505调节系统说明书

1一、 引言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。本说明书主要介绍调速器的工作原理、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。二、505/505E 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。2.1 基本原理并网前在升速过程中，转速闭环为无差控制，505/505E 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2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。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，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。在机组带上一定电负荷后可根据需要带热负荷，投入抽汽控制。505/505E控制器根据机组工况图对机组电负荷及抽汽压力进行自整控制。2.2 505/505E 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。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/3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。输入及输出/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；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。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。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4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） 。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。控制系统用输入测量元件主要有测速元件、测功及测压元件。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“-”端。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。测功元件采用发电机功率变送器。2.3 505/505E 的系统介绍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5转速控制，在并网后对汽轮机进行负荷控制。并能在下列任何一种机组运行方式下安全经济地运行：-纯凝工况；-抽汽工况；505/505E 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功能。2.3.1 启动升速及转速控制和保护可以选择自动，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。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。2.3.2 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。2.3.3 负荷控制及甩负荷505/505E 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6带满负荷，并应能根据电网要求，参与一次调频。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。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。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。负荷控制可以通过在并网后增加或减少转速设定来实现。抽汽控制可自动或手动投入，在自动投入情况下，在抽汽菜单显示时操作投入。然后通过增加或减少抽汽压力设定即可增减抽汽负荷。投入抽汽控制时控制器将对机组热电负荷进行自整控制。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。2.3.4 操作及通讯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。硬接线开关量采用干接点，模拟量采用 4-20mA。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。2.3.5 键盘和显示器7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 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：SCROLL: 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。8 ，（上下翻动）使编程或运行方式下的功能块显示上下移动。SELECT: 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。ADJ: 调整键在运行方式中， “”增大可调参数， “”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）状态触发汽轮机运行即启动指令。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9回到（CONTROLLING PARAMETR /PUSH 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。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。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） 。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)：10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） 。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） 。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。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） 。11EMERGENCY SHUTDOWN BUTTON: 紧急