1、505 汽轮机调速系统说明书引言505 是以微处理器为基础的调速器，适用于单执行机构或双执行机构的汽轮机控制。调速器采用菜单驱动软件以引导现场工程是根据具体的发电机或机械驱动应用 要求对调速器进行组态编程。本说明书包括调速器的工作原理、系统构成、面板操作。一、工作原理及系统介绍505 电子调节器比一般的液压系统控制精度高，自动化水平大大提高，热电负荷自整性也高。它能实现升降速（手动或自动） 、配合电气并网、负荷控制（法为控制或功频控制） 、抽汽热负荷控制及其它辅助控制，并可与 DCS 通讯，控制参数在线调整和超速保护功能等，能使汽轮机适应各种工况并长期安全运行。基本原理并网前在升速过程中，转速
2、闭环为无差控制，控制器将测量的机组实际和给定转速的偏差信号经软件分析处理及 PID 运算后输出标准电流信号给电液转换器，电液转换器接受调解其输出的标准电流信号，输出与输入电流信号相对应的调节信号油压；调节信号油压经液压伺服机构放大，控制油动机活塞运动，通过调节杠杆，改变调速汽门的开度，调节汽轮机高压段、低压段的进汽量，从而减少转速偏差，达到转速无差控制。当转速达到 3000 转/分，机组可根据需要定速运行。此时 505 可接受自动准同期装置发出的或运行人员受冻发出的操作指令，调整机组实现同步，以便并网。机组并网后，如果采用功率闭环控制，可根据需要决定 505 使机组立即带上初负荷，实测机组功率
3、和机组转速作为反馈信号，转速偏差作为一次调频信号对给定功率进行修正；功率给定于功率反馈比较后，经 PID 运算和功率放大后，通过电液转换器和油动机控制调节阀门开度来消除偏差信号，对机组实现无差调节。若功率不反馈，则以阀位控制方式运行，即通过转速设定，开大调节汽门，增加进汽量达到增加负荷的目的。在甩负荷时，505 自动将负荷调节切换为转速调节方式。机组容量较小时时建议可不采用功率闭环控制。在机组带上一定电负荷后，可根据需要带热负荷，投入抽汽控制。505 控制器根据机组工况 图对机组电负荷及抽汽压力进行自动控制。系统构成505 是基于 32 位微处理器的数字控制器。它集现场组态控制和操作盘于一体。
4、操作盘包括一个两行（24 个字符）显示、一个有 30个操作键的操作面板。操作盘用来组态 505、在线调整参数和操作汽轮机的起停及运行。 通过操作面板上的两行液晶屏客观差控制参数的实际值和给定值。控制回路505 控制器拥有三个独立的控制器通道：转速/负荷控制 PID 回路、辅助控制 PID 回路、抽汽控制 PID 回路。前两者通过低选输出，另外有一个 PID 控制回路可串接在转速控制回路，用于串级控制。其通讯接口有三种：RS232、RS485 、辅助接点输入输出。控制器有三种操作模式：程序模式、运行模式和服务模式。组态控制器，只能以适合具体的控制要求，程序模式 一旦组态后不得改动。除非需要改变控
5、制功能是方可在停机状态进入程序模式进行组态。运行模式主要用于操作汽轮机启动、正常运行、停机。程序模式在运行状态下可以修改运行参数，根据具体的汽轮机控制需要通过编程组态作用于相应的系统。输入输出505 系统控制器有两个控制回路可输出 420mA 标准电流信号，负载能力为 360 欧姆，同时可以家振颤电流 010mA；控制器有两个转速传感器输入，其信号输入为高选。模拟量输入为 420mA，有六个通道用于组态编程具体应用，输入阻抗为 200 欧姆，可用于功率和主汽压力输入。由于只有一个通道是隔离的，当使用多于两个通道输入信号时，需要考虑信号隔离问题。模拟量输出为 420mA, 有六个通道可供用户使用
