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系統(tǒng)概述 |
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SY8000透平機(jī)數(shù)字電液調(diào)節(jié)器（SY8000 Digital Electric Hydraulic Control System,）是一種適應(yīng)于透平機(jī)械的一體化嵌入式控制設(shè)備。主要用于小型單抽、純凝、背壓式熱電聯(lián)產(chǎn)或拖動(dòng)型透平機(jī)械的控制。被控參數(shù)主要是機(jī)組轉(zhuǎn)速、功率、壓力等。小型智能透平控制器實(shí)時(shí)采集機(jī)組轉(zhuǎn)速等運(yùn)行的相關(guān)參數(shù)，經(jīng)過(guò)適當(dāng)?shù)姆答佌{(diào)節(jié)計(jì)算后，通過(guò)伺服信號(hào)輸出通道輸出閥位控制信號(hào)，改變調(diào)節(jié)閥開度，最終維持機(jī)組被控參數(shù)在規(guī)定的范圍內(nèi)。
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SY8000透平機(jī)數(shù)字電液調(diào)節(jié)器基于高性能實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)平臺(tái)，最大控制周期不超過(guò)10ms， |
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具有運(yùn)算能力強(qiáng)、計(jì)算速度快，能滿足透平機(jī)械實(shí)時(shí)響應(yīng)等要求。同時(shí)采用可編程控制技術(shù)，具有靈活方便的組態(tài)修正特性，適合不同控制對(duì)象的需求，并有掉電數(shù)據(jù)保存功能。可選擇配備操作員站或配備10寸LCD觸摸屏作為圖形化監(jiān)視及操作畫面。 |
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SY8000通過(guò)CE認(rèn)證，滿足如下指令： |
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● 電磁兼容指令: 2004/108/EC |
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● 低電壓指令: 2006/95/EC |
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系統(tǒng)組成
SY8000調(diào)節(jié)器由輸入/輸出信號(hào)，處理器，控制策略、操作顯示監(jiān)視以及通信接口等組成。 |
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輸入/輸出信號(hào) |
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轉(zhuǎn)速信號(hào)輸入： |
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3路，直接接收磁阻式測(cè)速傳感器信號(hào)，信號(hào)范圍0～10kHz，精度±1Hz。 |
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LVDT信號(hào)輸入： |
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2路，直接接收3線制 LVDT位置傳感器信號(hào),精度±0.5%。 |
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模擬量信號(hào)輸入： |
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3路，4～20mA輸入，精度±0.1%。 |
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3路，4～20mA輸入，精度±0.1%，可提供24V對(duì)外供電。 |
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開關(guān)量信號(hào)輸入： |
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12路，接收干接點(diǎn)信號(hào)輸入，查詢電壓DC24V。 |
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模擬量信號(hào)輸出： |
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2路，閥門位置指令，4～20mA輸出,精度±0.2%。 |
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2路,正負(fù)伺服電流信號(hào)輸出，量程可為±10mA、±40mA、±80mA、±150mA，具備比例、積分和顫振輸出功能。 |
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開關(guān)量信號(hào)輸出： |
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6路，繼電器觸點(diǎn)信號(hào)輸出（常開觸點(diǎn)）, 觸點(diǎn)容量：DC30V/1A。 |
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處理器 |
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采用1個(gè)PowerPC8247作為主CPU，3個(gè)Atmega128作為從CPU。運(yùn)算速度快，性能優(yōu)異，功耗低。 |
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控制策略 |
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控制策略通過(guò)以太網(wǎng)口下載到SY8000的控制內(nèi)核中。 |
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即使在SY8000意外斷電的情況下，其中的控制算法以及上位機(jī)數(shù)據(jù)都不會(huì)丟失，重新上電后可繼續(xù)投入運(yùn)行。 |
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對(duì)典型的抽汽式機(jī)組，控制周期能夠滿足10ms要求，運(yùn)算負(fù)荷維持在20%以下，完全滿足透平機(jī)控制系統(tǒng)要求。 |
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操作顯示監(jiān)視 |
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操作員站與SY8000通過(guò)以太網(wǎng)接口相連，實(shí)現(xiàn)操作顯示及數(shù)據(jù)交換。或者通過(guò)自身所帶的觸摸屏實(shí)現(xiàn)操作顯示及數(shù)據(jù)交換。 |
