Woodward505控制汽輪機(jī)轉(zhuǎn)速與ESD系統(tǒng)的結(jié)合應(yīng)用

邵光明，于秀芳

（1.山東濱化濱陽(yáng)燃化有限公司，山東 濱州 251800；2.中海瀝青股份有限公司，山東 濱州 256600）

0 引言

富氣壓縮機(jī)組是催化裂化裝置中關(guān)鍵機(jī)組之一，其功能是將低壓富氣壓縮為凝縮油，從而生產(chǎn)成為液化氣類介質(zhì)。富氣壓縮機(jī)的轉(zhuǎn)速控制一般采用電機(jī)控制和汽輪機(jī)控制。本文結(jié)合實(shí)際應(yīng)用介紹Woodward505控制器結(jié)合ESD系統(tǒng)控制汽輪機(jī)轉(zhuǎn)速，從而調(diào)節(jié)壓縮機(jī)負(fù)荷。系統(tǒng)主要組成為以下4個(gè)部分。

1）汽輪機(jī)：背壓式汽輪機(jī)，杭州中能汽輪動(dòng)力有限公司產(chǎn)品，產(chǎn)品型號(hào)：BH25/01。

2）富氣壓縮機(jī)：離心式壓縮機(jī)，沈鼓集團(tuán)公司產(chǎn)品。

3）Woodward505：由汽輪機(jī)設(shè)備廠家提供，并完成組態(tài)、調(diào)試。

4）ESD系統(tǒng)：ICS Trusted T6300機(jī)組控制系統(tǒng)。

本文主要介紹3）、4）的組合應(yīng)用。

1 機(jī)組控制方案

1.1 控制示意圖（見(jiàn)圖1）

1.2 控制介紹

1.2.1 ESD系統(tǒng)功能

ESD系統(tǒng)完成整個(gè)機(jī)組及裝置的聯(lián)鎖邏輯地實(shí)現(xiàn)和控制。各類聯(lián)鎖信號(hào)包括汽輪機(jī)、富氣壓縮機(jī)的各個(gè)振動(dòng)、位移、軸承溫度、干氣密封、潤(rùn)滑油站等信號(hào)以及505控制器輸出的跳閘信號(hào)均接入ESD系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)機(jī)組允啟、聯(lián)鎖停機(jī)、聯(lián)鎖切斷、潤(rùn)滑油泵啟停等功能。停機(jī)聯(lián)鎖發(fā)生后，ESD系統(tǒng)輸出信號(hào)同時(shí)停汽輪機(jī)（汽輪機(jī)停車電磁閥），關(guān)閉富氣壓縮機(jī)入口閘閥、出口閘閥，打開(kāi)富氣壓縮機(jī)防喘振閥，放火炬閥打開(kāi)一定開(kāi)度，同時(shí)向505控制器發(fā)送停車信號(hào)。

采用3個(gè)轉(zhuǎn)速信號(hào)接入ESD系統(tǒng)，在ESD系統(tǒng)進(jìn)行3取2處理后判斷機(jī)組運(yùn)行狀態(tài)。

在正常工作中，為方便操作，在ESD系統(tǒng)操作站給出轉(zhuǎn)速給定信號(hào)。

1.2.2 505控制器完成功能

505控制器完成汽輪機(jī)手動(dòng)暖機(jī)啟動(dòng)、轉(zhuǎn)速控制和停機(jī)，汽輪機(jī)現(xiàn)場(chǎng)調(diào)試及超速實(shí)驗(yàn)。其中暖機(jī)啟動(dòng)模式在程序中進(jìn)行設(shè)定。轉(zhuǎn)速控制按照505控制器內(nèi)部固有邏輯和程序經(jīng)比較計(jì)算后輸出至電液執(zhí)行機(jī)構(gòu)，實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)。停機(jī)按505控制固有停機(jī)模式。

采用兩個(gè)轉(zhuǎn)速信號(hào)接入505控制器。

圖1 控制示意圖Fig.1 Schematic diagram of control

1.3 信號(hào)連接

505控制器內(nèi)部固有功能較多，接線端子多，實(shí)際只應(yīng)用其中一部分。與ESD系統(tǒng)之間的聯(lián)絡(luò)，選用如下信號(hào)：

