505E 調(diào)節(jié)器在抽汽式透平機(jī)上的應(yīng)用探究

劉 錳

（中國船舶重工集團(tuán)公司第七〇三研究所科技發(fā)展部，黑龍江 哈爾濱 150078）

505E 調(diào)節(jié)器是美國WOODWORD 公司研制出的數(shù)字控制器，可結(jié)合用戶運(yùn)行參數(shù)、條件編程組態(tài)，經(jīng)輸入輸出接口，完成接收、輸出模擬量、開關(guān)量信號的控制。由裝置上各傳感器輸入的各類信號均由調(diào)節(jié)器接收后，調(diào)節(jié)器通過具體運(yùn)算，再將標(biāo)準(zhǔn)電流信號輸送到電液轉(zhuǎn)換器，最終由電液轉(zhuǎn)換器輸出油壓信號，實現(xiàn)對汽輪機(jī)各段進(jìn)汽量的調(diào)節(jié)，以確保透平機(jī)的抽汽熱負(fù)荷需求能夠得到滿足。本文通過對505E 調(diào)節(jié)器功能與配置的介紹，對505E 調(diào)節(jié)器在抽汽式透平機(jī)上的應(yīng)用作出論述，希望能夠給業(yè)內(nèi)同行帶來一些啟發(fā)。

一、505E 調(diào)節(jié)器的主要配置與具體功能

（一）505E 調(diào)節(jié)器的主要配置

考慮到透平機(jī)型以及功能存在差異，因此調(diào)速系統(tǒng)的設(shè)置同樣會有所不同。不過，通常情況下，505E 調(diào)節(jié)器的配置主要包括：控制盤、傳感器、電液轉(zhuǎn)換器、抽汽流量傳感器、超速脫扣模組以及超速保護(hù)系統(tǒng)等。另外，根據(jù)機(jī)型以及工作環(huán)境的不同，部分505E 控制系統(tǒng)還配有速關(guān)閥組件，速關(guān)閘組件的主要功能包括避免設(shè)備受到損害、及時發(fā)現(xiàn)設(shè)備運(yùn)行異常等。

（二）505E 調(diào)節(jié)器的具體功能

在505E 調(diào)節(jié)器的輔助下，操作人員可以實現(xiàn)對HP 以及LP 閥開度，實現(xiàn)對透平機(jī)系統(tǒng)轉(zhuǎn)速與抽氣量的控制。另外，操作人員在控制HP 閥位的過程中，還能利用串級控制以及輔助控制，達(dá)到調(diào)節(jié)其他參數(shù)的效果。同時，505E 調(diào)節(jié)器能夠?qū)崿F(xiàn)緊急停車觸點輸入，有效規(guī)避臨界轉(zhuǎn)速，自啟動模式能有效減輕操作人員工作強(qiáng)度，并能對系統(tǒng)動態(tài)參數(shù)進(jìn)行靈活、精確地調(diào)整，為抽汽式透平機(jī)的穩(wěn)定運(yùn)行提供可靠保障。

二、505E 調(diào)節(jié)器的運(yùn)行原理及其應(yīng)用

（一）505E 調(diào)節(jié)器的運(yùn)行原理

為實現(xiàn)505E 調(diào)節(jié)器對透平機(jī)轉(zhuǎn)速與抽汽流量的控制，505E 調(diào)節(jié)器通常串聯(lián)于調(diào)速閥和抽汽控制閥之間，并利用兩個閥門的相互作用來實現(xiàn)控制操作。當(dāng)蒸汽從HP 調(diào)速閥輸送至汽輪機(jī)后，將在進(jìn)入到HP 汽機(jī)級的下游終端或LP 抽汽閥門前被抽出。LP 閥門開啟程度與LP 汽機(jī)級蒸汽量呈正相關(guān)性，一旦操作人員需要對汽輪機(jī)的負(fù)荷、抽氣量等參數(shù)進(jìn)行調(diào)整時，僅需通過改變HP 與LP 的閥位即可實現(xiàn)。值得一提的是，在這一過程中，505E 調(diào)節(jié)器中自帶的比例邏輯限制器，將根據(jù)汽輪機(jī)其他參數(shù)計算調(diào)整值，并盡可能將閥門或流程的相互作用控制到最低值。其具體運(yùn)行流程為：

1 透平機(jī)轉(zhuǎn)速的控制

轉(zhuǎn)速信號經(jīng)轉(zhuǎn)速傳感器輸送進(jìn)系統(tǒng)后，首先會經(jīng)轉(zhuǎn)速PID 控制放大器和轉(zhuǎn)速設(shè)定值的處理，然后形成輸出信號，系統(tǒng)則根據(jù)該信號選擇相應(yīng)的邏輯限制器。相較之下，轉(zhuǎn)速的設(shè)定則可利用中控室的505E 控制面板上的鍵盤進(jìn)行輸入，并利用串級PID 控制器的方式，實現(xiàn)對控制器信號的調(diào)整。

