關(guān)鍵詞：505控制原理及應(yīng)用
KEY WORDS：505 CONTROL THEORY AND APPLICATION
505汽輪機控制器在我廠應(yīng)用已有一段時間，在實際操作和運行過程中，大家仍對505的功能和原理存在多多少少的疑惑和不解，包括我本人，最近花時間靜心研究了一些505的原版資料，結(jié)合我廠實際應(yīng)用，感覺頗有收獲，特撰寫此文，與大家共享，由于專業(yè)水平和英文水平有限，不到之處請各位指正。
參考資料：
WOODWARD 505 DIGITAL GOVERNOR FOR STEAM TURBINES WITH SINGLE OR SPLIT-RANGE ACTUATORS；
VOLUME 1,MANUAL 85017V1B；
VOLUME 2,MANUAL 85017V1C。
一、 概述
505汽輪機控制器是美國WOODWARD公司研究開發(fā)的，專用于汽輪機數(shù)字電液調(diào)節(jié)控制的主機，其配套產(chǎn)品還有CPC（電液轉(zhuǎn)換器）、DSLC（數(shù)字同步控制器）、LVDT（調(diào)節(jié)閥開度線性測量裝置）等。我廠#2機用了WOODWARD公司的505 和CPC，#4機用了505，但電液轉(zhuǎn)換器用的是國產(chǎn)SVA9型。數(shù)字同步控制器都沒用，目前機組并網(wǎng)都是手動同期，調(diào)節(jié)閥開度線性測量裝置均產(chǎn)用江陰眾和電力儀器廠的8000B系列汽輪機保護測量產(chǎn)品，從實際使用的效果看，線性度還比較好。
505控制器可應(yīng)用與單調(diào)節(jié)閥或雙調(diào)節(jié)閥控制的汽輪機，就是背壓機和抽凝機，用于抽凝機的控制器為505(E)，與505的區(qū)別是多一個調(diào)節(jié)閥控制輸出通道，控制原理都是一樣的在我廠實際應(yīng)用的兩臺505控制器都是應(yīng)用與背壓機組?？刂颇Ｐ腿鐖D1。
圖1
二、 505的控制原理和我廠實際應(yīng)用方式
505有四種典型的自動控制方式，分別為：
A、轉(zhuǎn)速自動控制方式；
B、負荷自動控制方式；
C、頻率自動控制方式；
D、串級背壓自動控制方式。
其中轉(zhuǎn)速控制方式從505進入啟動運行模式（RUN）開始后就自動進入閉環(huán)控制，不受操作人員和任何其他外部邏輯信號干預(yù)，除非停機，也就是說轉(zhuǎn)速控制在汽輪機運行后永遠處于閉環(huán)狀態(tài)。其它三種自動控制方式可以接受操作人員干預(yù)或受外部邏輯信號干預(yù)。下面就四種不同的控制原理通過圖解逐一進行分析。
1、 轉(zhuǎn)速自動控制方式
在505內(nèi)部只有兩個直接驅(qū)動進氣閥門的調(diào)節(jié)器，一個是轉(zhuǎn)速PID，另一個是輔助PID，還有一個不是PID調(diào)節(jié)器，是閥位限制器，如圖2。
圖2
從上圖我們可以看出，調(diào)節(jié)閥實際開度指令受三個指令源控制，第一是轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器的輸出，第二是輔助調(diào)節(jié)器的輸出，第三是閥位限制器的輸出。這三個輸出信號不是疊加，而是通過一個低選總線選擇哪一個最終作用到輸出端。低選總線的作用是哪個控制模塊給出的信號低，就用哪個信號，這就決定了汽輪機始終處于一個安全運行的模式，正常調(diào)節(jié)時不會過負荷，不會超速。
轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器的作用不言而喻，是用來控制轉(zhuǎn)速穩(wěn)定在給定轉(zhuǎn)速值上；
