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PEAK150調(diào)節(jié)器
自動控制
Modbus通信
- 摘要：文章介紹了美國WOODWARD公司PEAK 150調(diào)節(jié)器在風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速控制中的原理、工作方式、系統(tǒng)功能及通訊方式等。
上世紀(jì)九十年代開始，國產(chǎn)汽輪機(jī)組和進(jìn)口汽輪機(jī)組開始使用電液調(diào)速系統(tǒng)，它具有控制精度及自動化程度高的特點(diǎn)以及現(xiàn)場菜單操作功能。由于使用了中間過程自動執(zhí)行及邊界調(diào)節(jié)設(shè)定，可防止操作人員誤操作，克服因液壓調(diào)速系統(tǒng)失靈而造成的風(fēng)機(jī)停車事故。其中的核心設(shè)備是智能電子調(diào)節(jié)器WOODWARD PEAK150，它具有對本系統(tǒng)故障報(bào)警和跳閘顯示的功能，為現(xiàn)場迅速作出故障判斷帶來便利。另外它帶有計(jì)算機(jī)通信接口，用戶可對它作更高自動化功能的遠(yuǎn)程控制。
1PEAK 150調(diào)節(jié)器簡介
PEAK 150是以微處理器為基礎(chǔ)的數(shù)字式調(diào)節(jié)器，用于控制單閥或一個(gè)伺服閥的汽輪機(jī)。它以其組態(tài)設(shè)置的靈活性為適應(yīng)用戶的特定控制要求提供了保證。它能在現(xiàn)場進(jìn)行組態(tài)的特點(diǎn)使得單一的設(shè)計(jì)可用于許多不同的控制用途，這也正是它在各類風(fēng)機(jī)控制中被廣泛使用的一個(gè)重要因素。
1.1 啟動方式
手動啟動方式：調(diào)速器從其下限轉(zhuǎn)速開始控制轉(zhuǎn)速
自動啟動方式：調(diào)節(jié)器從暖機(jī)轉(zhuǎn)速（低于調(diào)節(jié)器下限轉(zhuǎn)速）開始控制轉(zhuǎn)速。
1.2 操作方式
手動方式
遙控轉(zhuǎn)速設(shè)定方式
在此方式下，汽輪機(jī)轉(zhuǎn)速受制于遙控轉(zhuǎn)速設(shè)定模擬輸入。當(dāng)遙控轉(zhuǎn)速設(shè)定投入觸點(diǎn)閉合并且汽輪機(jī)轉(zhuǎn)速達(dá)到或高于調(diào)節(jié)器下限轉(zhuǎn)速時(shí)，汽輪機(jī)將從調(diào)節(jié)器下限轉(zhuǎn)速按用戶設(shè)定的速率勻速升到遙控值，在轉(zhuǎn)速給定輸出與遙控轉(zhuǎn)速設(shè)定信號一致后，轉(zhuǎn)速將按由用戶確定的新的流程控制速率變化。
組合方式：在此方式中，轉(zhuǎn)速指令信號的產(chǎn)生由觸點(diǎn)和模擬（遙控轉(zhuǎn)速設(shè)定）信號比較而取高值作為給定轉(zhuǎn)速傳送出去。
1.3 I/O輸入
2個(gè)磁電式傳感器（MPU）或前置探頭可選擇。
4個(gè)專用觸點(diǎn)輸入：外部緊急停機(jī)、外部清除/復(fù)位、升基準(zhǔn)轉(zhuǎn)速、降基準(zhǔn)轉(zhuǎn)速。
22個(gè)可編程接點(diǎn)輸入：外部正常停機(jī)、外部啟動、開閥、關(guān)閥、提高與輔助基準(zhǔn)、發(fā)電機(jī)斷路器、電網(wǎng)斷路器、超速試驗(yàn)、MPU故障超越、提高串級基準(zhǔn)、暖機(jī)/額定、投入串級控制、投入遙控、允許啟動、投入輔助控制、投入遙控升速/降速、繼續(xù)/中止自動啟動、高壓閥開關(guān)、低壓閥開關(guān)、抽汽設(shè)定升/降 抽汽控制投入、遙控抽汽投入。
6個(gè)模擬量（4-20mA）輸入：串級控制信號抽汽/補(bǔ)汽壓力、功率（負(fù)荷）遙控抽汽壓力設(shè)定、遙控轉(zhuǎn)速基準(zhǔn)、輔助控制、負(fù)荷分配。
2個(gè)專用觸點(diǎn)輸出：報(bào)警、停機(jī)。
6個(gè)可編程觸點(diǎn)輸出。
2風(fēng)機(jī)自控系統(tǒng)
2.1 組成