2 抽汽/進(jìn)汽的控制

經(jīng)抽汽流量變送器輸送的油氣模擬信號，電流通常保持在6mA～16mA 的范圍內(nèi)。經(jīng)抽汽PID 控制器處理后，形成輸出信號，輸送至比例邏輯限制器。與轉(zhuǎn)速信號相同，抽汽設(shè)置值同樣可以透過中控室的505E 控制面板上的鍵盤進(jìn)行輸入。當(dāng)比例邏輯限制器確認(rèn)收到輸入信號后，將結(jié)合信號反映出的透平機(jī)相關(guān)參數(shù)與自動計算，最終擬合為2 個輸出信號。其中之一主要用于實現(xiàn)對HP 執(zhí)行機(jī)構(gòu)的控制，另一個則是用于對LP 執(zhí)行機(jī)構(gòu)的控制。在此情況下，透平機(jī)在轉(zhuǎn)速或抽汽達(dá)到某一標(biāo)準(zhǔn)后，505E 調(diào)節(jié)器將自動采取最為理想的方案完成對系統(tǒng)的控制。

（二）505E 調(diào)節(jié)器在抽汽式透平機(jī)上的應(yīng)用

1 現(xiàn)場程序編程

考慮到505E 普遍由菜單驅(qū)動軟件組合而成，所以在編程方面具有明顯優(yōu)勢。505E 調(diào)節(jié)器的操作模式有兩種，分別是編程模式和運(yùn)行模式。編程模式的應(yīng)用，主要是根據(jù)使用需求，設(shè)定相應(yīng)的運(yùn)行參數(shù)；運(yùn)行模式則是較為常見的透平運(yùn)行模式，能夠?qū)崿F(xiàn)對運(yùn)行參數(shù)與透平機(jī)運(yùn)行情況的監(jiān)測。需要注意的是，當(dāng)透平機(jī)組正式開始運(yùn)行后，程序是不能隨意更改的，所以務(wù)必要在透平機(jī)運(yùn)行前落實好505E的設(shè)置。常見的設(shè)置內(nèi)容包括：速度控制、運(yùn)行參數(shù)、透平性能值等。

2 各組成部分的調(diào)整與檢驗

在透平機(jī)首次運(yùn)行前，務(wù)必要對調(diào)速閥和抽汽閥等組件進(jìn)行校準(zhǔn)與測試，以確保電液轉(zhuǎn)換器輸入的電流值能夠滿足閥門開度的操作需求，為透平機(jī)組的安全運(yùn)行提供可靠保障。505E 的透平啟動模式有三種，分別是手動、自動與半自動。任何啟動模式均需在505E 編程的引導(dǎo)下，實現(xiàn)啟動。而手動、自動、半自動模式的選擇，直接決定在系統(tǒng)發(fā)出運(yùn)行指令后，轉(zhuǎn)速設(shè)定值以及閥位限制器的操作是否需要人為掌控。當(dāng)透平機(jī)正式啟動后，透平機(jī)的轉(zhuǎn)速即為控制程序設(shè)定的最小轉(zhuǎn)速。

3 操作過程中的控制

505E自帶暖機(jī)轉(zhuǎn)速與額定轉(zhuǎn)速功能，在沒有人為設(shè)定的情況下，系統(tǒng)將默認(rèn)透平機(jī)暖機(jī)轉(zhuǎn)速與額定轉(zhuǎn)速為設(shè)定值。另外，505E 程序編制可添加2 個臨界轉(zhuǎn)速帶，以確保透平機(jī)的轉(zhuǎn)速在臨界轉(zhuǎn)速范圍以外。在透平轉(zhuǎn)速被控制到最小值后，505E 鍵盤可直接輸入抽氣量設(shè)定值，以確保抽汽量能夠滿足透平轉(zhuǎn)速需求，避免透平機(jī)的運(yùn)行受到其他系統(tǒng)帶來的不想干擾。

4 系統(tǒng)結(jié)束時的控制

從505E 鍵盤可直接發(fā)出停止命令，停止命令發(fā)送后，除轉(zhuǎn)速、抽汽、補(bǔ)汽PID 控制器還能繼續(xù)使用，剩余控制器將均處于停用狀態(tài)，轉(zhuǎn)速與HP 閥位限制器等參數(shù)值將逐漸降至為零。

結(jié)語

綜上所述，505E 調(diào)節(jié)器在抽汽式透平機(jī)上有著良好的應(yīng)用價值，能夠發(fā)揮出理想的控制作用。今后有關(guān)該課題的研究仍需繼續(xù)跟進(jìn)，為不斷完善505E 調(diào)節(jié)器技術(shù)，優(yōu)化抽汽式透平機(jī)的運(yùn)行效果提供科學(xué)依據(jù)。

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