CPC-Ⅱ电液转换器的性能分析.pdf

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1、1524化工自动化及仪表第38卷CPC-

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3、电液转换器的性能分析张燕许斌海安连祥安金龙(河北工业大学控制科学与工程学院，天津300130)摘要电液转换器通过接收控制器的命令来实现精确调节汽门开度，从而使汽轮机的转速及负荷得以控制。通过对CPC．II电液转换器的工作原理和动态调整的分析。并结合现场的使用情况，证实CPC-II在应用中具有良好的性能。关键词CPC-II电液转换器505控制器汽轮机PID中图分类号TH864文献标识码A文章编号1000-3932(2011)12-1524-03电液转换器是将电信号转换为液压信号，从而驱动液压

4、执行机构动作的设备。在数字电液控制系统(DEH)中，电子控制器在信息传输的速度、精度和处理信息方面表现出一系列突出的优点，而液压执行器具有功率大、机械刚性好及动态响应快等特点。因此，在设计上常采用电子控制器与液压执行器相结合的电一液自动控制系统。其中，电液转换器是一个不可或缺的装置，它在汽轮机调速系统中作为执行器来实现电液转换的功能。因此，笔者将对电液转换器进行详细的性能分析。1505控制器调速系统简介美国WOODWARD公司生产的505／505E数字式控制器，控制核心采用的是32位微处理器，标准化的设计使之适用于各种不同的控制场合

5、。其中505控制器适用于单执行机构或双执行机构分程控制的汽轮机控制，505E适用于具有一次可调整的纯抽汽、抽／补结合或纯补汽型透平的控制。505／505E既可以独立运行，又可以与工厂的分布式控制系统(DCS)联合运行。操作面板包括两行显示界面和30个功能键，现场工程师可以根据发电机应用来使用各种功能键配置编程、在线调整和控制汽轮机系统，操作简便灵活¨’21。在汽轮发电机的调速系统中，505控制器通过接收来自现场速度传感器的转速频率信号和负荷信号，随后在其内部完成频率／电压转换，并与设定值进行比较，经PID运算模块分析计算，最后送给C

6、PC—II一个4—20mA的电流信号。在调节过程中，505起调节器的作用，是整个控制回路的核心。CPC-II的作用是接收来自505的电流给定信号，并把电流信号转换成执行机构输出的二次油压。二次油压的大小直接影响到错油门以及油动机的行程，从而改变汽门的开度和进汽量，起到控制汽轮机转速的作用¨1。图1所示为典型CPC．II的应用示意图。图1典型CPC-II应用示意图2CPC-¨电液转换器的结构原理作为电液转换器，CPC—II接收控制器发出的4—20mA电流设定输入信号，并对外提供一个正比于输入电流且精确稳定的压力输出。相比于CPC，CP

7、C．II进油孔处没有滤网，但是CPC．II的一个独有功能是产生一个周期的、对称的反向脉冲，该脉冲能够冲刷阀系统中的堆积物，并且不产生任何磨损，对汽轮机控制也不会产生干扰。这个独特的功能使CPC-II具有了其它同类产品不具备的高稳定性、可靠性和抗污能力。另外，CPC—II具备的冗余特性也极大提升了连续性，保证了设备的持续运转时间，并且降低了故障带来的经济损失。收稿日期：2011·lO-31(修改稿)第12期张燕等．CPC—II电液转换器的性能分析CPC．II的内部结构包括印刷电路板、三通旋转控制阀、定角度旋转式扭矩执行器和压力传感器(

8、图2)。电子信号的执行过程是实际输出压力和给定值进行比较后产生一个参考信号。此参考信号与实际阀位相比较产生一个驱动信号，驱动电路产生相应的信号给执行器，使液压阀处于需要的位置。阀由两个端口组成：一个从压力油到输出，一个从液压输出到回油。当打开压力油到输出端口时，输出压力将会增加；反之输出压力将减小。图2CPC．II液压结构示意图CPC—II本身的调节是闭环控制，包括压力闭环控制和阀位闭环控制。压力闭环回路控制着内部阀位以保证反馈压力与设定值相匹配。通过动态PID调整能够使伺服系统达到满意的动态特性。执行器位置控制和压力控制是受监控和

9、跟踪的。如果监测到阀位或压力匹配不好，会有错误报警，可通过开关量输出显示出来。位置控制器调整PWM驱动信号并输出给执行器，输出至执行器的驱动电流是可调的，在执行器最大速度和扭矩点，允许有最大8A的电流。几秒钟后，热电流限制功能会被激活，用来保护执行器和电子元件。液压阀有3个口：进油口、控制油压口和泄油口。液压阀在中间位置时，控制口关闭。当阀顺时针转动时，进油与控制油路连通，输出压力升高；当阀逆时针转动时，控制油路与泄油路接通，输出压力降低。在压力和位置控制环路的共同作用下，阀位得到调整，使输出压力保持与设定值一致。当监测到停机诊断条

10、件时，运行会受到影响，阀会开到全旁通位置。如果故障诊断影响到了CPC．II执行器的可靠运行，或系统失电，回复簧会驱动阀到全旁通位置。3CPC·fl参数的设定和调整在CPC．II正式投入使用之前，首先要使用PC机服务工具软件对其进行参数