505汽輪機調速系統說明書引言505是以微處理器為基礎的調速器，適用于單執行機構或雙執行機構的汽輪機控制。調速器采用菜單驅動軟件以引導現場工程是根據具體的發電機或機械驅動應用要求對調速器進行組態編程。本說明書包括調速器的工作原理、系統構成、面板操作。一、工作原理及系統介紹505電子調節器比一般的液壓系統控制精度高，自動化水平大大提高，熱電負荷自整性也高。它能實現升降速（手動或自動）、配合電氣并網、負荷控制（法為控制或功頻控制）、抽汽熱負荷控制及其它輔助控制，并可與DCS通訊，控制參數在線調整和超速保護功能等，能使汽輪機適應各種工況并長期安全運行。基本原理并網前在升速過程中，轉速閉環為無差控制，控制器將測量的機組實際和給定轉速的偏差信號經軟件分析處理及PID運算后輸出標準電流信號給電液轉換器，電液轉換器接受調解其輸出的標準電流信號，輸出與輸入電流信號相對應的調節信號油壓；調節信號油壓經液壓伺服機構放大，控制油動機活塞運動，通過調節杠桿，改變調速汽門的開度，調節汽輪機高壓段、低壓段的進汽量，從而減少轉速偏差，達到轉速無差控制。當轉速達到3000轉/分，機組可根據需要定速運行。此時505可接受自動準同期裝置發出的或運行人員受凍發出的操作指令，調整機組實現同步，以便并網。機組并網后，如果采用功率閉環控制，可根據需要決定505使機組立即帶上初負荷，實測機組功率和機組轉速作為反饋信號，轉速偏差作為一次調頻信號對給定功率進行修正；功率給定于功率反饋比較后，經PID運算和功率放大后，通過電液轉換器和油動機控制調節閥門開度來消除偏差信號，對機組實現無差調節。若功率不反饋，則以閥位控制方式運行，即通過轉速設定，開大調節汽門，增加進汽量達到增加負荷的目的。在甩負荷時，505自動將負荷調節切換為轉速調節方式。機組容量較小時時建議可不采用功率閉環控制。在機組帶上一定電負荷后，可根據需要帶熱負荷，投入抽汽控制。505控制器根據機組工況圖對機組電負荷及抽汽壓力進行自動控制。系統構成505是基于32位微處理器的數字控制器。它集現場組態控制和操作盤于一體。操作盤包括一個兩行（24個字符）顯示、一個有30個操作鍵的操作面板。操作盤用來組態505、在線調整參數和操作汽輪機的起停及運行。通過操作面板上的兩行液晶屏客觀差控制參數的實際值和給定值。控制回路505控制器擁有三個獨立的控制器通道：轉速/負荷控制PID回路、輔助控制PID回路、抽汽控制PID回路。前兩者通過低選輸出，另外有一個PID控制回路可串接在轉速控制回路，用于串級控制。其通訊接口有三種：RS232、RS485、輔助接點輸入輸出。控制器有三種操作模式：程序模式、運行模式和服務模式。組態控制器，只能以適合具體的控制要求，程序模式一旦組態后不得改動。除非需要改變控制功能是方可在停機狀態進入程序模式進行組態。運行模式主要用于操作汽輪機啟動、正常運行、停機。程序模式在運行狀態下可以修改運行參數，根據具體的汽輪機控制需要通過編程組態作用于相應的系統。輸入輸出505系統控制器有兩個控制回路可輸出4~20mA標準電流信號，負載能力為360歐姆，同時可以家振顫電流0~10mA；控制器有兩個轉速傳感器輸入，其信號輸入為高選。模擬量輸入為4~20mA，有六個通道用于組態編程具體應用，輸入阻抗為200歐姆，可用于功率和主汽壓力輸入。由于只有一個通道是隔離的，當使用多于兩個通道輸入信號時，需要考慮信號隔離問題。