woodward505调速系统控制参数的选择问题

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　　摘要: 介绍了汽轮机负荷高的危害,展示了woodward505基本的控制功能，以及如何限制负荷。现有水泥线余热电站的汽轮机供货商---青岛捷能汽轮机厂和杭州中能汽轮机厂（本文只列举设计中常用的汽轮机供货商），两家在505汽轮机厂家的调速系统控制参数选择不同，可能存在的隐患进行阐述，并建议在余热发电系统中woodward505组态设计中应有限制功率。
　　关键词: 汽轮机负荷; 505限制负荷;
　　
　　（一）前言
　　 在水泥线余热发电的小型机组中，使用woodward505调速器，是一种较为成熟的设计，在现有的水泥线余热电站的机组中有着较多的应用。通过系统调试，系统完全满足控制要求。在现有水泥线余热电站woodward505编程中经常用到的参数有：汽轮机进汽压力，发电机有功功率，汽轮机转速。我们公司设计项目中主要采用的是青岛捷能汽轮机厂和杭州中能汽轮机厂的汽轮机，这两个厂家供货的woodward505调速器在各自的编程中采用的控制参数不全相同，虽都能保证机组的正常运行，但是从设计优化角度讲，还可以改进。
　　
　　（二）woodward505简介
　　 1）woodward505调速机的原理
　　 woodward505调速器是以微处理器为基础的数字式转速调节器，专用于汽轮机控制。根据汽轮机的特性，参数以及应用场合，在505调速器面板上直接进行组态。其控制原理是：接收两个转速探头的信号，与内部设定值进行比较，经PID运算模块运算后输出4-20mA的电流信号。该信号经电液转换器转换为二次油压信号，二次油压通过油动机、错油门调节汽轮机气阀的开度，控制进气量，使汽轮机转速稳定在设定值。
　　 2）505调速机的应用
　　 505调速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节阀。这三个控制调节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电流。
　　 505 调速器具有两个独立的控制通道，转速/负荷和辅助控制回路。这两个回路的输出与另外一个通道--阀位限制器信号低选（LSS），LSS的输出将直接设定执行机构驱动器的输出。除了这两个通道外，转速/负荷回路还能受控于另一个控制回路，即串级控制回路。串级控制回路“串接”在转速回路中，因此由串级控制回路的输出将直接改变转速控制回路的给定值。辅助控制回路既可作为控制通道也可作为限制通道。所有这三个PID控制回路都可以选择模拟输入信号来远程调整它们的给定值。阀位限制器限制了执行机构的输出信号即阀门的位置,有助于汽轮机的起动和停机。
　　
　　（三）Woodward505调速系统的几种调节方式及机组运行中，参数选择缺失可能造成的危害（主要针对超负荷对机组的危害进行说明）
　　 ● Woodward505调速系统的几种调节方式：
　　 1）转速调节。在并网前或单机运行时，机组的功率由外界决定，调节系统只起到转速调节的作用。转速调节的目的是起机过程中可以完成各种实验，但是在并网后投入串级控制后转速调节失效，维持在3000rpm与电网保持一致。
　　 2）功率调节。在并网运行中，系统主要用来实现功率调节。这部分PID调节就是功率调节也可称为功率限制，是为了限制功率超过汽轮机的额定功率而带来的设备损害。一般汽轮机厂出厂设置值为汽轮机的额定功率。
　　 3）前压调节。汽轮机调节阀开度受调速系统的控制，还收主汽门前蒸汽压力的限制。若主蒸汽压力降低到允许值以下，该压力信号将限制调节阀的进一步开大，以防止锅炉出口蒸汽压力继续降低；若蒸汽压力升高超过给定值时，则压力信号将调节阀的开大，维持压力恒定。前压调节目的是保证进汽压力从而提高汽轮机的效率。
　　 由上面的描述中可以得出转速调节，功率调节及前压控制都是汽轮机调速系统必要的。
　　 ● 超负荷对机组的危害，引入功率限制的必要
　　 对于汽轮机超负荷问题，主要考虑的就是轴向位移问题，而对于 超负荷运行影响较大的参数就是轴向位移、推力瓦温度、抽汽压力、真空。因为过负荷运行，易造成轴向位移增大、相应的推力瓦温升高，再有就是抽凝机组的抽汽压力升高，而且超负荷会使发电机的铁芯和线圈的温度升高加快线圈绝缘老化速度。如果汽轮机长时间超负荷运行，危害最大的就是汽轮机转子，汽轮机转子长时间受到过大应力的作用，极易产生裂纹而缩短寿命。
　　 由于汽轮机超负荷的巨大危害，所以必须要有功率限制。
　　 调速系统在并网的情况下能起到频率调节的作用（即一次调频）。改变同步器的位置，可改变调节阀开度，改变汽轮机所带负荷。调整频率（即二次调频）但用这种系统方法是没有抗内扰能力的（即蒸汽初、终参数变化时，会引起机组功率变化），他在并网运行时，即使外界负荷和同步器的位置不变，由于内扰的原因也会使机组的负荷发生变化，这就不利于电网中各机组的安全经济运行。
　　 为了增加机组的抗内扰能力，我们在调节系统中引入了功率信号，这样就能将功率自动地维持在给定值上，这种调节称为功率-频率调节，简称功频调节。
　　（四）woodward505调速器的实际应用
　　 在我设计院中现有设计的所有项目中调速系统的实际组态模式如下：
　　 1、水泥线余热电站中青岛捷能汽轮机厂505组态模式
　　 在青岛捷能汽轮机厂505控制中引入的是辅助控制和转速控制；辅助控制引入的是功率信号。
　　 2、水泥线余热电站中杭州中能汽轮机厂505组态模式
　　 在杭州中能汽轮机厂505控制中引入的是串级控制和转速控制；串级控制引入的是汽轮机进汽压力信号。
　　 从机组运行的稳定性可靠性考虑，我们要求现有的汽轮机供货商在505调速系统中转速调节，前压调节及功率调节缺一不可。
　　
　　（五）结束语
　　 总而言之，为了机组安全可靠的运行，在505调速系统设置转速调节，功率调节，前压调节这三个参数都是必要的。
　　
　　 由于本人水平有限，本文难免有纰漏和错误之处，望各位领导和专家批评指正。
　　
　　参考文献：
　　1．火电厂热力设备及运行东北电力出版社2000.9
　　2．电力工程师设备手册（动力卷下）中国电力出版社2004.1
　　3．Woodward（505）产品说明书Woodward调速器公司1997
　　4．热工控制系统 中国电力出版社2001.7
　　
　　

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