActuator #2 Fault高（或中）压调门执行机构故障（505E至阀位控制器的信号回路开路或短路）停机Tie Breaker Opened电网断路器断开转为频率控制Generator Breaker Opened发电机断路器断开转为转速控制，且转速稳定在2950r/minKW Input Failed发电机功率信号输入丢失由功率闭环控制转为阀位控制Extraction Input Failed抽汽压力信号丢失全开中压调门 表32 505E总的信号通过时间为20毫秒（最坏的情况）。所有的跳闸状态都可通过5

23、05E面板显示。按“CONT”键，再按“下翻”键就能查看最后一次跳闸的原因。最后一次跳闸指示是锁定的，在跳闸后下次跳闸锁定前随时都可调出最后一次跳闸指示。一旦最后一次跳闸指示被锁定就不能清除。这使操作人员能在机组被复位和重新启动后确定跳闸状态发生的时间和日期。停机状态指示继电器可以被组态成用于DCS系统上的SOE追忆。正常时，该停机指示继电器为释放状态，在出现停机状态时该继电器激励且保持该状态直至所有跳闸状态被清除。而停机输出继电器在系统正常运行时处于激励状态，发生停机时释放。停机状态指示继电器可以通过505E的服务方式将该继电器组态成在出现报警时不断重复通断（将“闪烁报警（BLINK ALA

24、RMS）”选项组态为YES）。在这种组态情况下，如果发生了复位清除指令且报警状态仍然存在，继电器将停止重复通断而保持激励状态。当出现新的报警状态时，继电器又开始重复通断。这种选择用于通知操作人员又出现了另一个报警状态。39控制停机 505E的控制“停机功能”用可控方式使汽轮机停机，而与紧急停机不一样。当发出停机指令时（控制停机）将执行下列程序：1）、除了转速PID外退出所有的控制PID和功能2）、转速给定值以转速给定值慢速率降至零3）、转速给定值到达“零”后，阀位限制器输出值马上阶跃至“零”4）、当阀位限制器输出值到达“零”后，505E执行停机指令5）、在505E面板上显示“TRIP/Shut

25、dowd Complete（跳闸/停机完毕）”信息具体操作：当调速器处于运行方式且汽轮机在运行时，按505E的“STOP”键，调速器将显示一条提示操作人员确认该指令的信息（Manual Shutdowu?/Push YES or NO手动停机？/按YES或NO）。这是，如果按了“YES”键，调速器就执行上面所介绍的控制停机程序。如果按了“NO”键，调速器将不改变505E的运行，并将显示“CONTTROLLING PARAMETER（控制参数）”。如果无意中按了“STOP”键，这确认功能就能防止不希望的停机。随时都能中止控制停机程序的执行。在执行控制程序时按“STOP”键，505E将显示一条“M

26、anual Shutdown In Ctrl/Push NO to Disable（手动停机控制/按“NO”退出）”信息。按“NO”键将中止停机程序，同时调速器显示一条“Manual Shutdown Stopped/Push YES to Continue”（手动停机中止/按“YES”继续）信息。这时，若需要可以重新触发停机程序，否则机组将恢复到正常的运行状态。当触发了控制停机后，“转速传感器故障跳闸指令”将被超越。如果需要的话可以通过服务方式来禁止这一指令，当禁止时，就不能从面板等投入“控制停机”功能。310超速试验功能505E的超速试验功能允许操作人员提升汽轮机转速至高于其额定的运行范围

27、，以定期进行汽轮机热控超速保护或机械超速保护逻辑和回路的试验。这包括505E的内部超速跳闸逻辑和任何外部超速跳闸设备的设定值和逻辑。超速试验将允许505E控制器的转速给定值超过正常的调速器最大转速设定值。见图31，展示了按“OSPD” (F2)键后的显示屏幕。这些只有当转速设定值已经升高至调速器的上限转速且机组已经解列运行时才显示。在满足这些条件前，屏幕将显示超速试验允许条件未满足。超速试验的操作步骤（在505E的面板上操作）：3101将转速给定值提升至调速器上限转速设定值3102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（达到的最

28、到转速）”值。清除时，按OSPD（F2）键，下翻至显示屏幕2，按YES键即可。注意：该值也能在控制（CONT）键下清除或读出。3103试验时，按住OSPD（F2）键，按Ajdust Up（提升）键将转速给定值升高。转速给定值升高至高于调速器上限转速设定值时，OSPD（F2）键中的投入超速试验LED（发光二极管）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。3104一旦汽轮机转速达到505E调速器的内部OVERSPEED TRIP LEVEL（超速跳闸转速）设定值，OSPD键的LED闪烁，且屏幕闪烁显示“SpeedTrip”信息。如果在超速试验LED闪烁时释放OSPD键

29、，机组将因超速而跳闸。3105如果此时需进行外部装置跳闸设定值试验（热控转速保护或机械转速保护试验），则不能释放OSPD键且继续调整转速给定值，直至达到超速试验极限值。超速试验LED将以较快的频率闪烁，表示已达到最大的转速设定值。此时，机组应已由外部跳闸装置跳闸。4、505E的编程方式进入505E的编程方式具体操作详见图21。注意：编程方式必须在停机状态下进行。箭头键（左箭头，右箭头）允许左右移动编程方式中的各个功能块（根目录）以选择所需的功能块。上箭头键和下箭头键允许在各个功能块中上下移动以选择有关功能。在编程方式中，当前步的无效输入（或无输入）将使调速器无法进入下一步操作，必须输入一个有效

30、值后调速器才能进入下一个参数。随着编程组态的每一步操作，调速器将显示原先的输入值。如果显示值满足要求，按上箭头键，下箭头键或ENTER键继续。输入新的数值后必须按一下ENTER键，而且，按了ENTER键后调速器自动进入下一步。按CLEAR键返回到程序功能块的条目处。在显示条目时按CLEAR键就完全退出编程方式。这样就保存了所组态的值并触发编程组态检查程序的执行。编程组态的每一步都必须包含有效输入。在适当的地方缺省值与调整范围一起列出。如果输入一个无效值，调速器将显示无效输入信息。如果按了ENTER键，调速器将再次显示该编程步骤，从而能重新输入有效数据。505E中共有15个程序功能块，其中前9个

31、程序功能块必须组态。剩余6个功能块包含了一些可选择的特性，可按实际使用要求选择（我司未使用）。要求组态的功能块： TUBINE START（汽轮机启动） SPEED CONTROL（转速控制） SPEED SETPOINT VALUES （转速给定值） OPERATING PARAMETERS （操作参数） EXTR/ADM CONTROL（抽汽/进汽阀控制） Twrb Performance Values （汽轮机性能值） DRIVER CONFIGURATION（驱动器组态） ANALOG INPUTS（模拟输入） CONTACT INPUTS（触点输入）505E具体的编程内容详见505E编程方式工作卡5、505E操作 505E通过用户友好的操作屏，触点和模拟输入/输出来继续人机对话。图51所示为基本的程序结构。当调速器通电作简短的CPU自检后就显示备用状态（Controliing Parameter/Push Run or Program）。505E的正常操作可分两部分：运行方式和编程方式。编程方式用于为指定的使用场合继续505E的组态并设置所有的运行参数；运行方式只是正常的汽轮机运行方式，用于观察运行参数和操纵汽轮机。另