模擬量輸出為4~20mA,有六個通道可供用戶使用，負載能力為600歐姆，可用于輸出某一變量，例如轉速、功率等。接點輸入為干接點，共有20個，其中包括啟動、停機（機組正常運行狀態要求常閉）、外部復位（閉合短脈沖信號）、轉速升高（閉合短脈沖信號）、轉速降低（閉合短脈沖信號）。其余接點可組態使用，用于并網運行的汽輪發電機組必須組態兩個用于發電機出口油開關觸點以及并大網油開關觸點，這兩個觸點直接由油開關輔助接點引出（機組并網信號正常要求常閉）。另外也可組態外部停機（閉合短脈沖信號）、投入/解除抽汽控制（投入是為常閉，解除視為常開）、外部運行（閉合短脈沖信號）、抽汽升高（閉合短脈沖信號）、抽汽降低（閉合短脈沖信號）。繼電器輸出容量為28VDC1A，共有八個繼電器，其中兩個用于指定為停機及報警，停機繼電器正常運行時帶電，停機時不帶電。另外抽汽機組可組態抽汽投入狀態繼電器，其余繼電器可組態所需功能，同樣也可組態停機。控制系統輸入測量元件主要有測速、測功及測壓元件。測速元件可以采用磁電式或電渦流式測速探頭。本系統采用磁電式傳感器。磁電式傳感器內裝永久磁鋼，在其端面磁頭處形成磁場，一旦該處磁阻發生變化，傳感器內部線圈能感應出相應的交流電壓信號。在旋轉體上安裝導磁體發訊齒輪，齒輪模數大于2。傳感器可安裝在徑向。傳感器端面距齒輪頂端1毫米，距離較小則感應出較大的輸出信號。傳感器輸出為雙絞屏蔽線，其屏蔽線與雙絞線中任一根相并聯后再連接至505轉速測量通道“-”端。測壓元件采用常規電容式兩線制壓力變送器。壓力變送器供電可以外部共點火控制器本身供電。由于505控制器的模擬量輸入通道只有一路是隔離的，當壓力輸入采用不隔離通道時，必須考慮輸入隔離問題，否則必須采用505本身供電（通過505內部跳線）。建議采用外部供電方式。測功元件采用發電機功率變送器。系統介紹汽輪機采用有數字電液控制系統組成的控制方式，并網前對汽輪機進行轉速控制，在并網后對汽輪機進行負荷控制，并能在下列任何一種機組運行方式下安全經濟運行：抽凝工況、抽汽工況。505系統的基本自動控制功能是汽輪機的轉速控制和負荷（熱電負荷）控制功能。負荷控制是通過改變轉速設定來完成的。同時它也具有其他輔助功能。1啟動升速及轉速控制和保護可以選擇自動、半自動、手動三種啟動方式之一，這三種方式的切換只有在停機后在控制器程序組態中改變來實現，本系統一般采用前兩種方式。在505控制下可進行電超速保護試驗、機械超速保護試驗。具有超速保護（109%）功能。2同步及自動初負荷控制機組定速后，可由運行人員通過手動或“自動準同期”裝置發出的轉速增減信號調整機組轉速以便并網。機組并網后，505厘及自動使機組帶上一定的初負荷以防止機組逆功率運行，當不采用功頻控制時控制器將不設初負荷。3負荷控制及甩負荷505系統能在汽輪發電機并入電網后可根據運行情況或電廠運行規程，運行人員通過操作控制其轉速給定值控制汽輪發電機從帶初負荷直到帶滿負荷，并應能根據電網要求參與一次調頻。系統具有開環和閉環兩種控制方式去改變或維持其輪發電機的負荷。開環控制根據轉速給定值及頻差信號確定閥門的開度指令。該種方式即閥位控制方式。閉環控制則以七輪發電機的實發功率作為反饋信號進行負荷自動調節。該種方式即為功頻控制方式。負荷控制可以通過在并網后增加或減少轉速設定值來實現。抽汽控制可自動或手動投入。在自動投入情況下，在抽汽菜單顯示時操作投入。