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1、505/505E調節器用戶手冊編制：校對：日期：年9月青島汽輪機股份有限公司目錄一 引言1二 505/505E的工作原理及系統介紹121基本原理1-222 505/505E系統構成2-523 505/505E的系統介紹5-10三調節器的安裝10-11四汽輪機的啟動1141執行器的標定11-1242汽輪機的啟動方式12-1443順序自動啟動14-1544轉速PID運行方式15-1645超速試驗16-1746機組帶電負荷17-1847機組投抽汽，帶熱負荷1848停機18一引言505/550E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師2、根據具體的發電機或機械驅動應用要求對調速器進行編程組態。本說明書主要介紹調速器的工作原理、系統構成、板面操作、由于英文版手冊存在不斷增加和更改內容等方面的因素，使用woodward505/505E時，還請參考隨調速器提供的woodward8正式英文版手冊。二505/505E的工作原理及系統介紹505/505E電子調節器比一般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，它能實現升速（手動或自動），配合電氣并網，負荷控制（閥位控制或功頻控制），抽汽熱負荷控制及其它輔助控制，并與DCS通訊，控制參數在線調整和超速保護功能等。使汽輪機適應各種工況并長期安全運行。21基本原理并網前在升速3、過程中，轉速閉環為無差控制，505/505E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，電液轉換器接受調節器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，控制油動機活塞移動，通過調節杠桿，1改變調節汽閥的開度，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3000r/min，機組可根據需要定速運行，此時505/505E可接受自動準同期裝置發出的或運行人員手動操作指令，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505/505E使4、機組立即帶上初負荷，DEH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，功率給定與功率反饋比較后，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，對機組功率實現無差調節，若功率不反饋，則以閥位控制方式運行，即通過增加轉速設定，開大調節汽閥，增加進汽量達到增加負荷的目的。在甩負荷時，505/505E自動將負荷調節切換到轉速調節方式。機組容量較小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。505/505E控制器根據機組工況圖對機組電負荷及抽汽壓力進行自整控制。22 505/505E系統構成505、5/505E是基于32位微處理器控制用的數字控制器，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個操作鍵的面板，操作盤用來組態505/505E，在線調整參2數和操作汽輪機起停及運行。通過操作面板上的兩行液晶屏可觀察控制參數的實際值和設定值。控制回路/505/505E控制器內有三個相互獨立的控制器通道：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上用于串級控制。其通訊接口有三種。控制器有三種操作模式：程序模式、運行模式和服務模式，程序模式用于組態控制器的功能以適合具體的控制要6、求，程序模式一旦組態后不再改變，直至需要改變控制功能時。運行模式主要用于操作汽輪機啟動正常運行至停機整個控制過程。服務模式可以在運行狀態修改參數，根據具體汽輪機控制需要通過編程組態于相應的系統。輸入及輸出/本系統控制器有兩個控制器回路輸出4-20mA，負載能力為360ohm，同時可以加顫振電流為0-10mA;505/505E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，有六個通道可用于組態滿足具體使用，輸入阻抗為200ohm。可用于功率及主汽壓輸入，由于只有一個通道是隔離的，當采用其余通道輸入時需考慮信號隔離問題。模擬量輸出為4-20mA，有六個通道可用于組態滿足具體7、使用，負載能力為600ohm。可用于輸出某一變量，例如轉速用于顯示等。接點輸入為干接點，共16個，其中4個指定用于：停機（機組正常要求常閉），外部復位（閉合短脈沖信號），轉速升高（閉合短脈3沖信號），轉速降低（閉合短脈沖信號）。其余接點可組態使用，用于并網運行汽輪機的控制系統必須組態兩個用于發電機出口油開關觸點及并大網油開關觸點，這兩個觸點直接由油開關輔助觸點引出（機組并網正常要求常閉）另外可以組態外部停機（閉合短脈沖信號），投入解除抽汽控制（投入時為常閉，解除時為常開），外部運行（閉合短脈沖信號），抽汽升高（閉合短脈沖信號），抽汽降低時（閉合短脈沖信號）。繼電器輸出容量為28VDC，1A，共8、有八個繼電器，其中兩個用于指定為停機報警，停機繼電器正常帶電，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。控制系統用輸入測量元件主要有測速元件、測功及測壓元件。測速元件可以用電磁式或電渦流式測速頭，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輸出響應的交流電壓信號，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1mm左右，距離較小則感應出較大的輸出信號，傳感器輸出為雙芯屏蔽線，其屏蔽線與雙芯線中任一根相并聯后再連接至505/505E轉速9、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4以外部供電或控制器本身供電，由于505/505E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。否則須用505/505E本身供電（通過505E內部跳線），建議采用外供電方式。測功元件采用發電機功率變送器。23 505/505E的系統介紹汽輪機采用由數字電液控制系統實現的控制方式，并網前對汽輪機進行轉速的控制，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地運行：一純凝工況；一抽汽工況505/505E系統的基本自動控制功能是汽輪機的轉速和負荷（熱電負荷）控10、制功能。