輔助調(diào)節(jié)器的作用505設(shè)計人員是向用戶開放的，不局限與控制哪個參數(shù)，看用戶的需要。如果你的汽輪機連的是風(fēng)機或者水泵設(shè)備，那么輔助調(diào)節(jié)器可以調(diào)節(jié)母管壓力，溫度，風(fēng)量等受控參數(shù)。505默認為發(fā)電機應(yīng)用，因此輔助控制我們沒有使用，需要時我們也可以引入調(diào)節(jié)信號，如發(fā)電機功率，可以給定一個較小的發(fā)電機功率，讓汽輪機實際運行時只能在給定功率的下面運行（因為低選總線的作用）。輔助調(diào)節(jié)器在某種意義上講相當(dāng)于某一個參數(shù)的限制器。
閥位限制器的作用可以理解，是屬于保護范疇，就是硬生生的給一個限制開度指令，不論你上面兩個調(diào)節(jié)器輸出多大的指令，只要高于我限制器的值，就給你剎車，拒絕你的指令通過，如#2機，由于調(diào)節(jié)閥設(shè)計上不合理，目前開度只需60％左右就能達到滿負荷，針對這個實際情況，為了防止汽輪機超功率運行，我們可以給一個65%的閥位開度限制指令，作為一道保護防止汽輪機超負荷。（可以預(yù)計到的有兩種情況會導(dǎo)致汽輪機超負荷運行：第一是投入排氣壓力自動控制時，這時發(fā)電機功率是由汽負荷決定的；第二是雖然不在排氣壓力自動控制方式，但運行人員給出了錯誤的高負荷指令，而這個指令又處于調(diào)節(jié)器可接受的范圍上限）。
為了分析轉(zhuǎn)速自動控制方式，我們假設(shè)輔助PID沒有使用，閥位限制器沒有限制，如圖3。
圖3
這是一個最簡單的單回路調(diào)節(jié)器，它接受轉(zhuǎn)速給定指令與實際轉(zhuǎn)速的偏差信號進行PID運算（實際是PI運算，因為99％的調(diào)節(jié)器不用D信號――微分信號，我們實際應(yīng)用也沒有設(shè)置D參數(shù)）。
轉(zhuǎn)速指令有三個地方可以產(chǎn)生，但同一時間最后有效的指令才是最終的給定指令。
第一來自505操作面板，就是在SPEED設(shè)定窗口人工輸入的轉(zhuǎn)速設(shè)定值，包括用ADJ按鈕基于當(dāng)前轉(zhuǎn)速上升或下降的轉(zhuǎn)速指令；
第二來自DCS遠程設(shè)定，就是我們配置的DCS上DEH操作面板，上面有升降轉(zhuǎn)速指令和模擬量轉(zhuǎn)速設(shè)定指令（慎用DCS模擬量給定這個指令，因為在切換過程中程序設(shè)計不嚴謹，在一定條件下有概率可能會產(chǎn)生危險，這里不詳細分析）；
第三來自505程序控制自動產(chǎn)生的轉(zhuǎn)速給定指令，如自動開機時，轉(zhuǎn)速給定值會按照505設(shè)定的開機曲線自動生成，無需人為干預(yù)。前兩種定義為操作人員就地/遠程手動給定。
這三種指令是如何并行工作的呢，如果都來調(diào)節(jié)器怎么辦，舉開機的例子，505有一個轉(zhuǎn)速給定值選擇模塊，在設(shè)計嚴謹?shù)谋Ｗo邏輯下選擇有效的轉(zhuǎn)速給定指令。如自動開機，則505進入自動模式，轉(zhuǎn)速指令從0自動升速到500轉(zhuǎn)停留，即進入低速暖機狀態(tài)（停留時間是通過程序員設(shè)定的參數(shù)和汽輪機停機的時間用內(nèi)插法由505自動計算出來的），低速暖機時間到就自動提高給定值指令，以一定的升速速率上升到2800轉(zhuǎn)，高速暖機目標(biāo)值（可編程改變這個值）。在轉(zhuǎn)速指令自動變化的過程中如果接受到來自505面板或DCS的干預(yù)指令，則立即切換到手動模式，接受有效的人工操作指令，人工干預(yù)完后仍可通過面板切換到自動模式。我們可理解為誰最后一個來誰有效（與前面的低總線選擇不一樣，這里不是誰低誰有效，因此要人工干預(yù)時要注意你給的指令會直接響應(yīng)，這樣有可能會導(dǎo)致汽輪機處于危險狀態(tài)，如在冷機狀態(tài)下你直接給出3000轉(zhuǎn)的指令，505會不折不扣的執(zhí)行而不管汽輪機有沒有暖機，因此建議一般狀況下不要干預(yù)程序開機，除非有特殊情況。