然后通過增加或減少抽汽壓力設定值即可增減抽汽負荷。投入抽汽控制時控制器將對機組熱電負荷進行自整控制。當機組甩負荷時，控制器自動切換到轉速控制方式并切除功率和抽汽控制，維持汽輪機轉速在同步轉速（2950轉/分）下空轉，以便汽機能迅速重新并網。4操作及通訊所有控制指令可以通過控制器本身鍵盤、觸點、遙控或通訊方式發出。控制器配備有RS232、RS422、RS485三種通訊接口供用戶選擇與DCS通訊。通訊協議采用MODBUS協議。例如轉速設定升降可以通過505操作面板ADJ鍵調節，也可以通過505外部轉速升降觸點控制。硬接線開關量采用干接點，模擬量采用4~20mA.所有控制指令可以通過控制器本身鍵盤、遙控或通訊方式輸入。二、汽輪機的啟動1執行器的標定在汽輪機第一次運行欠或可能影響執行機構或閥門維修后應按照下述步驟進行閥門的標定以確保調速器的標定與汽輪機調速汽門一致。步驟如下：1在標定過程中，緊急停機觸點輸入必須閉合或跨接。2執行系統RESET指令。（按“RESET”鍵）3按調速器面板上的“EmergencyShutdown（緊急停機）”按鈕。4按“ACT”鍵，然后按下翻鍵直到出現“StrokeActuatoudsbled,SteamMustbeoff”（確認主汽門已經切斷了汽輪機的汽源）5按“YES”鍵（屏幕顯示“StroketoMin-Enabled，MincurrAdjust*20.000”6按“YES”鍵進入該方式或下翻鍵頭轉入所需的方式。6．aStroketoMin-Enabled,MincurrAdjust*xxx.xx----按“YES”鍵迫使執行機構輸出至下限值或零位。6．bStroketoMax-Enabled,MaxcurrAdjust*xxx.xx----按“YES”鍵迫使執行機構輸出至之上限值。岸上生活下降鍵來改變100%執行機構行程市的電流值。6．cManuallyAdjust-Enabled,StrokeValuexxx.xx----在該顯示屏幕下按上升、下降鍵將以5%/秒的速率在0~100%之間改變閥門的輸出電流。7當標定結束時，505所顯示的0~100%閥門位置必須等于0~100%實際閥門行程。8按兩次CLEAR鍵來保存更改值并退出標定方式。2汽輪機的啟動方式505有三種可供選擇的汽輪機啟動方式：手動、半自動、全自動。這三種啟動方式在程序模式下選擇，更改啟動方式只能在停機后進入程序模式才能進行。三種啟動方式的操作分別介紹如下：1手動啟動方式當組態了手動啟動方式時，采用下列啟動操作程序：1、確認汽輪機已進入準啟動階段。（啟動前的準備參考“安裝使用說明書”）2、發一復位“RESET”指令（使所有報警和停機狀態復位）。3、關閉電動隔離門及其旁通閥門，然后全開主汽門。4、發出運行“RUN”指令。*這時，調速器將以“閥位限制器速率（ValveLimiterRATE）”開啟調節閥至其最大位置。*轉速給定值以“至最低轉速速率（RateToMinRate）”從零變化至最低控制轉速。5、以可控速率開啟主汽門前旁通閥門。*當汽輪機轉速升高至最低控制轉速時，調速器的轉速PID通過控制調節閥的開度來控制汽輪機的轉速。6、將電動隔離門開啟至100%開度。*轉速維持在最低控制轉速下直到運行人員進行操作。如果組態了“順序自動啟動”則就由順序自動啟動程序開始控制。