6、，负载能力为600 欧姆，可用于输出某一变量，例如转速、功率等。接点输入为干接点，共有 20 个，其中包括启动、停机（机组正常运行状态要求常闭） 、外部复位（闭合短脉冲信号） 、转速升高（闭合短脉冲信号） 、转速降低（闭合短脉冲信号） 。其余接点可组态使用，用于并网运行的汽轮发电机组必须组态两个用于发电机出口油开关触点以及并大网油开关触点，这两个触点直接由油开关辅助接点引出（机组并网信号正常要求常闭） 。另外也可组态外部停机（闭合短脉冲信号） 、投入/解除抽汽控制（投入是为常闭，解除视为常开） 、外部运行（闭合短脉冲信号） 、抽汽升高（闭合短脉冲信号） 、抽汽降低（闭合短脉冲信号） 。继电器输
7、出容量为 28VDC1A，共有八个继电器，其中两个用于指定为停机及报警，停机继电器正常运行时带电，停机时不带电。另外抽汽机组可组态抽汽投入状态继电器，其余继电器可组态所需功能，同样也可组态停机。控制系统输入测量元件主要有测速、测功及测压元件。测速元件可以采用磁电式或电涡流式测速探头。本系统采用磁电式传感器。磁电式传感器内装永久磁钢，在其端面磁头处形成磁场，一旦该处磁阻发生变化，传感器内部线圈能感应出相应的交流电压信号。在旋转体上安装导磁体发讯齿轮，齿轮模数大于 2。传感器可安装在径向。传感器端面距齿轮顶端 1 毫米，距离较小则感应出较大的输出信号。传感器输出为双绞屏蔽线，其屏蔽线与双绞线中任一
8、根相并联后再连接至 505 转速测量通道“-”端。测压元件采用常规电容式两线制压力变送器。压力变送器供电可以外部共点火控制器本身供电。由于 505 控制器的模拟量输入通道只有一路是隔离的，当压力输入采用不隔离通道时，必须考虑输入隔离问题，否则必须采用 505 本身供电（通过 505 内部跳线） 。建议采用外部供电方式。测功元件采用发电机功率变送器。系统介绍汽轮机采用有数字电液控制系统组成的控制方式，并网前对汽轮机进行转速控制，在并网后对汽轮机进行负荷控制，并能在下列任何一种机组运行方式下安全经济运行：抽凝工况、抽汽工况。505 系统的基本自动控制功能是汽轮机的转速控制和负荷（热电负荷）控制功能
9、。负荷控制是通过改变转速设定来完成的。同时它也具有其他辅助功能。1 启动升速及转速控制和保护可以选择自动、半自动、手动三种启动方式之一，这三种方式的切换只有在停机后在控制器程序组态中改变来实现，本系统一般采用前两种方式。在 505 控制下可进行电超速保护试验、机械超速保护试验。具有超速保护（109%）功能。2 同步及自动初负荷控制机组定速后，可由运行人员通过手动或“自动准同期”装置发出的转速增减信号调整机组转速以便并网。机组并网后，505 厘及自动使机组带上一定的初负荷以防止机组逆功率运行，当不采用功频控制时控制器将不设初负荷。3 负荷控制及甩负荷505 系统能在汽轮发电机并入电网后可根据运行
10、情况或电厂运行规程，运行人员通过操作控制其转速给定值控制汽轮发电机从带初负荷直到带满负荷，并应能根据电网要求参与一次调频。系统具有开环和闭环两种控制方式去改变或维持其轮发电机的负荷。开环控制根据转速给定值及频差信号确定阀门的开度指令。该种方式即阀位控制方式。闭环控制则以七轮发电机的实发功率作为反馈信号进行负荷自动调节。该种方式即为功频控制方式。负荷控制可以通过在并网后增加或减少转速设定值来实现。抽汽控制可自动或手动投入。在自动投入情况下，在抽汽菜单显示时操作投入。然后 通过增加或减少抽汽压力设定值即可增减抽汽负荷。投入抽汽控制时控制器将对机组热电负荷进行自整控制。当机组甩负荷时，控制器自动切换
