在大型石油化工裝置中，透平離心式壓縮機被廣泛應用，例如乙烯裝置裂解氣壓縮機、丙烯壓縮機、乙烯壓縮機、二元制冷壓縮機、三元制冷壓縮機等。無(wú)論是哪種透平離心式壓縮機，透平機的轉速控制、抽氣控制一般采用WW505E電子調速器來(lái)完成。乙烯裝置透平裂解氣壓縮機典型的控制及流程如圖1所示。

圖1  抽氣式透平控制流程 

    從乙烯裝置裂解氣壓縮機透平控制流程圖，人們可以看到調速器輸出了兩個(gè)20~160mA的信號，分別通過(guò)兩個(gè)相互獨立的WW723備份系統控制調速閥(GCV)和抽氣閥(ECV)，由WW505E調速器內部比例/積分/微分(PID)調節器對它們進(jìn)行控制，分別控制轉速和抽氣壓力。抽氣閥調節器的輸入信號來(lái)自抽氣管線(xiàn)上的壓力變送器，設定值則通過(guò)WW505E鍵盤(pán)ADJ鍵直接給出，調速閥調節器信號來(lái)自于兩個(gè)轉速探頭，其設定值則采取三種給定方式：(1) 來(lái)自就地盤(pán)的兩個(gè)升/降速按鈕；(2) 來(lái)自裂解氣壓縮機一段吸入罐罐頂壓力的遠傳信號；(3) 調速器軟件組態(tài)給出軟設定值。在透平機共安裝六個(gè)轉速探頭，其中兩個(gè)轉速信號直接進(jìn)調速器，參與轉速控制，同時(shí)實(shí)現二取一的超速保護邏輯，然后將二取一結果送入緊急停車(chē)系統 ESD作為壓縮機安全聯(lián)鎖保護的條件，另外一個(gè)轉速信號先進(jìn)本特利(BENTLY)轉速模塊，然后再經(jīng)過(guò)信號分配器輸出兩路4~20mA的信號分別送到DCS和就地儀表盤(pán)轉速指示，其余三個(gè)轉速信號進(jìn)入三取二的超速跳車(chē)系統中，三取二表決后，其信號進(jìn)入ESD系統參與壓縮機的停車(chē)聯(lián)鎖。設備WW723是WW 505E的后援系統，當正常工作時(shí)，WW505E 輸出20~160mA的調節信號經(jīng)WW723 送到抽氣閥(ECV)和調速閥(GCV)，同時(shí)WW723始終跟蹤著(zhù)WW505E 的信號，當WW505E發(fā)生故障時(shí)，自動(dòng)切換到WW723系統，由操作人員手動(dòng)操作WW723對調速閥(GCV)和抽氣閥(ECV)進(jìn)行控制。

2  WW505E 電子調速器功能

        WW505E 調速器是基于32位微處理器技術(shù)的電子調速單元，它主要用來(lái)控制抽氣式透平、抽/加氣式透平和加氣式透平的速度，具有靈活的編程功能，用菜單式軟件引導工程師進(jìn)行編程，還可以與裝置的DCS 系統聯(lián)合使用或作為一個(gè)獨立的操作單元。

    WW505E 的控制參數有：透平的入口壓力和流量，透平的排放壓力和流量，透平轉速和抽氣壓力（或流量）、加氣壓力（或流量），所以調速器除了調節透平轉速外，同時(shí)還用來(lái)控制透平的抽氣壓力或流量。

    WW505E除了完成以上控制任務(wù)外，它還具有豐富的輸入/輸出端口，可組態(tài)定義的操作鍵盤(pán)，可以與其它控制系統配合，進(jìn)行數據傳遞，完成對透平轉速的串級控制、開(kāi)車(chē)時(shí)的升速/降速控制、與WW723后援系統的相互切換，以及參與ESD系統的安全聯(lián)鎖等。

3  實(shí)際應用

3.1  轉速控制和抽氣控制

    在WW505E中，無(wú)論是轉速控制還是抽氣控制，都是將輸入的信號與設定值在PID控制器中進(jìn)行比較，然后分別產(chǎn)生一個(gè)輸出信號送到“比率/限制器(Ratio/Limiter) ”模塊中，再由它分別通過(guò)“HP（高壓側）”和“LP（低壓側）”經(jīng)由“LSS（低選總線(xiàn)）”送至GCV和ECV來(lái)完成調節控制，其原理圖如2所示。

圖2  電子調速器控制原理圖 

    從圖2中可以看到，WW505E的比率/限制器(Ratio/Limiter)共有兩個(gè)輸入端，其中一個(gè)輸入信號來(lái)自轉速和輔助PID的低選總線(xiàn)，另一個(gè)輸入來(lái)自?xún)炔寇涢_(kāi)關(guān)，這個(gè)軟開(kāi)關(guān)將在需求量設定點(diǎn)(Demand setpoint)和抽/加氣設定點(diǎn)(E/A SETPOINT)PID之間進(jìn)行切換選擇，需求量設定點(diǎn)僅用于加氣式或抽/加氣式透平中，對于乙烯裝置的裂解氣壓縮機透平，選擇抽/加氣設定點(diǎn)PID信號。另外在比率/限制器(Ratio/Limiter)模件中有兩個(gè)邏輯，一個(gè)是比率(Ratio)邏輯，另一個(gè)是限制器(Limiter)邏輯，各有不同的作用。比率邏輯利用比率/限制器的兩個(gè)輸入產(chǎn)生兩個(gè)輸出，分別去控制 HP 執行機構和LP 執行機構，并同時(shí)控制HP和LP之間的相互影響使其達到最小化。乙烯裂解氣壓縮機的抽氣式透平，工藝上要求調速器控制轉速，抽氣壓力或流量對它的影響要達到最小，當需要提高轉速時(shí)GCV和 ECV都要打開(kāi)，以提高透平的輸出，抽氣壓力或流量保持恒定；當需要提高抽氣壓力或流量時(shí)，ECV的開(kāi)度逐漸減小，更多的抽氣蒸汽通過(guò)抽氣管線(xiàn)排出透平，同時(shí)GCV打開(kāi)保持透平輸出的恒定，這一過(guò)程由比率邏輯完成。限制器邏輯則是在透平達到某一操作極限時(shí)才起作用，它將根據優(yōu)先權的選擇來(lái)決定維持哪一種操作方式，對于抽氣式透平來(lái)說(shuō)，它有兩個(gè)控制閥即GCV和ECV，能同時(shí)控制兩個(gè)參數，當透平達到某一操作極限時(shí)，如閥門(mén)全開(kāi)或全關(guān)，調速器僅對一個(gè)參數實(shí)施控制，通常選擇轉速控制的優(yōu)先權高于抽氣控制，當透平達到某一操作極限，WW505E實(shí)施轉速控制，取消抽氣壓力的控制，直到透平遠離操作極限時(shí)為止。

    實(shí)際上根據不同的透平系統、不同的工藝操作要求，WW505E提供了多項選擇，用戶(hù)完全可以根據實(shí)際要求和需要靈活的進(jìn)行組態(tài)。

3.2  蒸汽透平機開(kāi)車(chē)

    WW505E

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