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通訊接口 |
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SY8000具備兩個(gè)冗余的以太網(wǎng)口，與人機(jī)界面實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)通訊，數(shù)據(jù)每500ms實(shí)時(shí)刷新一次。 |
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SY8000通過(guò)以太網(wǎng)口升級(jí)控制器內(nèi)核以及控制策略組態(tài)。 |
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SY8000以RS-485接口形式提供1個(gè)Modbus接口，完成與外系統(tǒng)的數(shù)據(jù)通訊。 |
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電路原理
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SY8000中的每路AI通道配置獨(dú)立的AD轉(zhuǎn)換器；每路LVDT通道配置獨(dú)立的信號(hào)調(diào)理器和AD轉(zhuǎn)換器；每路AO通道配置獨(dú)立的DA轉(zhuǎn)換器, 每路伺服通道配置獨(dú)立的DA轉(zhuǎn)換器和調(diào)理器，轉(zhuǎn)速通道采用專用高速CPLD進(jìn)行實(shí)時(shí)采集。 |
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SY8000內(nèi)部配置了多CPU協(xié)同并行工作，主CPU采用高性能的高檔處理器PowerPC8247，基于實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)的調(diào)度，處理復(fù)雜的控制策略，從CPU負(fù)責(zé)輸入輸出通道，伺服PID和超速保護(hù)回路均在從CPU中獨(dú)立完成，以獲得最快速的響應(yīng)速度。 |
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控制原理
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SY8000接受人機(jī)接口發(fā)出的增、減指令，采集透平機(jī)的轉(zhuǎn)速、功率、壓力，此信號(hào)與SY8000的相應(yīng)參數(shù)設(shè)定值信號(hào)進(jìn)行比較，送入相應(yīng)回路調(diào)節(jié)器進(jìn)行偏差計(jì)算，PID調(diào)節(jié)，然后輸出油動(dòng)機(jī)的開度給定信號(hào)。此給定信號(hào)與現(xiàn)場(chǎng)LVDT油動(dòng)機(jī)位置反饋信號(hào)進(jìn)行比較后，輸出伺服控制信號(hào)到電液伺服閥，控制油動(dòng)機(jī)的開度，即控制調(diào)節(jié)閥的開度，從而控制機(jī)組轉(zhuǎn)速、功率、壓力等參數(shù)。 |
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應(yīng)用對(duì)象
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SY8000調(diào)節(jié)器可以應(yīng)用于熱電機(jī)組、低溫余熱機(jī)組、生物質(zhì)發(fā)電機(jī)組、汽輪鼓風(fēng)機(jī)組、汽輪給水泵機(jī)組、船用主汽輪機(jī)組等場(chǎng)合。 |
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控制功能
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閥位標(biāo)定（拉閥試驗(yàn)） |
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在機(jī)組啟動(dòng)之前，進(jìn)行高調(diào)門及低抽門閥位標(biāo)定。整定伺服系統(tǒng)靜態(tài)關(guān)系（拉閥試驗(yàn)），使油動(dòng)機(jī)在整個(gè)全行程上均能被伺服閥控制。閥位給定信號(hào)與油動(dòng)機(jī)升程的關(guān)系為：給定0～100％升程0～100％。 |
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就地啟動(dòng)/調(diào)門手動(dòng)啟動(dòng)/曲線啟動(dòng) |
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可根據(jù)不同的需求，選擇就地啟動(dòng)、調(diào)門手動(dòng)、曲線啟動(dòng)三種啟動(dòng)方式。選擇曲線啟動(dòng)時(shí)，根據(jù)汽輪機(jī)啟動(dòng)時(shí)的本體溫度狀況，選擇冷態(tài)、溫態(tài)、熱態(tài)、還是極熱態(tài)曲線啟動(dòng)。 |
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轉(zhuǎn)速控制 |
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機(jī)組在升速過(guò)程中，轉(zhuǎn)速信號(hào)經(jīng)三取二邏輯優(yōu)選后，作為轉(zhuǎn)速的反饋信號(hào)，調(diào)節(jié)器通過(guò)轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)回路來(lái)控制 |
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機(jī)組的轉(zhuǎn)速。升速時(shí)，操作人員可設(shè)置目標(biāo)轉(zhuǎn)速和升速率。進(jìn)入臨界區(qū)，自動(dòng)超越和躲避。 |
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同期控制 |
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進(jìn)入同期轉(zhuǎn)速范圍后，可進(jìn)行同期操作，送出同期已投入狀態(tài)觸點(diǎn)至同期裝置，根據(jù)同期裝置發(fā)出的轉(zhuǎn)速增、減脈沖來(lái)改變目標(biāo)值。 |
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初始負(fù)荷功能 |
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機(jī)組并網(wǎng)后，為了防止機(jī)組逆功率運(yùn)行，在機(jī)組并網(wǎng)后調(diào)節(jié)器自動(dòng)加初負(fù)荷。 |
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閥位控制 |
