YS170在汽輪機調速系統中的應用

張曉罡

(中國石油錦州石化公司,遼寧 錦州 121001)

近年來，汽輪機作為原動機驅動壓縮機的組合能夠滿足用戶各種復雜工況的需要，但是以往的汽輪機都通過外帶Woodward505電子調速器(以下簡稱505)來實現汽輪機的轉速控制。隨著工業的迅猛發展，微處理器、計算機和數字通信技術也迅速發展起來，性能優異的大型透平壓縮機組綜合控制系統應運而生[1]，為了提升汽輪機運行的安全性和可靠性，原汽輪機調速系統升級改造勢在必行。但對于多年的老裝置、老設備，如果一次性改造成PLC系統，勢必造成資源浪費。因此，筆者提出將YS170可編程控制器作為普通PID調節器使用，通過軟件編程實現特定的功能[2]，以替代Loopmate功能，當電子調速器出現故障且不允許停機時能夠自動切換到備用控制器進行控制，減少由于系統故障停機造成的經濟損失[3]。

中國石油錦州石化公司三催化裝置投產，其汽輪機控制系統的轉速控制和超速保護采用505調速器。為了提升系統的安全性，在505與現場執行機構間設置有Loopmate備用控制器，俗稱附線板。某次，505控制器故障信號動作，于是自動切換為Loopmate備用控制器，切換過程基本無擾動，避免了汽壓機臨時停機事故的發生。

本次一催化南臺氣壓機調速系統改造，利用505取代原機械式調速器，但Loopmate產品已經不再生產，從保證系統的安全性考慮，硬件選用YS170可編程控制器，自行編制軟件，設計并實施后成為完全符合Loopmate性能要求的備用控制器。

2 設計原理

圖1 調速系統控制原理

3 功能要點

3.1 在線備用控制器功能

3.2 寄存器功能設計

3.3 YS170信號說明

在圖2所示的YS170信號流程中，DI1表示505故障狀態信號，DI1=1為正常狀態(close)，DI1=0為故障狀態(open)；DI2表示機組聯鎖停機信號，DI2=0為正常狀態，DI2=1為停機信號，DI2發出停機信號后，YS170執行停機，輸出置為4mA；X1來自505調速器的輸出信號ACT1#；X2是ZIB-9602軸位移信號輸入；X3是ZIB-9604軸位移信號輸入；X4來自Airpax變送器SI-954 (0～12kr/min)；X5來自505(經信號隔離器后)的轉速變送器SI-9605 (0～10kr/min)；Y1為4～20mA信號，經過HB-9607去調速器執行機構；Y2為1～5V信號，去DCS轉速顯示；Y3=Y1，去DCS指示執行機構閥位SOI-9607；DO1為∣X2∣高高報警聯鎖停機信號(ZI-9602)；DO2為∣X3∣高高報警聯鎖停機信號(ZI-9604)；DO3為∣X3∣高報警信號(ZI-9604)；DO4為∣X2∣高報警信號(ZI-9602)。

圖2 YS170信號流程

4 汽輪機引蒸汽試運情況

從DCS系統轉速參數指示精度考慮，505→YS170→DCS(SI-9605)的精度高于Airpax→DCS(SI-755、SI-756)，因此應對汽輪機的相關檢測信號進行統一整理。

汽輪機“順序滿足”、“強制滿足”功能切換開關和速關油壓力低聯鎖Bypass開關應放置在盤前，以方便生產操作。

再次調試過程中發現，用導線將505的AO2直接與YS170的X5相連后，505輸出電流達80mA以上，而YS170的指示值達到121%，將導線斷開后，現象消失。采取的糾正措施：由于505與YS170是兩個不同地的相對獨立的設備，用導線直接相連后內部工作電位基準發生偏移，對兩側工作信號均造成影響，因此采用隔離安全柵將兩者進行隔離，即安裝一臺MTL輸出隔離柵，該問題迎刃而解。

5 結束語

YS170設置靈活、組態修改方便，利用YS170智能控制器自行編制軟件的方法來實現轉速控制系統，經過調試和應用，系統各功能模塊工作正常、系統工作可靠、控制精度高、控制穩定。系統功能和試運結果達到了預期目標。

[1] 劉娜.汽輪機驅動離心式壓縮機的調節系統設計[D].沈陽:東北大學,2012.

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

[3] 郭德森,郭永君.用智能調節器改善汽輪機調速性能[J].中國化工貿易,2013,(6):51.