負荷控制是通過提高轉速設定完成的，同時它也具有其它輔助功能。231 啟動升速和轉速控制和保護可能選擇自動、手動、半自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505/505E控制下可以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。5232 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，505/505E立即自動使機組帶上一定的負荷以防止機組逆功率運行，當不采用功率控制時控制器將不設初負荷。233 負荷控制及甩負荷505/50511、E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器轉速設定控制汽輪發電機從帶初始負荷直到帶滿負荷，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汽輪發電機的負荷。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。該種方式及閥位控制方式。閉環控制則以汽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12、機組甩負荷時控制器切換到轉速控制方式并切除功率和抽汽控制。維持汽輪機在同步轉速（2950r/min）下空轉，以便汽機能迅6速重新并網。234 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。控制器配備有RS-232、RS-422、RS-485三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505E面板ADJ鍵調節，也可以通過505E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。235 鍵盤和顯示器（有一個圖）面板功能鍵介紹：505/505E控制器面板由313、0個操作鍵和24個字符LED液晶顯示屏組成，LED液晶顯示屏可顯示505/505E控制器在控制汽輪機過程中的所有信息，操作鍵可完成控制汽輪機的所有操作。功能鍵描述：SCROLL：鍵盤中央的大菱形鍵,在其四個角上帶有箭頭.，（左右翻動）使編程或運行方式下的功能塊顯示左移或右移。 ，（上下翻動）使編程或運行方式下的功能塊顯示上下移動。SELECT：選擇鍵 用于顯示器上行或下行變量的選擇控制。符號用于指出哪一行(變量)能通過調整鍵來進行調整。只有當上、下行都為可調整變量（動態、閥門標定方式）時，SELECT鍵和符號才起作用。當顯示只顯示7一個變量時，SELECT鍵和符號的位置將不起作用。ADJ:調整14、鍵 在運行方式中,“”增大可調整參數，“”減小可調整參數。PRGM：編程鍵 當調速器處于停機狀態時，用該鍵選擇編程方式，在運行中，該鍵用于選擇程序監視方式。在程序監視方式中，能瀏覽所編制的程序但不能改變程序。RUN：運行鍵從（CONTROLLING PARAMETR/PUSH RUN or PRGM）狀態觸發汽輪機運行即啟動指令。STOP：停機鍵一旦給予確認，觸發汽輪機控制停機（運行方式），能夠通過服務方式設定值（在“鍵選擇”下）來取消“STOP”指令。RESET：復位鍵對運行方式的報警和停機作復位/清除。在停機后按該鍵還使得調速器返回到（CONTROLLING PARAMETR/PUSH R15、UN or PRGM）狀態。ALARM（F1）：報警鍵 當鍵的LED指示燈發亮時顯示任何報警原因（最后/最新報警）。按下翻箭頭（菱形鍵）顯示另外的報警。OVERSPEED TEST ENABLE（F2）超速試驗投入鍵8允許轉速基準高于最高控制轉速給定值以進行電子或機械超速跳閘試驗。F3（功能鍵）：可編程功能鍵，用于可編程控制功能的投入或退出。F4（功能鍵）：可編程功能鍵，用于可編程控制功能的投入或退出。O/NO：輸入O/NO或退出1/YES：輸入1/YES或投入。2/ACTRO（執行機構）；輸入2或顯示執行機構位置（運行方式）3/CONT（控制參數）： 輸入3或顯示控制參數（運行方式），按“下16、翻箭頭”鍵顯示調速器的最后一次跳閘原因，達到的最高轉速和就地/遠程狀態（如果使用的話）。4/CAS（串級）： 輸入4或顯示串級控制信息（運行方式）。5/RMT遠程：輸入5或顯示遠程轉速給定值控制信息（運行方式）。6/LMTR（閥位限制器）：9輸入6或顯示閥位限制器信息。7/SPEED： 輸入7或顯示轉速控制信息（運行方式。8/AUX（輔助）：輸入8或顯示輔助信息（運行方式）。9/KW（負荷）：輸入9或顯示KW/負荷或第一級壓力信息（運行方式）。CLEAR：清除鍵清除編程狀態和運行狀態下的輸入值和使用調速器退出方式。ENTER：回車鍵在偏程方式下輸入一個新值，在運行方式下允許輸入具體的給定值。D17、YNAMICS（+/-）：動態參數鍵在運行方式下訪問控制執行機構位置的參數動態設定值。能夠通過服務方式設定值（在“鍵選擇”下）來禁止動態調整。該鍵還可以改變所輸入值的符號。./（EXT/ADM：抽汽/補汽給鍵盤輸入的數值加上小數點或顯示抽汽補汽信息（運行方式）。EMERGENCY SHUTDOWN BUTTON：緊急停機按鈕殼體面板上的大紅色八角按鈕。這是調速器的緊急停機按鈕。三調速器的安裝10505/505E調速器裝在一個嵌裝式殼體中，這種殼體設計成安裝于控制室的屏上或柜子中，所有的現場接線都通過調速器后面的可拆卸端子塊與調速器連接。（有調速器的外型及安裝尺寸和調速器接線圖）四.汽輪機的啟動18、4.1執行器的標定在汽輪機第一次運行前或可能影響執行機構或閥門維修后應按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節閥一致。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“Emergency Shutdown緊急停機”按鈕。4. 按“ACT”鍵，然后按下翻鍵直到出現“Stroke Actua tou dsdled,Steam Must be off”(確認主汽門已經切斷了汽輪機的汽源)5. 按“YES”鍵（屏幕顯示“Stroke to MinEnabled,Mincurr Adjust *20.019、00”）6. 按 “YES”鍵進入該方式或下翻箭頭鍵轉入所需的方式。6aStroke to MinEnabld,Min Curr Adjust *xxx.xx按YES鍵迫使執行機6bStroke to MaxENAbld,Max Curr Adjust “xxx.xx按YES鍵迫使執行機構輸出至上限值。按上升或下降鍵來改變100%執行機構行程時的電流值。116cManua l l y AdjustEnabld,Stroke Valve xxx.xx在該屏幕顯示下按上升、下降鍵將以5%/秒的速率在0100%之間改變閥門的輸出電流。