2半自動啟動方式當組態了半自動啟動方式時，采用下列啟動操作程序：1、確認汽輪機已進入準啟動階段。（啟動前的準備參考“安裝使用說明書”）2、發一復位“RESET”指令（使所有報警和停機狀態復位）。3、打開主汽門（確認汽輪機沒有加速）。4、發“RUN”指令。*此時，轉速給定值以“至最低轉速速率（RateToMinRate）”從零變化至最低控制轉速給定值。5、以控制的速率提升調速器的閥位限制器。*當汽輪機轉速升高至最低控制轉速時，調速器的轉速PID通過控制調節閥的開度來控制汽輪機的轉速。6、將閥位限制器提升至100%開度。*轉速維持在最低控制轉速下直到操作人員進行操作。如果組態了“順序自動啟動”，則就由順序自動啟動程序開始控制。3自動啟動方式當組態了自動啟動方式時，采用下列啟動操作程序：1、確認汽輪機已進入準啟動階段。（啟動前的準備參考“安裝使用說明書”）2、發一復位“RESET”指令（使所有報警和停機狀態復位）。3、打開主汽門（確認汽輪機沒有加速）。4、發“RUN”指令。*調速器將以“閥位限制器速率”開啟調節閥至最大位置。*轉速給定值以“至最低轉速速率”升高至最低控制轉速。*當汽輪機轉速升高且與轉速給定值一致時，調速器的轉速PID通過控制調節閥的開度來控制汽輪機的轉速。*轉速維持在最低控制轉速下直到運行人員操作或最低控制轉速延時完成后轉速開始根據新的轉速設定值進行變化。3順序自動啟動該功能不同于“自動啟動方式(AUTOMATICSTARTMODE)”，順序自動啟動能夠與三種啟動方式中的任一種一起使用。采用這一功能，發出“RUN”指令后，順序自動啟動程序就將轉速給定值升至低暖機磚宿設定值，并在該社定值下保持一段時間。再將轉速給定值升至高暖機轉速設定值，同樣在該社定值下保持一段時間。然后將轉速給定值升值額定轉速設定值。熱態啟動和冷態啟動的所有升速率和保持時間都是可編程的。利用跳閘后的停機時間計時器來確定熱態啟動和冷態啟動的不同控制。當執行停機指令且汽輪機轉速降至低于低暖機轉速設定值時開始計時。采用順序自動啟動程序，如果在發出“RUN”指令時，系統的停機時間處于所設定的“熱態啟動”和“冷態啟動”時間之間，調速器將在熱態啟動和冷態啟動參數之間進行內插計算以確定啟動升速率和保持時間。隨時都能從鍵盤、觸點輸入或通過Modbus暫停順序自動啟動程序。可以通過暫停指令，轉速給定值升降指令來暫停執行順序自動啟動程序，也可以從鍵盤或Modbus通訊直接輸入轉速給定值來暫停執行順序自動啟動程序。三個指令源中任意一個最后發出的指令將決定程序的運行方式。不過，停機狀態將使該功能退出執行，只有在執行啟動后才能要求重新投入該功能。4轉速PID運行方式轉速PID根據組態和系統條件，按下列方式之一運行：1、轉速控制；2、頻率控制；3、機組負荷控制當組態為非發電機應用時，轉速PID始終以轉速控制方式運行，而當組態為發電機應用時，發電機和電網斷路器的狀態決定了轉速PID的運行方式。（1）轉速控制發電機斷路器觸點斷開時，轉速PID以轉速控制方式運行，轉速PID將汽輪機控制在恒定的轉速或頻率下而與其實際負荷無關。（2）頻率控制發電機斷路器觸點閉合而電網斷路器觸點斷開時，轉速PID以頻率控制方式運行，機組將運行于恒定轉速或頻率下而與其實際負荷無關。當斷路器的狀態使轉速PID切換到頻率控制時，轉速給定值立即階躍變化至選擇頻率控制前最后一次檢測到的轉速。