11、到转速控制方式并切除功率和抽汽控制，维持汽轮机转速在同步转速（2950 转/分）下空转，以便汽机能迅速重新并网。4 操作及通讯所有控制指令可以通过控制器本身键盘、触点、遥控或通讯方式发出。控制器配备有 RS232、RS422 、RS485 三种通讯接口供用户选择与 DCS 通讯。通讯协议采用 MODBUS 协议。例如转速设定升降可以通过 505 操作面板 ADJ 键调节，也可以通过 505 外部转速升降触点控制。硬接线开关量采用干接点，模拟量采用 420mA.所有控制指令可以通过控制器本身键盘、遥控或通讯方式输入。二、汽轮机的启动1 执行器的标定在汽轮机第一次运行欠或可能影响执行机构或阀门维修
12、后应按照下述步骤进行阀门的标定以确保调速器的标定与汽轮机调速汽门一致。步骤如下：1 在标定过程中，紧急停机触点输入必须闭合或跨接。2 执行系统 RESET 指令。 （按“RESET ”键）3 按调速器面板上的“Emergency Shutdown（紧急停机） ”按钮。4 按“ACT”键，然后按下翻键直到出现“Stroke Actuatou dsbled,Steam Must be off”（确认主汽门已经切断了汽轮机的汽源）5 按“YES”键（屏幕显示“Stroke to Min-Enabled，Mincurr Adjust *20.000”）6 按“YES”键进入该方式或下翻键头转入所需的方
13、式。6a Stroke to Min-Enabled,Min curr Adjust *xxx.xx-按“YES”键迫使执行机构输出至下限值或零位。6b Stroke to Max-Enabled,Max curr Adjust *xxx.xx-按“YES”键迫使执行机构输出至之上限值。岸上生活下降键来改变 100%执行机构行程市的电流值。6c Manually Adjust-Enabled,Stroke Value xxx.xx-在该显示屏幕下按上升、下降键将以 5%/秒的速率在 0100%之间改变阀门的输出电流。7 当标定结束时，505 所显示的 0100%阀门位置必须等于 0100%实际
14、阀门行程。8 按两次 CLEAR 键来保存更改值并退出标定方式。 2 汽轮机的启动方式505 有三种可供选择的汽轮机启动方式：手动、半自动、全自动。这三种启动方式在程序模式下选择，更改启动方式只能在停机后进入程序模式才能进行。三种启动方式的操作分别介绍如下：1 手动启动方式当组态了手动启动方式时，采用下列启动操作程序：1、确认汽轮机已进入准启动阶段。 （启动前的准备参考“安装使用说明书” ）2、发一复位“RESET ”指令（使所有报警和停机状态复位） 。3、关闭电动隔离门及其旁通阀门，然后全开主汽门。4、发出运行“RUN” 指令。*这时，调速器将以“阀位限制器速率（Valve Limiter
15、RATE） ”开启调节阀至其最大位置。*转速给定值以“至最低转速速率（Rate To Min Rate） ”从零变化至最低控制转速。5、以可控速率开启主汽门前旁通阀门。*当汽轮机转速升高至最低控制转速时，调速器的转速 PID 通过控制调节阀的开度来控制汽轮机的转速。6、将电动隔离门开启至 100%开度。*转速维持在最低控制转速下直到运行人员进行操作。如果组态了“顺序自动启动”则就由顺序自动启动程序开始控制。2 半自动启动方式当组态了半自动启动方式时，采用下列启动操作程序：1、确认汽轮机已进入准启动阶段。 （启动前的准备参考“安装使用说明书” ）2、发一复位“RESET ”指令（使所有报警和停机