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機(jī)組并網(wǎng)之后會(huì)自動(dòng)進(jìn)入閥位控制，閥位控制屬于開環(huán)控制，運(yùn)行人員可以直接輸入負(fù)荷百分?jǐn)?shù)來(lái)增加或減小機(jī)組所帶負(fù)荷量。 |
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功率控制 |
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機(jī)組并網(wǎng)后，在功率信號(hào)通道沒(méi)有故障的情況下可以按照實(shí)際需要投入功率控制，功率控制是以機(jī)組實(shí)際功率為反饋，通過(guò)PID調(diào)節(jié)高調(diào)門開度來(lái)控制機(jī)組負(fù)荷。 |
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一次調(diào)頻控制 |
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機(jī)組并網(wǎng)后，為保證供電品質(zhì)對(duì)電網(wǎng)頻率的要求，可以投入一次調(diào)頻功能。當(dāng)機(jī)組轉(zhuǎn)速在死區(qū)范圍內(nèi)時(shí)，頻率調(diào)整輸出為零，一次調(diào)頻不動(dòng)作。當(dāng)轉(zhuǎn)速在死區(qū)范圍以外時(shí)，一次調(diào)頻動(dòng)作，頻率調(diào)整給定按不等率隨轉(zhuǎn)速變化而變化。 |
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抽汽/補(bǔ)汽控制 |
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在機(jī)組并網(wǎng)穩(wěn)定運(yùn)行且?guī)弦欢娯?fù)荷后可投入抽汽控制，運(yùn)行人員可設(shè)定抽汽壓力目標(biāo)值，通過(guò)抽汽壓力反饋，控制抽汽閥的開度，以滿足抽汽熱負(fù)荷的需求。當(dāng)機(jī)組帶上一定負(fù)荷后可以投入補(bǔ)汽控制，通過(guò)控制補(bǔ)汽閥開度，以完成汽輪機(jī)的補(bǔ)汽控制。 |
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孤網(wǎng)控制 |
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當(dāng)機(jī)組在單機(jī)或小網(wǎng)運(yùn)行時(shí)，可以投入二次調(diào)頻控制也稱孤網(wǎng)運(yùn)行。孤網(wǎng)運(yùn)行時(shí)可以手動(dòng)增減目標(biāo)負(fù)荷，也可以通過(guò)二次調(diào)頻功能自動(dòng)增減負(fù)荷，維持機(jī)組轉(zhuǎn)速在3000 r/min。 |
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遙控控制 |
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當(dāng)機(jī)組并網(wǎng)后，調(diào)節(jié)器還可以接受外部控制指令，控制指令方式可為增減脈沖信號(hào)或4～20mA的模擬量信號(hào)。 |
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超速試驗(yàn) |
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在汽輪機(jī)首次安裝或大修時(shí)，需要驗(yàn)證超速保護(hù)的動(dòng)作準(zhǔn)確性，對(duì)每一種超速保護(hù)都進(jìn)行試驗(yàn)驗(yàn)證。整個(gè)系統(tǒng)設(shè)置多道保護(hù)：103%超速試驗(yàn)、110%超速試驗(yàn)、機(jī)械超速試驗(yàn)。 |
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主汽門/調(diào)門嚴(yán)密性試驗(yàn) |
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在機(jī)組啟動(dòng)之前，汽輪機(jī)轉(zhuǎn)速達(dá)到設(shè)定轉(zhuǎn)速的情況下，可分別進(jìn)行主汽門/調(diào)門嚴(yán)密性 |
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試驗(yàn)，測(cè)試機(jī)組惰走時(shí)間，判斷主汽門/調(diào)門是否嚴(yán)密。 |
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技術(shù)指標(biāo)
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● 轉(zhuǎn)速控制范圍： |
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4轉(zhuǎn)/分～10000轉(zhuǎn)/分，精度(±1轉(zhuǎn)/分)； |
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● 負(fù)荷控制范圍： |
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0～115％，精度0.5%； |
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● 轉(zhuǎn)速不等率： |
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3～6％連續(xù)可調(diào)； |
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● 升速率控制精度： |
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1轉(zhuǎn)/分; |
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● 甩額定負(fù)荷時(shí)轉(zhuǎn)速超調(diào)量： |
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5％額定轉(zhuǎn)速； |
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● 調(diào)節(jié)系統(tǒng)的遲緩率： |
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≯0.06%； |
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● 抽汽壓力不等率： |
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0～10％； |
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● 系統(tǒng)平均無(wú)故障時(shí)間： |