我們有的運行人員提出非要在800轉(zhuǎn)或者1200轉(zhuǎn)或者2000轉(zhuǎn)再來個中速暖機，我不太清楚這是否是汽輪機廠的要求還是一貫的操作習(xí)慣，難道505的設(shè)計人員就沒考慮到這一點，增加這個程序段也不是什么難事，也不會增加多少成本，這個我在相關(guān)的資料上也找不到答案，因此我理解為中速暖機不是必要的，人工干預(yù)弊大于利。當(dāng)然505也并非完全無條件的執(zhí)行你的指令，如果你給的轉(zhuǎn)速指令在臨界區(qū)或超過505設(shè)定的上限值，505也是拒絕接收的）。
在轉(zhuǎn)速自動控制模式下，汽輪機的轉(zhuǎn)速始終與給定轉(zhuǎn)速保持一致，給1000轉(zhuǎn)就維持在1000轉(zhuǎn)，給3000轉(zhuǎn)就維持在3000轉(zhuǎn)，在運行模式下任何時候你都不能把轉(zhuǎn)速PID切成手動而直接操作調(diào)節(jié)閥，只有在停機時編程人員可通過密碼進入拉閥模式，此時轉(zhuǎn)速PID的輸出被切斷，可以直接給閥位開度指令把調(diào)節(jié)閥拉起來，用于靜態(tài)調(diào)試，標(biāo)定閥位開度和測試電液轉(zhuǎn)換器是否能正常工作。在操作員的層面上，自動/手動并非指調(diào)節(jié)器處于手/自動狀態(tài)，而是指調(diào)節(jié)器的給定值是處于自動給定狀態(tài)還是手動給定狀態(tài)，一般的調(diào)節(jié)器給定值都是操作員人為給定的，如汽包水位、主汽溫度。但505設(shè)計成全自動的，所以就比一般的調(diào)節(jié)器多了一個自動給定給定值的程序。
現(xiàn)場實際應(yīng)用時出現(xiàn)開機過程轉(zhuǎn)速晃動的現(xiàn)象，這是調(diào)節(jié)品質(zhì)造成的，并非程序失靈，程序是永遠不會失靈的，除非死機和硬件故障（死機還有開門狗電路監(jiān)測自動重啟CPU呢），所以不要輕易的判斷為505出了問題。調(diào)節(jié)品質(zhì)有多方面的原因造成的：PI設(shè)定參數(shù)是否匹配、放大器是否穩(wěn)定輸出、電液轉(zhuǎn)換器是否正常工作、調(diào)節(jié)閥開度是否線性無卡澀、進汽、排汽、油壓參數(shù)是否穩(wěn)定等等，都會影響到調(diào)節(jié)品質(zhì)。
2、 負荷自動控制方式
505進入負荷自動控制方式是受外部條件控制的，這個外部條件就是發(fā)電機油開關(guān)和線路出線開關(guān)，當(dāng)這兩個開關(guān)都處于閉合狀態(tài)時，也就是我們所說的“并網(wǎng)”后，505則自動進入負荷自動控制方式。在這種方式下，我們曾經(jīng)有過這樣的疑惑，負荷自動控制方式和轉(zhuǎn)速自動控制方式究竟是什么關(guān)系，既然轉(zhuǎn)速PID永遠是閉環(huán)的，而加負荷給的也是轉(zhuǎn)速指令，為什么調(diào)節(jié)器不會上升到操作員給定的轉(zhuǎn)速而也能穩(wěn)定在一個相對平衡狀態(tài)呢？
從調(diào)節(jié)原理講，當(dāng)給定值與反饋值有偏差時，調(diào)節(jié)器會一直增大或減小輸出直至偏差為“0”，如果直接用上面的轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)PID回路來控制負荷，顯然是行不通的，即使給定值只給了3005轉(zhuǎn)，由于發(fā)電機掛在網(wǎng)上，實際轉(zhuǎn)速只有3000轉(zhuǎn)，開大調(diào)門轉(zhuǎn)速也不得提高，那么調(diào)門就會一直開下去，一直開到閥位限制器的上限，功率就到滿負荷了，這樣負荷顯然是不受控的，也不是我們能接收的方式。前面講過505內(nèi)部只有兩個PID調(diào)節(jié)直接作用在調(diào)節(jié)閥上，而輔助PID又不在使用，調(diào)節(jié)器是如何控制負荷的呢？通過圖4我們來逐一分析。