16、状态复位） 。3、打开主汽门（确认汽轮机没有加速） 。4、发“RUN”指令。*此时，转速给定值以“至最低转速速率（Rate To Min Rate） ”从零变化至最低控制转速给定值。5、以控制的速率提升调速器的阀位限制器。*当汽轮机转速升高至最低控制转速时， 调速器的转速 PID 通过控制调节阀的开度来控制汽轮机的转速。6、将阀位限制器提升至 100%开度。*转速维持在最低控制转速下直到操作人员进行操作。如果组态了“顺序自动启动” ，则就由顺序自动启动程序开始控制。3 自动启动方式当组态了自动启动方式时，采用下列启动操作程序：1、确认汽轮机已进入准启动阶段。 （启动前的准备参考“安装使用说明书
17、” ）2、发一复位“RESET ”指令（使所有报警和停机状态复位） 。3、打开主汽门（确认汽轮机没有加速） 。4、发“RUN”指令。* 调速器将以“阀位限制器速率”开启调节阀至最大位置。*转速给定值以“至最低转速速率”升高至最低控制转速。*当汽轮机转速升高且与转速给定值一致时， 调速器的转速 PID 通过控制调节阀的开度来控制汽轮机的转速。*转速维持在最低控制转速下直到运行人员操作或最低控制转速延时完成后转速开始根据新的转速设定值进行变化。3 顺序自动启动该功能不同于“自动启动方式(AUTOMA TIC START MODE)”，顺序自动启动能够与三种启动方式中的任一种一起使用。采用这一功能，
18、发出“RUN”指令后，顺序自动启动程序就将转速给定值升至低暖机砖宿设定值，并在该社定值下保持一段时间。再将转速给定值升至高暖机转速设定值，同样在该社定值下保持一段时间。然后将转速给定值升值额定转速设定值。热态启动和冷态启动的所有升速率和保持时间都是可编程的。利用跳闸后的停机时间计时器来确定热态启动和冷态启动的不同控制。当执行停机指令且汽轮机转速降至低于低暖机转速设定值时开始计时。采用顺序自动启动程序，如果在发出“RUN”指令时，系统的停机时间处于所设定的“热态启动”和“冷态启动”时间之间，调速器将在热态启动和冷态启动参数之间进行内插计算以确定启动升速率和保持时间。随时都能从键盘、触点输入或通过
19、 Modbus 暂停顺序自动启动程序。可以通过暂停指令，转速给定值升降指令来暂停执行顺序自动启动程序，也可以从键盘或 Modbus 通讯直接输入转速给定值来暂停执行顺序自动启动程序。三个指令源中任意一个最后发出的指令将决定程序的运行方式。不过，停机状态将使该功能退出执行，只有在执行启动后才能要求重新投入该功能。4 转速 PID 运行方式转速 PID 根据组态和系统条件，按下列方式之一运行：1、转速控制；2、频率控制；3、机组负荷控制当组态为非发电机应用时，转速 PID 始终以转速控制方式运行，而当组态为发电机应用时，发电机和电网断路器的状态决定了转速PID 的运行方式。（1）转速控制发电机断路
20、器触点断开时，转速 PID 以转速控制方式运行，转速PID 将汽轮机控制在恒定的转速或频率下而与其实际负荷无关。（2）频率控制发电机断路器触点闭合而电网断路器触点断开时，转速 PID 以频率控制方式运行，机组将运行于恒定转速或频率下而与其实际负荷无关。当断路器的状态使转速 PID 切换到频率控制时，转速给定值立即阶跃变化至选择频率控制前最后一次检测到的转速。如果最后一次检测到的转速不同于额定转速给定值，转速给定值将以 1 转/秒的缺省速率变化至额定转速给定值。（3）机组负荷控制当发电机和电网断路器都闭合时，转速 PID 以机组负荷控制方式运行。在电网中并列运行时，给定值高于额定转速就能使负荷从