整個(gè)風(fēng)機(jī)自控系統(tǒng)由儀表檢測系統(tǒng)、PEAK150調(diào)速系統(tǒng)及計(jì)算機(jī)數(shù)據(jù)監(jiān)控系統(tǒng)組成。它包括1個(gè)操作站、1個(gè)控制站、2臺差壓變送器、6臺壓力變送器、20個(gè)熱電阻、2個(gè)位移探頭、2個(gè)振動探頭、4臺現(xiàn)場數(shù)顯表、2臺PEAK150調(diào)節(jié)器。差壓和壓力變送器選用PMC一體化變送器，其精度0.5級。PLC監(jiān)控系統(tǒng)選用西門子S7-300系列，系統(tǒng)基于Windows 2000平臺，利用了Windows 2000操作系統(tǒng)安全可靠平穩(wěn)的控制理念與技術(shù)，系統(tǒng)便于維護(hù)管理，操作簡單。監(jiān)控軟件采用選用西門子的WinCC，實(shí)現(xiàn)對風(fēng)機(jī)系統(tǒng)的監(jiān)控和管理。
2.2 調(diào)速系統(tǒng)控制原理及實(shí)現(xiàn)過程
當(dāng)風(fēng)機(jī)增加負(fù)荷時(shí)，汽輪機(jī)轉(zhuǎn)速下降，轉(zhuǎn)速探頭MPU（MPU1和MPU2兩個(gè)轉(zhuǎn)速探頭為一備一用。兩者通過一個(gè)信號高選柵HSS，接受高選信號）將轉(zhuǎn)速信號傳給電子調(diào)速器，這時(shí)實(shí)際轉(zhuǎn)速N1小于設(shè)定轉(zhuǎn)速N2，兩者之間有偏差，PID運(yùn)算器將通過運(yùn)算在原有輸出電流信號I上增加一個(gè)△I，通過電液轉(zhuǎn)換器，控制油壓的輸出也在原有基礎(chǔ)P上增加一個(gè)△P，使錯(cuò)油門帶動油動機(jī)將調(diào)節(jié)汽閥開大，進(jìn)入汽輪機(jī)內(nèi)蒸汽增多，提高汽輪機(jī)轉(zhuǎn)速，使N1達(dá)到設(shè)定轉(zhuǎn)速N2。反之，當(dāng)風(fēng)機(jī)減小負(fù)荷時(shí)，汽輪機(jī)轉(zhuǎn)速增高，這時(shí)實(shí)際轉(zhuǎn)速N1大于設(shè)定轉(zhuǎn)速N2。PID運(yùn)算器將通過運(yùn)算，在原有輸出電流信號I上減少一個(gè)△I，通過電液轉(zhuǎn)換器，控制油壓的輸出也在原有基礎(chǔ)上減少一個(gè)△P，使錯(cuò)油門帶動油動機(jī)將調(diào)節(jié)汽閥關(guān)小，從而使進(jìn)入汽輪機(jī)內(nèi)蒸汽減少，汽輪機(jī)轉(zhuǎn)速降低，N1達(dá)到與設(shè)定轉(zhuǎn)速N2相同。
2.3 PEAK150四種通訊方式
調(diào)節(jié)器面板
手持式編程器
作為調(diào)節(jié)器指令的遙控輸入
任選的Modbus串行接口
PEAK150調(diào)節(jié)器采用MODICON公司的MODBUS通信協(xié)議，有ASCⅡ和RTU兩種傳輸方式，采用RS-422通訊接口。
2.4 系統(tǒng)功能
風(fēng)機(jī)操作站有5幅流程圖畫面、5幅歷史趨勢記錄畫面、1幅實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)畫面、1幅報(bào)警信息畫面，操作人員依此對工藝過程進(jìn)行監(jiān)測和控制。
安全性訪問權(quán)限。
轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)功能、超速跳閘試驗(yàn)、暖機(jī)/目標(biāo)功能、流程遙控功能、串級控制功能、臨界轉(zhuǎn)速規(guī)避。
系統(tǒng)對重要數(shù)據(jù)進(jìn)行歷史記錄，記錄時(shí)間任意設(shè)定，通過對歷史趨勢查詢故障數(shù)據(jù)，為設(shè)備故障追憶分析提供依據(jù)。
減輕勞動強(qiáng)度，準(zhǔn)確快速調(diào)速。
通過聲光報(bào)警及時(shí)發(fā)出異常狀態(tài)信息。
3 應(yīng)用效果
PEAK150調(diào)速系統(tǒng)經(jīng)過長期的現(xiàn)場運(yùn)行，證明操作簡單，性能可靠，控制精確度高，為穩(wěn)定風(fēng)機(jī)運(yùn)行提供了良好的保障。
