張曉罡

(中國(guó)石油錦州石化公司,遼寧 錦州 121001)

近年來(lái)，汽輪機(jī)作為原動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)壓縮機(jī)的組合能夠滿足用戶各種復(fù)雜工況的需要，但是以往的汽輪機(jī)都通過(guò)外帶Woodward505電子調(diào)速器(以下簡(jiǎn)稱505)來(lái)實(shí)現(xiàn)汽輪機(jī)的轉(zhuǎn)速控制。隨著工業(yè)的迅猛發(fā)展，微處理器、計(jì)算機(jī)和數(shù)字通信技術(shù)也迅速發(fā)展起來(lái)，性能優(yōu)異的大型透平壓縮機(jī)組綜合控制系統(tǒng)應(yīng)運(yùn)而生[1]，為了提升汽輪機(jī)運(yùn)行的安全性和可靠性，原汽輪機(jī)調(diào)速系統(tǒng)升級(jí)改造勢(shì)在必行。但對(duì)于多年的老裝置、老設(shè)備，如果一次性改造成PLC系統(tǒng)，勢(shì)必造成資源浪費(fèi)。因此，筆者提出將YS170可編程控制器作為普通PID調(diào)節(jié)器使用，通過(guò)軟件編程實(shí)現(xiàn)特定的功能[2]，以替代Loopmate功能，當(dāng)電子調(diào)速器出現(xiàn)故障且不允許停機(jī)時(shí)能夠自動(dòng)切換到備用控制器進(jìn)行控制，減少由于系統(tǒng)故障停機(jī)造成的經(jīng)濟(jì)損失[3]。

中國(guó)石油錦州石化公司三催化裝置投產(chǎn)，其汽輪機(jī)控制系統(tǒng)的轉(zhuǎn)速控制和超速保護(hù)采用505調(diào)速器。為了提升系統(tǒng)的安全性，在505與現(xiàn)場(chǎng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)間設(shè)置有Loopmate備用控制器，俗稱附線板。某次，505控制器故障信號(hào)動(dòng)作，于是自動(dòng)切換為L(zhǎng)oopmate備用控制器，切換過(guò)程基本無(wú)擾動(dòng)，避免了汽壓機(jī)臨時(shí)停機(jī)事故的發(fā)生。

本次一催化南臺(tái)氣壓機(jī)調(diào)速系統(tǒng)改造，利用505取代原機(jī)械式調(diào)速器，但Loopmate產(chǎn)品已經(jīng)不再生產(chǎn)，從保證系統(tǒng)的安全性考慮，硬件選用YS170可編程控制器，自行編制軟件，設(shè)計(jì)并實(shí)施后成為完全符合Loopmate性能要求的備用控制器。

2 設(shè)計(jì)原理

圖1 調(diào)速系統(tǒng)控制原理

3 功能要點(diǎn)

3.1 在線備用控制器功能

3.2 寄存器功能設(shè)計(jì)

3.3 YS170信號(hào)說(shuō)明

在圖2所示的YS170信號(hào)流程中，DI1表示505故障狀態(tài)信號(hào)，DI1=1為正常狀態(tài)(close)，DI1=0為故障狀態(tài)(open)；DI2表示機(jī)組聯(lián)鎖停機(jī)信號(hào)，DI2=0為正常狀態(tài)，DI2=1為停機(jī)信號(hào)，DI2發(fā)出停機(jī)信號(hào)后，YS170執(zhí)行停機(jī)，輸出置為4mA；X1來(lái)自505調(diào)速器的輸出信號(hào)ACT1#；X2是ZIB-9602軸位移信號(hào)輸入；X3是ZIB-9604軸位移信號(hào)輸入；X4來(lái)自Airpax變送器SI-954 (0～12kr/min)；X5來(lái)自505(經(jīng)信號(hào)隔離器后)的轉(zhuǎn)速變送器SI-9605 (0～10kr/min)；Y1為4～20mA信號(hào)，經(jīng)過(guò)HB-9607去調(diào)速器執(zhí)行機(jī)構(gòu)；Y2為1～5V信號(hào)，去DCS轉(zhuǎn)速顯示；Y3=Y1，去DCS指示執(zhí)行機(jī)構(gòu)閥位SOI-9607；DO1為∣X2∣高高報(bào)警聯(lián)鎖停機(jī)信號(hào)(ZI-9602)；DO2為∣X3∣高高報(bào)警聯(lián)鎖停機(jī)信號(hào)(ZI-9604)；DO3為∣X3∣高報(bào)警信號(hào)(ZI-9604)；DO4為∣X2∣高報(bào)警信號(hào)(ZI-9602)。

圖2 YS170信號(hào)流程

4 汽輪機(jī)引蒸汽試運(yùn)情況

從DCS系統(tǒng)轉(zhuǎn)速參數(shù)指示精度考慮，505→YS170→DCS(SI-9605)的精度高于Airpax→DCS(SI-755、SI-756)，因此應(yīng)對(duì)汽輪機(jī)的相關(guān)檢測(cè)信號(hào)進(jìn)行統(tǒng)一整理。

汽輪機(jī)“順序滿足”、“強(qiáng)制滿足”功能切換開(kāi)關(guān)和速關(guān)油壓力低聯(lián)鎖Bypass開(kāi)關(guān)應(yīng)放置在盤前，以方便生產(chǎn)操作。

再次調(diào)試過(guò)程中發(fā)現(xiàn)，用導(dǎo)線將505的AO2直接與YS170的X5相連后，505輸出電流達(dá)80mA以上，而YS170的指示值達(dá)到121%，將導(dǎo)線斷開(kāi)后，現(xiàn)象消失。采取的糾正措施：由于505與YS170是兩個(gè)不同地的相對(duì)獨(dú)立的設(shè)備，用導(dǎo)線直接相連后內(nèi)部工作電位基準(zhǔn)發(fā)生偏移，對(duì)兩側(cè)工作信號(hào)均造成影響，因此采用隔離安全柵將兩者進(jìn)行隔離，即安裝一臺(tái)MTL輸出隔離柵，該問(wèn)題迎刃而解。

5 結(jié)束語(yǔ)

YS170設(shè)置靈活、組態(tài)修改方便，利用YS170智能控制器自行編制軟件的方法來(lái)實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)速控制系統(tǒng)，經(jīng)過(guò)調(diào)試和應(yīng)用，系統(tǒng)各功能模塊工作正常、系統(tǒng)工作可靠、控制精度高、控制穩(wěn)定。系統(tǒng)功能和試運(yùn)結(jié)果達(dá)到了預(yù)期目標(biāo)。

[1] 劉娜.汽輪機(jī)驅(qū)動(dòng)離心式壓縮機(jī)的調(diào)節(jié)系統(tǒng)設(shè)計(jì)[D].沈陽(yáng):東北大學(xué),2012.

[2] 袁慶斌.YS170可編程控制器在工業(yè)控制中的應(yīng)用技巧[J].中國(guó)化工裝備,2004,(z1):37～43.

[3] 郭德森,郭永君.用智能調(diào)節(jié)器改善汽輪機(jī)調(diào)速性能[J].中國(guó)化工貿(mào)易,2013,(6):51.