如果最后一次檢測到的轉速不同于額定轉速給定值，轉速給定值將以1轉/秒的缺省速率變化至額定轉速給定值。（3）機組負荷控制當發電機和電網斷路器都閉合時，轉速PID以機組負荷控制方式運行。在電網中并列運行時，給定值高于額定轉速就能使負荷從0增加到100%。機組的赴河北轉換為額定轉速的百分比。不等率%X發電機負荷X額定轉速=給定值變化例如：5%X100%X3000=150這說明：當機組在電網中并列運行時，轉速給定值能從3000轉/分調整至3150轉/份使機組負荷從0增加到100%。5超速試驗當機組不論按哪種方式啟動，并按事先組態好的順序自動啟動程序穩定在額定轉速時，就可以進行汽輪機的超速試驗。超速試驗的步驟如下：1、將轉速給定值提升至調速器上限轉速設定值；2、為了記錄本次超速試驗室所達到的最高轉速值，必要的話，請清除掉“HighestSpeedReached”值。清除時按OSPD(OVERSPEED)鍵，下翻至顯示屏2，按YES鍵。注意：改制也能在控制（CONT）鍵下清除或讀出。3、試驗時同時按OSPD鍵和AdjustUP鍵提升轉速給定值。轉速給定值升高至高于調速器上限轉速設定值時，OSPD鍵中的投入超速試驗LED燈將亮起。如果此時釋放OSPD鍵，轉速給定值將返回到調速器上限轉速設定值。4、以但汽輪機轉速達到調速器的內部OVERSPEEDTRIPLEVEL設定值，OSPD的LED就閃爍且屏幕閃爍顯示“Speed>Trip”信息。5、如果在超速試驗LED閃爍時釋放OSPD鍵，機組將因超速而跳閘。6、如果進行機械超速試驗，則不要釋放OSPD鍵且繼續調整轉速給定值就能使其達到超速試驗極限值，超速試驗LED將以較快的頻率閃爍，表示已達到最大轉速給定值，機組應由外部跳閘裝置跳閘。6機組帶電負荷505接收到發電機斷路器觸點和電網斷路器觸點閉合信號后即可帶電負荷。此時調整轉速設定點值，如果轉速不等率設置為5%，那么，當轉速設定點值從3000轉/份上升至3150轉/分時，機組就能從0帶滿100%電負荷。加負荷控制見《安裝使用說明書》加負荷曲線。7機組帶抽汽、帶熱負荷（如果使用505E調速器）投入抽汽的條件是：（1）抽汽信號沒有失效；（2）機組帶傷25%額定電負荷；（3）發電機斷路器觸點閉合；（如果組態）（4）電網斷路器觸點閉合。（如果組態）可以采用手動和自動兩種方式投入/切除抽汽控制。手動投入抽汽控制時，慢慢降低低壓閥位限制器，直到低壓閥位限制起到它的最小開度位置，抽汽PID開始工作，此時抽汽控制就投上了。手動切除抽汽控制時，慢慢升高低壓閥位限制器，直到低壓閥位限制起到它的最大開度位置，抽汽PID停止工作，此時抽汽控制就切除了。當505接收到一個投入/切除指令時，505就自動降低/升高低壓閥位限制器開度位置，來投入/切除抽汽控制。停機可以通過“CONT”鍵控制機組自動停機。也能采用手動方式，按一定的速率降負荷，負荷減到0，得到解列信號后，打閘關閉主汽門和調速汽門。三、調速器的安裝1安裝調速器的安裝必須留有足夠的接線空間，面板上的8個螺釘保證了調速器的牢固安裝，其重約4千克，允許在-25攝氏度到65攝氏度的環境溫度中運行。2電氣連接電氣連接參考本公司提供的《電氣原理圖》。由于電磁干擾的原因，建議小電流接線（端子52到121）與大電流端子（端子1到51）分開布線。505調速器要求電源要有一定的輸出電壓和電流的能力。在大多數情況下，這個功率額定值由伏安（VA）來表示。