21、 0 增加到 100%。机组的赴河北转换为额定转速的百分比。不等率% X 发电机负荷 X 额定转速 = 给定值变化例如：5%X100%X3000=150这说明：当机组在电网中并列运行时，转速给定值能从 3000 转/分调整至 3150 转/份使机组负荷从 0 增加到 100%。 5 超速试验当机组不论按哪种方式启动，并按事先组态好的顺序自动启动程序稳定在额定转速时，就可以进行汽轮机的超速试验。超速试验的步骤如下：1、将转速给定值提升至调速器上限转速设定值；2、为了记录本次超速试验室所达到的最高转速值，必要的话，请清除掉“Highest Speed Reached”值。清除时按OSPD(OVER
22、SPEED)键，下翻至显示屏 2，按 YES 键。注意：改制也能在控制（CONT）键下清除或读出。3、试验时同时按 OSPD 键和 Adjust UP 键 提升转速给定值。转速给定值升高至高于调速器上限转速设定值时，OSPD 键中的投入超速试验 LED 灯将亮起。如果此时释放 OSPD 键，转速给定值将返回到调速器上限转速设定值。4、以但汽轮机转速达到调速器的内部 OVER SPEED TRIP LEVEL 设定值，OSPD 的 LED 就闪烁且屏幕闪烁显示“SpeedTrip”信息。5、如果在超速试验 LED 闪烁时释放 OSPD 键，机组将因超速而跳闸。6、如果进行机械超速试验，则不要释放
23、 OSPD 键且继续调整转速给定值就能使其达到超速试验极限值，超速试验 LED 将以较快的频率闪烁，表示已达到最大转速给定值，机组应由外部跳闸装置跳闸。6 机组带电负荷505 接收到发电机断路器触点和电网断路器触点闭合信号后即可带电负荷。此时调整转速设定点值，如果转速不等率设置为 5%，那么，当转速设定点值从 3000 转/份上升至 3150 转/ 分时，机组就能从 0 带满 100%电负荷。加负荷控制见安装使用说明书加负荷曲线。7 机组带抽汽、带热负荷（如果使用 505E 调速器）投入抽汽的条件是：（1）抽汽信号没有失效；（2）机组带伤 25%额定电负荷；（3）发电机断路器触点闭合；（如果组
24、态）（4）电网断路器触点闭合。 （如果组态）可以采用手动和自动两种方式投入/切除抽汽控制。手动投入抽汽控制时，慢慢降低低压阀位限制器，直到低压阀位限制起到它的最小开度位置，抽汽 PID 开始工作，此时抽汽控制就投上了。手动切除抽汽控制时，慢慢升高低压阀位限制器，直到低压阀位限制起到它的最大开度位置，抽汽 PID 停止工作，此时抽汽控制就切除了。当 505 接收到一个投入/切除指令时，505 就自动降低/ 升高低压阀位限制器开度位置，来投入/切除抽汽控制。38 停机可以通过“CONT”键控制机组自动停机。也能采用手动方式，按一定的速率降负荷，负荷减到 0，得到解列信号后，打闸关闭主汽门和调速汽门
25、。三、调速器的安装1 安装调速器的安装必须留有足够的接线空间，面板上的 8 个螺钉保证了调速器的牢固安装，其重约 4 千克，允许在-25 摄氏度到 65 摄氏度的环境温度中运行。2 电气连接电气连接参考本公司提供的电气原理图 。由于电磁干扰的原因，建议小电流接线（端子 52 到 121）与大电流端子（端子 1 到 51）分开布线。505 调速器要求电源要有一定的输出电压和电流的能力。在大多数情况下，这个功率额定值由伏安（VA ）来表示。电源的额定功率应大于或等于调速器的额定功率。下面为调速器不同电源的额定功率值及熔断器规格：1832VDC(6.25A 内置熔断器，77VA 最大)88132VA