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MTBF>100000小時(shí)； |
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● 系統(tǒng)可用率：99.9%； |
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● 共模抑制比≥120dB，差模抑制比≥60dB； |
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● 能接受與電氣共用全廠接地網(wǎng)而不必設(shè)置專用接地網(wǎng)，接地電阻≤2Ω； |
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● 供電：兩路 DC24V(5A),±10%，冗余供電； |
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● 最大功耗：帶觸摸屏型，小于40W；不帶觸摸屏型，小于30W； |
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● 運(yùn)行環(huán)境溫度：帶觸摸屏型，-10℃～45℃；不帶觸摸屏型，-10℃～65℃； |
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● 存儲(chǔ)運(yùn)輸溫度：-40℃～+85℃； |
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● 相對(duì)濕度：10% RH～90% RH (不結(jié)露)； |
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操作簡(jiǎn)介
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開機(jī)顯示SY8000的登錄畫面，輸入用戶名及密碼后可進(jìn)入SY8000的主畫面 |
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● SY8000的監(jiān)視及控制主畫面，用于監(jiān)視機(jī)組的控制狀態(tài)及重要參數(shù)。 |
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● LVDT標(biāo)定界面，對(duì)調(diào)門進(jìn)行閥位標(biāo)定和拉閥試驗(yàn)。 |
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● 控制參數(shù)界面，列有所有需要設(shè)置的控制參數(shù)，根據(jù)不同的權(quán)限可以在線進(jìn)行調(diào)閱及修改。 |
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● 系統(tǒng)參數(shù)界面，設(shè)置AI（4～20mA輸入）通道的量程及Modbus通訊接口的參數(shù)。 |
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● 通道狀態(tài)界面，監(jiān)視調(diào)節(jié)器所有I/O通道的數(shù)值及狀態(tài)。 |
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● 試驗(yàn)界面，可以在機(jī)組啟動(dòng)前進(jìn)行調(diào)門嚴(yán)密性試驗(yàn)及超速試驗(yàn)。 |
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外形尺寸
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側(cè)面圖 正面圖 |
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開孔圖 安裝示意圖 |
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信號(hào)接線
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注：帶補(bǔ)汽控制的SY8000型號(hào)中，“遙控抽汽壓力”，“抽汽壓力”，“低抽門指令輸出”這三個(gè)測(cè)點(diǎn)分別用“補(bǔ)汽門開度”，“補(bǔ)汽壓力”，“補(bǔ)汽門指令輸出” 三個(gè)測(cè)點(diǎn)替換。 |
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訂貨選型
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注：標(biāo)準(zhǔn)機(jī)柜的尺寸為2200mm (高) X 800mm（寬）X 600mm（深），顏色為RAL7035和RAL9005兩種可選，內(nèi)含兩個(gè)AC220V/DC24V(5A)開關(guān)電源。工程師站和操作員站均配置時(shí)包含兩臺(tái)交換機(jī)。 |
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選型注意事項(xiàng)： |
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1：帶觸摸屏的型號(hào)不能配操作員站 |
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2：兩個(gè)油動(dòng)機(jī)的型號(hào)不能帶補(bǔ)汽控制 |
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有觸摸屏、無(wú)機(jī)柜、無(wú)工程師站和操作員站 |
有觸摸屏、有機(jī)柜、無(wú)工程師站和操作員站
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無(wú)觸摸屏、無(wú)機(jī)柜、有工程師站和操作員站
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無(wú)觸摸屏、有機(jī)柜、有工程師站和操作員站
DCS與SY8000一體化設(shè)計(jì) |
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機(jī)柜安裝
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機(jī)柜背面的下方安裝一根屏蔽接地銅排（和柜體絕緣）和一根保護(hù)接地銅排，SY8000的輸入輸出信號(hào)電纜的屏蔽層連接到屏蔽接地銅排，而SY8000的外殼（通過(guò)后蓋板上的接地螺釘）以及柜體則連接到保護(hù)接地銅排，兩個(gè)接地銅排各通過(guò)接地電纜(線徑面積至少16平方毫米)引到電子設(shè)備間的匯流銅排處，保護(hù)接地和屏蔽接地匯總后，最后再通過(guò)一根母線（線徑面積至少25平方毫米）與總的電氣接地網(wǎng)相連。 |
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使用四個(gè)絕緣螺栓將機(jī)柜固定在底座上面，并在機(jī)柜和底座之間放置一塊約5～10mm厚的絕緣墊，實(shí)現(xiàn)機(jī)柜與底座的絕緣。 |
