YS170在汽轮机调速系统中的应用

2015-01-13张晓罡

化工自动化及仪表 2015年9期

张晓罡

(中国石油锦州石化公司,辽宁锦州 121001)

近年来，汽轮机作为原动机驱动压缩机的组合能够满足用户各种复杂工况的需要，但是以往的汽轮机都通过外带Woodward505电子调速器(以下简称505)来实现汽轮机的转速控制。随着工业的迅猛发展，微处理器、计算机和数字通信技术也迅速发展起来，性能优异的大型透平压缩机组综合控制系统应运而生[1]，为了提升汽轮机运行的安全性和可靠性，原汽轮机调速系统升级改造势在必行。但对于多年的老装置、老设备，如果一次性改造成PLC系统，势必造成资源浪费。因此，笔者提出将YS170可编程控制器作为普通PID调节器使用，通过软件编程实现特定的功能[2]，以替代Loopmate功能，当电子调速器出现故障且不允许停机时能够自动切换到备用控制器进行控制，减少由于系统故障停机造成的经济损失[3]。

中国石油锦州石化公司三催化装置投产，其汽轮机控制系统的转速控制和超速保护采用505调速器。为了提升系统的安全性，在505与现场执行机构间设置有Loopmate备用控制器，俗称附线板。某次，505控制器故障信号动作，于是自动切换为Loopmate备用控制器，切换过程基本无扰动，避免了汽压机临时停机事故的发生。

本次一催化南台气压机调速系统改造，利用505取代原机械式调速器，但Loopmate产品已经不再生产，从保证系统的安全性考虑，硬件选用YS170可编程控制器，自行编制软件，设计并实施后成为完全符合Loopmate性能要求的备用控制器。

2 设计原理

图1 调速系统控制原理

3 功能要点

3.1 在线备用控制器功能

3.2 寄存器功能设计

3.3 YS170信号说明

在图2所示的YS170信号流程中，DI1表示505故障状态信号，DI1=1为正常状态(close)，DI1=0为故障状态(open)；DI2表示机组联锁停机信号，DI2=0为正常状态，DI2=1为停机信号，DI2发出停机信号后，YS170执行停机，输出置为4mA；X1来自505调速器的输出信号ACT1#；X2是ZIB-9602轴位移信号输入；X3是ZIB-9604轴位移信号输入；X4来自Airpax变送器SI-954 (0～12kr/min)；X5来自505(经信号隔离器后)的转速变送器SI-9605 (0～10kr/min)；Y1为4～20mA信号，经过HB-9607去调速器执行机构；Y2为1～5V信号，去DCS转速显示；Y3=Y1，去DCS指示执行机构阀位SOI-9607；DO1为∣X2∣高高报警联锁停机信号(ZI-9602)；DO2为∣X3∣高高报警联锁停机信号(ZI-9604)；DO3为∣X3∣高报警信号(ZI-9604)；DO4为∣X2∣高报警信号(ZI-9602)。

图2 YS170信号流程

4 汽轮机引蒸汽试运情况

从DCS系统转速参数指示精度考虑，505→YS170→DCS(SI-9605)的精度高于Airpax→DCS(SI-755、SI-756)，因此应对汽轮机的相关检测信号进行统一整理。

汽轮机“顺序满足”、“强制满足”功能切换开关和速关油压力低联锁Bypass开关应放置在盘前，以方便生产操作。

再次调试过程中发现，用导线将505的AO2直接与YS170的X5相连后，505输出电流达80mA以上，而YS170的指示值达到121%，将导线断开后，现象消失。采取的纠正措施：由于505与YS170是两个不同地的相对独立的设备，用导线直接相连后内部工作电位基准发生偏移，对两侧工作信号均造成影响，因此采用隔离安全栅将两者进行隔离，即安装一台MTL输出隔离栅，该问题迎刃而解。