圖4
我們發(fā)現(xiàn)當(dāng)發(fā)電機油開關(guān)和出線開關(guān)同時閉合時，505內(nèi)部的SW1開關(guān)會自動閉合，此時505就進入了負荷自動控制方式，SW2是雙通道切換開關(guān)，假設(shè)在外接功率信號位置上（這個開關(guān)是編程事先定義好的），此時在轉(zhuǎn)速PID的給定值輸入端引入了另外一路信號――DROOP信號（直譯為偏差校正信號，大部分翻譯資料稱作為不等率）。通過這個回路我們來分析一下轉(zhuǎn)速PID調(diào)節(jié)器的動作過程：當(dāng)并網(wǎng)后運行人員給出3030的轉(zhuǎn)速指令時，調(diào)節(jié)閥會開大，但由于發(fā)電機掛在網(wǎng)上，轉(zhuǎn)速不再升高，但隨著調(diào)節(jié)閥的開大，發(fā)電機功率會逐步增大，通過功率不等率的比例設(shè)定，505內(nèi)部計算出一個對應(yīng)的轉(zhuǎn)速偏差值（30）與給定轉(zhuǎn)速3030綜合，而作用到PID輸入端的轉(zhuǎn)速給定指令仍逐漸給定在3000轉(zhuǎn)，此時PID無偏差，調(diào)節(jié)閥不再動作，汽輪機在一個新平衡狀態(tài)下運行。如果功率有擾動，系統(tǒng)會自動調(diào)節(jié)穩(wěn)定功率。這就是雖然我們看到的給定值與實際轉(zhuǎn)速有偏差，調(diào)節(jié)器也能穩(wěn)定的原因，并不是發(fā)電機掛在網(wǎng)上就能自動穩(wěn)定，如果調(diào)節(jié)器沒有這個偏差校正，功率是不得穩(wěn)定的。
轉(zhuǎn)速不等率的計算公式：
汽輪機額定轉(zhuǎn)速3000×不等率（可程序設(shè)定5%）×功率量程比例
按上面的計算公式可以得到汽輪機在3030時對應(yīng)的負荷在20%，我們505功率量程設(shè)定為0—15000KW，20%也即3000KW。這個對應(yīng)關(guān)系是可以通過編程改變的。由于不等率DROOP設(shè)置成5%，所以最大的給定反饋指令是150轉(zhuǎn)，也就是在加負荷時最大的負荷轉(zhuǎn)速指令是3150轉(zhuǎn)。（505用于發(fā)電機應(yīng)用時默認的功率不等率是6%）。
這是505調(diào)節(jié)器內(nèi)部SW2開關(guān)接收功率反饋信號的調(diào)節(jié)過程，而另外一個信號是來自閥位輸出反饋，這里我們不得不提到閥位輸出反饋，因為無論是#4機還是#2機，我們都是編程為閥位反饋方式，而沒有接入實際的功率信號。先給出兩個術(shù)語也是大家最先接觸到而不是怎么太理解的。
當(dāng)SW2接收發(fā)電機輸出功率反饋信號時，我們稱這種負荷自動控制方式為“功控”方式；
當(dāng)SW2接收閥位輸出反饋信號時，我們稱這種負荷自動控制方式為“閥控”方式；
這就是“功控”與“閥控”的定義，可見“功控”與“閥控”并不是指自動與手動，而是在同一負荷自動控制方式下接收兩種不同反饋信號的控制方式，不論是“功控”還是“閥控”，負荷控制都是自動的，把“閥控”理解為就是運行人員手動調(diào)整負荷是錯誤的，你所做的是手動給定一個負荷指令，調(diào)節(jié)器會自動調(diào)整到對應(yīng)的負荷，實際負荷并不需要你去調(diào)整，就如同你手動給定一個汽包水位定值一樣，實際的閥門開度仍由調(diào)節(jié)器控制，并不會受你直接控制，前面說過505在任何時候都不會把閥門的操作權(quán)直接交給你，除非在停機拉閥試驗狀態(tài)。
