ts3000系统在五大机组调速器改造中的应用

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1、TS3000系统在机组调速器改造中的应用一、现状简介：化肥厂一化五大机组（4111-K1、4111-K2、4117-K1、4118-K1、0105W1）的驱动汽轮机使用的是调速器WOODWARDPG-PL系列机械式调速器。此机械式调速系统自1985年建厂使用至今已近30年，远远超过其设计使用年限，已经进入故障高发期，成为影响化肥厂一化装置正常运行的瓶颈，继续使用存在较大的安全隐患：1.机械运动部件磨损锈蚀发生卡涩，造成转速波动出现转速呈阶梯状突变，影响到装置的稳定运行。2.转速控制精度降低，对压缩机负荷调节影响较大。尤其是在开、停车期间对

2、转速控制要求较高时难以实现精准控制，在压缩机和透平跨越临界转速时存在安全隐患。3.机械手动调速全为手动开阀，对升速曲线控制人员要求较高，且容易造成升速过快和转速波动，使得压缩机转子受力变化幅度过大，容易造成转子和轴承的损坏。4.由于调速器故障，机组转速波动，极易造成高压蒸汽或者中压蒸汽管网波动，从而对锅炉负荷、工艺蒸汽量产生较大影响，容易发生停车事故。二、TS3000控制器原理CONSEN提供的TS3000硬件基于三重冗余容错（TMR）结构、软件满足IEC1131SIL－3标准要求的透平压缩机组控制系统。TS3000系统的硬件核心是称之为

3、基于三重模件冗余容错（TMR）结构的容错控制器，每个系统有三个主处理器，系统中所有的I/O信号都要经过硬件的三取二表决。数字量输入信号在DI模件中被分成隔离的三路，通过三个独立的通道分别被送到三个主处理器中进行三取二表决；经纠正任何偏差后的数据通过三条I/O总线被送到DO模件，并在DO模件通过获得专利的“方形表决电路”硬件进行再次表决。DI、DO模件均采用与现场光电隔离方式，以及“STUCKON、STUCKOFF”检测功能。如下图所示。控制器TMR结构图模拟量输入信号在AI模件中被分成隔离的三路，通过AI模块上每一个分电路的模数转换器把模

4、拟量转换成12位的数字量，用32位的协处理器进行处理，每个主处理器采用选取中间值的算法读取正确值，并纠正任何分电路中的偏差，主处理器输出的模拟量信号在AO模块中的模拟输出选择器中进行选择，以确保输出信号的准确。TS3000系统最大的特点是能同时满足高可靠性、高可用性的容错控制能力，控制系统可以识别控制系统元件的故障，自动把故障的元件加以排除，并允许在系统继续完成指定任务的同时，用户操作人员对故障元件进行在线修复而不中断过程的操作。TS3000基于TRICON三冗余硬件平台和专业软件包技术，以实现机组的防喘振控制、调速控制、抽汽控制、性能控

5、制、超速保护、相关报警、联锁控制、操作监控等机组有关的工艺控制和保护功能。CONSEN将多年安全控制方面的技术与在旋转设备控制方面的经验紧密结合为一体，为用户提供了一套高可靠、专业的ITCC(IntegratedTurbine&CompressorControlSystem)机组控制系统—TS3000（如下图）。TS3000系统将传统上需要多个分立仪表如防喘调节器、联锁自保系统、电子调速器、负荷调节器等实现的功能集成在一套可靠性极高的系统中完成；因此，在减少各个系统间的连接和通信、减少故障发生几率的同时，降低了长周期运行成本，并提供了更加

6、良好的操作监控界面TS3000有高精度的脉冲卡，可直接连接磁阻式无源或无二次放大器的转速探头，脉冲分辨率为1ms,采用16位数字处理技术和选择时段内脉冲计数法，使转速测量精度达到0.01%。测速信号以3-2-1-0降级顺序工作，正常时用中选或高选算法选择转速信号，当蒸汽阀开到一定开度而转速未到设定的最小值时机组停机并报警。性能控制器在正常转速控制范围内工作，在这一范围内，工艺参数为主回路，可由性能控制器串级转速控制回路。性能控制的主要功能是控制压缩机入口压力或者出口流量使其满足装置的工艺要求，对串并联压缩机或者抽汽轮机实施负荷分配控制。在

7、涡轮机械控制技术中，为了获得最佳的控制和效益，需要将喘振控制、速度控制、发电机控制、抽汽控制等协调起来，并加入约束控制等算法。TS3000具有独特的防喘振控制技术，并针对防喘特性开发出标准的功能模块，这些模块包括喘振检测，喘振控制和防喘振控制输出。各模块都可以相互组态连接，并可以组态连接用户输入输出信号以实现机组的防喘控制。详细的工作原理如下图：TS3000防喘控制工作原理方框图三、改造实施方案1、针对机械运动部件磨损锈蚀发生卡涩,采取更换油动机杜绝出现机械故障；2、转速控制精度降低，改为电子调速控制，采用6支探头测速保证转速控制，3支转

8、速进ITCC指示参与联锁第一级保护；另外3支转速进硬件超速保护为第二级保护，同时增加新增ITCC控制和画面操作。3、机械手动调速采用手动开阀，改为电子调速控制采用自动运行模式：手动启机、暖机、