26、C4763Hz 获 90150VDC（2.5A 内置熔断器，143VA最大）180264VAC4763Hz（1.5A 内置熔断器，180VA 最大）3 屏蔽接地在接线端子块上，每个转速传感器输入、执行机构输出、模拟输入、模拟输出和通讯接口都分别有一个独立的屏蔽接线端。所有这些输入都应该采用双股绞合屏蔽线。继电器输出、触点输入和电源接线通常不要求屏蔽，但如果需要也可以屏蔽。四、调速器的组态编程调速器在上电后自动进入自检状态，包括自身硬件检查和组态检查。一旦组态检查完毕且汽轮机处于停机状态，就可以进入调速器的编程方式进行组态。按 PRGM 键，输入口令 1113，然后按ENTER 键，显示器上将出
27、现 SHUTDOWN CONTROL Y/N 的提示。如果按 YES 键，调速器将触发停机并可进入编程方式。如果按 NO 键，调速器将返回到选择方式屏幕且不进入编程方式。一旦组态完毕后，要退出编程方式应按两次 CLEAR 键，这样就使调速器保存所组态的内容并启动组态检查程序。如果变成组态没有出错，调速器将显示“Controlling Parameter/Press Run or Program”;如果出错，将显示“Config ERRORPress PRGM” 以及所发现的组态错误。调速器在出厂前已经针对具体的运用进行了组态，用户必须按电气原理图接线，否则要进入编程方式进行组态修改。五、操作说
28、明1 SPEED 转速监视屏幕2 LMTR 阀位限制器屏幕3 ACTR 执行机构屏幕4 CONT 控制参数屏幕5 DYN 动态参数屏幕6 AUX 辅助控制屏幕7 远程转速给定值8 KW 机组负荷监视屏幕9 报警10 跳闸11 转速串级和辅助动态参数调整505E 调试1. 505E 组态；2. SPC 阀位控制器组态（内部参数预设置） ；3. 固定 LVDT 传感器，正好露出第一根线痕；4. 在 505E 设置阀位，量 SPC 的 37、38 号端子的电流（420mA） ；5. 拔掉电液转换器的信号线，启动高压油泵和电控油泵，轻敲错油门杠杆，应不会上下活动（否则将控制不住调门，应更换电液转换器）
29、 ；6. 机械找中：调节电液转换器下部的螺帽，使其上面两个螺帽并紧，消除间隙，且杠杆应在水平位置；7. 如下图：松开错油门上的螺帽 5，调节 4，使错油门活塞 6 上升或下降，当调门正好缓慢往下移动为宜，夹住 6 和 4，使 5、6 并紧，调节 1 和 2，使 3 能够用力转动为宜；8. 标定：启动高压油泵，停止电控油泵，在就地用力拉错油门杠杆，利用软件调整阀位的零点和满度；如拉不动，可能是有事故油压存在，须让汽机运行的复位；9. 插上电液转换器的信号线，启动高压油泵和电控油泵开始拉阀，在 505E 设置阀位，观察高、低调门的实际开度；10. 拉阀操作：“RESET”“RUN”“LMTR（6）
30、 ”=显示“HP Lmt Setpt xxx%”“ENTER”“x”“ENTER”；“菱形键”= 显示“Lp Lmt Setpt xxx%”；11. 修正阀位零点和满度：505E 打闸“ACT”“菱形键”=显示“Steam Must Be off!”“YES”=显示“Min Curr Adjust * x.xxx”“菱形键 ”=显示“Max. Curr Adjust * x.xxx”,分别可用“ADJ”键增减修正 505E 输出电流去 SPC 的 420mA;12. 用信号发生器输入 3000HZ 频率作为转速接入和 420mA 的信号作为抽汽压力的反馈，在 505E 上加、减转速，高调门应会相应的开大或关小；在 505E 上设置抽汽压力给定值，低调门应会相应动作；13. 让电气运行合上发电机出口断路器，按“DYN”键 505E 上显示的 offline 应会变为 online，电气同期增或减，505E 上的转速设定值应会增或减。134562