那么這兩種控制方式有什么區(qū)別，為什么我們現(xiàn)場實際使用都設(shè)成“閥控”方式呢？
當(dāng)采用“功控”方式時，由于發(fā)電機功率受電網(wǎng)波動影響，會有一定程度的擾動，最后作用到505轉(zhuǎn)速PID調(diào)節(jié)器上相當(dāng)于是轉(zhuǎn)速給定值發(fā)生了變化，這樣會導(dǎo)致調(diào)節(jié)閥不斷的自我調(diào)整，功率是相對穩(wěn)定了，但是對于以供汽壓力為主的背壓機來講這不利于用戶壓力的穩(wěn)定，犧牲一點功率的擾動來穩(wěn)定排氣壓力是值得我們選擇的。
而當(dāng)采用“閥控”方式時，反饋信號直接取自505閥位輸出信號，這個信號是505自己運算出來的，不受任何干擾，它自己把它的輸出當(dāng)反饋，這個過程是迅速而穩(wěn)定的，當(dāng)然受PID調(diào)節(jié)品質(zhì)影響調(diào)節(jié)過程期間也會有一定程度的晃動，505用設(shè)定的比例來決定閥門的開度（基于并網(wǎng)前閥位開度上的疊加），如你給出了3030的轉(zhuǎn)速指令，505就在原先閥門指令的基礎(chǔ)上再增加20%的輸出指令，這時所對應(yīng)的功率就是我們所需要的功率，顯然“閥控”的弊端是轉(zhuǎn)速指令對應(yīng)的負荷要受閥門實際開度與負荷關(guān)系的限制，這就是在同樣的參數(shù)設(shè)置下，為什么#4機和#2機同樣的轉(zhuǎn)速指令不能得到同樣的發(fā)電機功率的原因，因為調(diào)節(jié)閥的開度特性不一致，#2機已經(jīng)與設(shè)計值差的太遠，滿負荷只要60％的開度不到（和實際低背壓運行偏離設(shè)計參數(shù)也有一定的關(guān)系）。當(dāng)然這樣的偏差也可以通過編程來修正，但我們理解這并非是505的一個缺陷，修正與不修正意義就不那么大了。
#4機南汽廠在出廠時就沒有設(shè)計成功率控制，功率信號沒有進505；#2機青汽廠出廠時設(shè)計了功率控制，但現(xiàn)場實際應(yīng)用時由于電氣來的功率信號亂跳，導(dǎo)致汽輪機根本不能穩(wěn)定工作，所以在調(diào)試期間就直接改成“閥控”方式了。如果有必要，兩臺機我們都可以采用“功控”方式。對于運行人員來講，“閥控”和“功控”是完全一致的，你所做的都是在DCS上給一個轉(zhuǎn)速給定值負荷指令，所以我很難理解為什么最初大家對采用“功控”和“閥控”的方式討論的這么激烈，對于505而言，這并不是一個值得多加討論的話題。可能大家把“閥控”理解為像汽包水位一樣，不投自動就得運行人員死死盯著不斷的手動調(diào)節(jié)給水閥。
當(dāng)處于功率控制方式時，505如果接收到錯誤的功率反饋信號（如變送器故障、斷線等）則會自動轉(zhuǎn)入“閥控”方式，記得有一次#2機調(diào)試期間調(diào)門亂晃的時候我把功率變送器的線一拆就正常了，當(dāng)時只是抱著試試看的態(tài)度，現(xiàn)在從理論上證實了這樣的解決方法。
3、 頻率自動控制方式
最初和大家一樣，認為頻率控制不就是轉(zhuǎn)速控制嗎，為什么要區(qū)別成轉(zhuǎn)速控制和頻率控制呢，通過深入學(xué)習(xí)終于了解，頻率控制的實質(zhì)還就是轉(zhuǎn)速控制，控制的參數(shù)和對象完全一致，唯一的區(qū)別就是并網(wǎng)前叫轉(zhuǎn)速控制，帶負荷后（這里不叫并網(wǎng)后，是我們常說的孤島運行，其特點是發(fā)電機油開關(guān)閉合、線路開關(guān)斷開）就叫頻率控制。見圖2