電源的額定功率應大于或等于調速器的額定功率。下面為調速器不同電源的額定功率值及熔斷器規格：18~32VDC(6.25A內置熔斷器，77VA最大)88~132VAC@47~63Hz獲90~150VDC（2.5A內置熔斷器，143VA最大）180~264VAC@47~63Hz（1.5A內置熔斷器，180VA最大）3屏蔽接地在接線端子塊上，每個轉速傳感器輸入、執行機構輸出、模擬輸入、模擬輸出和通訊接口都分別有一個獨立的屏蔽接線端。所有這些輸入都應該采用雙股絞合屏蔽線。繼電器輸出、觸點輸入和電源接線通常不要求屏蔽，但如果需要也可以屏蔽。四、調速器的組態編程調速器在上電后自動進入自檢狀態，包括自身硬件檢查和組態檢查。一旦組態檢查完畢且汽輪機處于停機狀態，就可以進入調速器的編程方式進行組態。按PRGM鍵，輸入口令1113，然后按ENTER鍵，顯示器上將出現SHUTDOWNCONTROLY/N的提示。如果按YES鍵，調速器將觸發停機并可進入編程方式。如果按NO鍵，調速器將返回到選擇方式屏幕且不進入編程方式。一旦組態完畢后，要退出編程方式應按兩次CLEAR鍵，這樣就使調速器保存所組態的內容并啟動組態檢查程序。如果變成組態沒有出錯，調速器將顯示“ControllingParameter/PressRunorProgram”;如果出錯，將顯示“ConfigERROR—PressPRGM”以及所發現的組態錯誤。調速器在出廠前已經針對具體的運用進行了組態，用戶必須按《電氣原理圖》接線，否則要進入編程方式進行組態修改。五、操作說明1SPEED轉速監視屏幕2LMTR閥位限制器屏幕3ACTR執行機構屏幕4CONT控制參數屏幕5DYN動態參數屏幕6AUX輔助控制屏幕7遠程轉速給定值8KW機組負荷監視屏幕9報警10跳閘11轉速串級和輔助動態參數調整505E調試1.505E組態；2.SPC閥位控制器組態（內部參數預設置）；3.固定LVDT傳感器，正好露出第一根線痕；4.在505E設置閥位，量SPC的37、38號端子的電流（4~20mA）；5.拔掉電液轉換器的信號線，啟動高壓油泵和電控油泵，輕敲錯油門杠桿，應不會上下活動（否則將控制不住調門，應更換電液轉換器）；6.機械找中：調節電液轉換器下部的螺帽，使其上面兩個螺帽并緊，消除間隙，且杠桿應在水平位置；7.如下圖：松開錯油門上的螺帽5，調節4，使錯油門活塞6上升或下降，當調門正好緩慢往下移動為宜，夾住6和4，使5、6并緊，調節1和2，使3能夠用力轉動為宜；8.標定：啟動高壓油泵，停止電控油泵，在就地用力拉錯油門杠桿，利用軟件調整閥位的零點和滿度；如拉不動，可能是有事故油壓存在，須讓汽機運行的復位；9.插上電液轉換器的信號線，啟動高壓油泵和電控油泵開始拉閥，在505E設置閥位，觀察高、低調門的實際開度；10.拉閥操作：“RESET”——“RUN”——“LMTR（6）”=顯示“@HPLmtSetptxxx%”——“ENTER”——“x”——“ENTER”；“菱形鍵”=顯示“@LpLmtSetptxxx%”；11.修正閥位零點和滿度：505E打閘——“ACT”——“菱形鍵”=顯示“SteamMustBeoff!!!”——“YES”=顯示“MinCurrAdjust*x.xxx”——“菱形鍵”=顯示“Max.CurrAdjust*x.xxx”,分別可用“ADJ”鍵增減修正