7. 當標定結束時，505/505E所顯示的0100%閥門位置必須20、等于0100%的實際閥門行程。8. 按二次CLEAR鍵來保存更改值并退出標定方式。4.2汽輪機的啟動方式505/505E有三種可供選擇的汽輪機啟動方式：手動,半自動或自動。這三種啟動方式在起程序模式下選擇，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：4.2.1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，然后全開主氣門。4.發出運行（RUN）指令。這時，調速器將以“閥位限制器速率（Valve21、 Limiter RATE）”開啟調節閥至其最大位置。轉速給定值以“至最低轉速速率（Rate To Min Rate）”從零變化12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操作人員進行操作，如果組態了“順序自動啟動”則舊由順序自動啟動程序開始控制。4.2.2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22、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（Rate To Min Rate）”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13了“順序自動啟動”則就由自動程序開始控制。4.2.3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23、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）。5.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直時，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。4.3順序自動啟動該功能不同于“自動啟動方式（AUTOMATIC START MODE）”.順序自動啟動能夠與三種啟動方式中的任意一種一起使用。采用這一功能，發出“RUN24、”指令后順序自動啟動程序就將轉速給定值升至低暖機轉速設定值，并在該設定值保持一段時間。再將轉速給定值升至高暖機轉速設定值，同樣在該設定值下保持一段時間。然后將轉速給定值升至額定轉速設定值。熱態啟動和冷態啟動的所有升14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。隨時都能從鍵盤出觸點輸入或通過Modbus暫25、停執行順序自動啟動程序。可以通過暫停指令，轉速給定值提升或降低指令來暫停執行順序自動啟動程序，也可以從鍵盤或Mod bus通信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了程序的運行方式。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。4.4轉速PID運行方式轉速PID根據組態和系統條件，按下列方式之一進行運行：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運用時，轉速PID始終以轉速控制方式運行。而當組態為發電機運用時，發電機和電網斷路器的狀態決定了轉速PID的運行方式。154.4.1轉速控制 發電機斷路器觸26、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。4.4.2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，轉速給定值立即躍階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”。4.4.3機組負荷控制 當發電機和電網的斷路器都閉合時，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27、加到100%。機組的負荷被轉換成額定轉速的百分比。不等率%x發電機負荷X額定轉速=給定值變化例如：5%X100%X3000=150rpm這說明：當機組在電網中并列運行時，轉速給定值能從3000rpm調整至3150rpm使機組負荷從零增加到100%。4.5超速試驗當機組無論按哪種方式啟動，并按事先組態號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：161. 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時所達到的最高轉速值，必要的話，請清除掉“Highest Speed Reached”值。清除時按OSPD鍵，下翻至顯示屏2，按YES鍵。28、注意：該值也能在控制（CONT）鍵下清除或讀出。3. 試驗時同時按OSPD鍵和Ajdust Up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. 一旦汽輪機轉速達到調速器的內部OVERSPEED TRIP LEVEL設定值，OSPD的LED就閃爍且屏幕閃爍顯示“SpeedTrip”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29、率閃爍，表示已達到最大轉速給定值，機組應已由外部跳閘裝置跳閘。4.6機組帶電負荷505/505E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，如果轉速部等率設置為5%，那么，當轉速設定點值從3000Rpm17上升至3150Rpm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。4.7機組投抽汽，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）機組帶上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，慢慢降低壓閥位限制器，直到低壓閥位限制器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，直到低壓閥位限制器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505E收到一個投入/切除指令時，505E能自動降低/升高低壓閥位限制器開度位置，來投入/切除抽汽控制。4.8停機可以通過“CONT”鍵控制機組自動停機。也能采用手動方式，按一定的速率將負荷，負荷減到零，得到“解列”信號后，打閘關閉主汽門和調節汽閥。18