汽輪機有兩種情況可以進入頻率自動控制方式，第一是線路開關(guān)未合前先合發(fā)電機油開關(guān)，此時可帶廠用電運行，汽輪機穩(wěn)定在3000轉(zhuǎn)（程序預(yù)選設(shè)定好的）而不管實際的負荷有多大，帶到帶不動為止（帶不動會導(dǎo)致汽輪機轉(zhuǎn)速下降，發(fā)電機低周保護動作）；第二是在正常負荷控制下，線路開關(guān)突然跳閘而發(fā)電機開關(guān)未跳，這時調(diào)節(jié)器也可以轉(zhuǎn)入頻率自動控制方式（這里注意是可以轉(zhuǎn)入頻率自動控制方式，并非自動轉(zhuǎn)入，需要編程設(shè)定）。
第一種方式進入頻率自動控制時，轉(zhuǎn)速指令一直是3000轉(zhuǎn)，也可以人為給定（如歐美國家是3600轉(zhuǎn)）發(fā)電機負荷的變化先是影響到汽輪機轉(zhuǎn)速，然后轉(zhuǎn)速PID再根據(jù)偏差穩(wěn)定轉(zhuǎn)速在3000轉(zhuǎn)，此時發(fā)電機的負荷不是由505控制的，而是由實際需要決定的，運行人員也不能給出任何的負荷轉(zhuǎn)速指令，如果你給了3030轉(zhuǎn)速，那么汽輪機就會直接升到3030轉(zhuǎn)速，而不是升的負荷，因為沒有對應(yīng)的負荷可以匹配。此時PID調(diào)節(jié)器的SW1開關(guān)已經(jīng)切斷，到了純轉(zhuǎn)速PID控制回路，沒有DROOP偏差校正信號。505只管穩(wěn)定汽輪機在實際給定轉(zhuǎn)速，即保持頻率的穩(wěn)定。當(dāng)需要并上大電網(wǎng)時，即合線路開關(guān)時，可以通過升降轉(zhuǎn)速指令使頻率與電網(wǎng)同步，再并入網(wǎng)內(nèi)。
第二種情況進入頻率自動控制方式時，由于轉(zhuǎn)速指令不在3000轉(zhuǎn)上，如當(dāng)時在3030上，那么當(dāng)505接收到線路開關(guān)跳閘時瞬間會自動將轉(zhuǎn)速指令以一定的速率降到3000轉(zhuǎn)并保持（可以編程設(shè)定），由于甩負荷的慣性汽輪機轉(zhuǎn)速會瞬間升速，但同時調(diào)節(jié)閥也會逐漸關(guān)小，最終穩(wěn)定在孤島運行方式。甩負荷能否成功，即孤島運行方式能否成功取決于以下幾個因數(shù)：
A、 引入正確的線路開關(guān)作為甩負荷信號；
B、 505并網(wǎng)后PID參數(shù)的整定；
C、 電液轉(zhuǎn)換器的執(zhí)行性能；
D、 調(diào)節(jié)閥包括油動機的響應(yīng)特性；
E、 電氣各項保護參數(shù)的協(xié)調(diào)；
F、 甩負荷的比例。
由于孤島運行需進行實際的動態(tài)試驗，試驗失敗所承擔(dān)的風(fēng)險也比較大，會直接影響供熱和發(fā)電，因此雖然我們兩臺機組使用了電液調(diào)節(jié)，但包括調(diào)試期間也一直沒有進行這方面的試驗，如果試驗我有信心能取得成功。
還有一種情況順便提一下，當(dāng)線路開關(guān)和發(fā)電機油開關(guān)都跳閘時，即全甩負荷，通過編程可以使505選擇自動進入轉(zhuǎn)速PID控制狀態(tài)或者直接停機，進入轉(zhuǎn)速PID自動控制狀態(tài)時，轉(zhuǎn)速給定指令會直接跳轉(zhuǎn)到2950上，這時沒有任何負載，無需穩(wěn)定頻率，只需要空轉(zhuǎn)防止汽輪機超速，因此轉(zhuǎn)速指令也顧不了那么多了，直接來一個階躍跳變使汽輪機能穩(wěn)定空轉(zhuǎn)運行，等待下次并網(wǎng)。
4、串級背壓自動控制方式
串級背壓自動控制方式顧名思義，就是在轉(zhuǎn)速PID控制器前面串聯(lián)排氣壓力調(diào)節(jié)器，排氣壓力PID調(diào)節(jié)器的輸出指令最終也變?yōu)檗D(zhuǎn)速給定指令從而控制閥門的開大和關(guān)小，如圖5。
圖5