1）模擬輸入（遠(yuǎn)程給定信號(hào)：4-20mA）

2）模擬輸出（轉(zhuǎn)速輸出：4-20mA）

3）觸點(diǎn)輸入（ESD系統(tǒng)跳閘信號(hào)）

4）觸點(diǎn)輸入（允許啟動(dòng)信號(hào)）

5）觸點(diǎn)輸入（遠(yuǎn)程給定允許）

6）繼電器輸出（505跳閘信號(hào)）

7）繼電器輸出（505報(bào)警信號(hào)）

8）繼電器輸出（遠(yuǎn)程給定已投）

9）繼電器輸出（505正常）

10）執(zhí)行器輸出（4-20mA）

對(duì)應(yīng)各信號(hào)的功能需對(duì)505控制器進(jìn)行組態(tài)，一般505控制器由汽輪機(jī)廠家提供，出廠前已進(jìn)行組態(tài)，并提供最終組態(tài)卡。

1.4 轉(zhuǎn)速控制

1.4.1 汽輪機(jī)啟動(dòng)

此步驟完全由505控制器手動(dòng)實(shí)現(xiàn)。

當(dāng)工藝流程具備條件后，ESD系統(tǒng)輸出允許啟動(dòng)信號(hào)。用505控制器啟動(dòng)汽輪機(jī)，在800rpm保持30min；然后在505控制器操作面板逐步緩慢提高轉(zhuǎn)速，每次升速為500rpm到2000rpm維持30min；汽輪機(jī)臨界轉(zhuǎn)速為4947rpm，越過(guò)臨界轉(zhuǎn)速時(shí)，轉(zhuǎn)速?gòu)?900rpm直接提至5600rpm左右[2]。

1.4.2 切換至ESD操作

當(dāng)轉(zhuǎn)速大于等于一定轉(zhuǎn)速，例如6000rpm時(shí)，ESD系統(tǒng)發(fā)出遠(yuǎn)程給定允許（觸點(diǎn)輸入）信號(hào)；505收到ESD允許給定信號(hào)后，505控制器轉(zhuǎn)速給定信號(hào)自動(dòng)緩慢與ESD系統(tǒng)遠(yuǎn)程給定信號(hào)靠近，當(dāng)達(dá)到一致時(shí)，505發(fā)出遠(yuǎn)程給定已投信號(hào)，此時(shí)能夠在ESD系統(tǒng)操作站改變轉(zhuǎn)速給定值。

此步驟主要實(shí)現(xiàn)505信號(hào)與ESD信號(hào)之間無(wú)擾動(dòng)切換。

在應(yīng)用中需注意：依據(jù)505使用手冊(cè)，遠(yuǎn)程轉(zhuǎn)速給定可以通過(guò)505鍵盤、外部觸點(diǎn)或MODBUS來(lái)投入或退出。當(dāng)遠(yuǎn)程轉(zhuǎn)速給定允許觸點(diǎn)閉合時(shí)，此功能生效。在505復(fù)位后或清除跳閘狀態(tài)后，如果該觸點(diǎn)處于斷開(kāi)，則閉合后允許轉(zhuǎn)速給定生效；如果處于閉合，則將其斷開(kāi)再閉合，允許轉(zhuǎn)速給定生效[3]。

1.4.3 汽輪機(jī)停機(jī)

此步驟由505控制器實(shí)現(xiàn)。

2 結(jié)束語(yǔ)

機(jī)組從2013年底試運(yùn)、開(kāi)工至今運(yùn)行良好。Woodward 505控制器專用于汽輪機(jī)轉(zhuǎn)速控制，應(yīng)用廣泛、可靠、成熟，505控制器由汽輪機(jī)廠家提供有利于初期調(diào)試，可避免不必要的糾紛。如果所選ESD系統(tǒng)能夠滿足汽輪機(jī)轉(zhuǎn)速控制要求，可不使用505控制器，直接將505控制器的功能在ESD系統(tǒng)中實(shí)現(xiàn)，前提是系統(tǒng)必須確保滿足轉(zhuǎn)速控制要求。公司應(yīng)用的ICS Trusted預(yù)留了3個(gè)轉(zhuǎn)速輸入信號(hào)及輸出卡件，準(zhǔn)備以后進(jìn)行改造。也可以將505控制器與ESD系統(tǒng)轉(zhuǎn)速輸出信號(hào)使用轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)選擇應(yīng)用，更具備靈活性。

[1]王樹(shù)青,樂(lè)嘉謙.自動(dòng)化與儀表工程師手冊(cè)[M].北京:化學(xué)工業(yè)出版社,2010.

[2]使用說(shuō)明書[HS2362-25][Z].杭州中能動(dòng)力汽輪有限公司.

[3]Woodward505數(shù)字式調(diào)節(jié)器使用手冊(cè)[Z].Woodward調(diào)速器公司.