背壓自動投入的條件是必須在負荷自動控制方式下才能投背壓自動，也就是說必須在發(fā)電機并網(wǎng)后才能投入串級背壓自動。注意背壓自動是受操作人員決定的，505不會自動投入背壓自動，其它除轉(zhuǎn)速自動外505都可以通過編程取外部邏輯信號開關(guān)狀態(tài)決定是否自動投入，如負荷控制、頻率控制，而串級背壓自動控制必須得到運行人員的手動干預(yù)才能投入自動，但投入后如果出現(xiàn)不滿足串級自動運行的條件，505會自動切除串級自動轉(zhuǎn)到其它三種自動方式中的一種。從調(diào)節(jié)原理圖看，背壓串級自動改變的也是轉(zhuǎn)速給定值信號，只不過原先的轉(zhuǎn)速給定負荷指令是由運行人員人為給定的，如3030轉(zhuǎn)，在串級背壓自動下，轉(zhuǎn)速給定值是由背壓PID自動運算出來的，此時由于轉(zhuǎn)速給定值是受背壓控制的，因此發(fā)電機電負荷是跟隨變化的，就如同你在操作面板上增減負荷一樣。串級背壓自動實現(xiàn)了真正意義上的以熱定電。在背壓PID調(diào)節(jié)器閉環(huán)回路里面我們發(fā)現(xiàn)也采用了DROOP不等率反饋，用于消除設(shè)定壓力和實際排汽壓力的偏差，所以當(dāng)設(shè)定壓力與實際運行壓力有偏差時我們不要擔(dān)心汽輪機調(diào)門會一直開到最大或關(guān)到最小，因為無需等到壓力達到我們的設(shè)定值，背壓PID就能取得新的平衡，同汽輪機負荷自動控制一樣，串級背壓自動調(diào)節(jié)也是有差調(diào)節(jié)。DROOP設(shè)定越小，靜態(tài)偏差就越小，但汽輪機受排氣壓力的擾動就越大，不利于汽輪機的穩(wěn)定運行，#4機設(shè)定為10%，#2機還為未編程設(shè)定。下面我們舉例來說明串級背壓自動調(diào)節(jié)的過程：
機組并網(wǎng)后當(dāng)功率和用戶流量及排氣壓力相對穩(wěn)定時投入背壓串級自動調(diào)節(jié)，調(diào)節(jié)閥處于穩(wěn)定狀態(tài)，操作人員給出了1.47的背壓給定值。
當(dāng)用戶流量增加，排氣壓力逐漸降低，背壓PID調(diào)節(jié)器輸入端出現(xiàn)偏差，輸出逐漸增加，轉(zhuǎn)換成相應(yīng)的轉(zhuǎn)速給定值指令，調(diào)節(jié)閥開大，進氣量增多，排氣壓力回升，發(fā)電機功率也跟隨增加（用汽流量與功率成正比）。背壓調(diào)節(jié)器由于有偏差校正，增加的幅度通過DROOP對應(yīng)的偏差比例和逐漸升高的排氣壓力相消除，背壓PID調(diào)節(jié)器輸入端的偏差逐步減小，背壓調(diào)節(jié)器PID在相應(yīng)的范圍內(nèi)取得平衡，輸出指令不再增加。轉(zhuǎn)速PID由于有負荷偏差校正，無論在“功控”還是“閥控”狀態(tài)，閥門開度增加或功率增加后自動取得平衡，閥門開度不再變化，系統(tǒng)處于一個新的平衡狀態(tài)下。實際應(yīng)用時閥門開度增加的比例同背壓DROOP的設(shè)定比例及負荷DROOP設(shè)定的比例成對應(yīng)關(guān)系，穩(wěn)定時由于偏差校正的存在，排氣壓力將回到擾動前的值，但不會完全等于設(shè)定值，差值就是偏差校正的值。
三、結(jié)束語：
505控制器在我公司兩臺背壓機上服役良好，但仍沒有達到最佳運行狀況，如并網(wǎng)前后的參數(shù)匹配，是否自動進入頻率控制方式以實現(xiàn)孤島運行，線路開關(guān)的選擇是否合理，采用“閥控”方式的利弊，與DCS的接口控制方式仍需進一步討論完善，并通過實踐檢驗，相信通過不斷的學(xué)習(xí)和實踐，505在我公司能應(yīng)用到最佳狀態(tài)。
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