工控产品-SY8000透平机数字电液调节器-SY8000

系统概述

SY8000透平机数字电液调节器（SY8000 Digital Electric Hydraulic Control System,）是一种适应于透平机械的一体化嵌入式控制设备。主要用于小型单抽、纯凝、背压式热电联产或拖动型透平机械的控制。被控参数主要是机组转速、功率、压力等。小型智能透平控制器实时采集机组转速等运行的相关参数，经过适当的反馈调节计算后，通过伺服信号输出通道输出阀位控制信号，改变调节阀开度，最终维持机组被控参数在规定的范围内。

SY8000透平机数字电液调节器基于高性能实时操作系统平台，最大控制周期不超过10ms，

具有运算能力强、计算速度快，能满足透平机械实时响应等要求。同时采用可编程控制技术，具有灵活方便的组态修正特性，适合不同控制对象的需求，并有掉电数据保存功能。可选择配备操作员站或配备10寸LCD触摸屏作为图形化监视及操作画面。

SY8000通过CE认证，满足如下指令：

● 电磁兼容指令: 2004/108/EC

● 低电压指令: 2006/95/EC

系统组成

SY8000调节器由输入/输出信号，处理器，控制策略、操作显示监视以及通信接口等组成。

输入/输出信号

转速信号输入：

3路，直接接收磁阻式测速传感器信号，信号范围0～10kHz，精度±1Hz。

LVDT信号输入：

2路，直接接收3线制 LVDT位置传感器信号,精度±0.5%。

模拟量信号输入：

3路，4～20mA输入，精度±0.1%。

3路，4～20mA输入，精度±0.1%，可提供24V对外供电。

开关量信号输入：

12路，接收干接点信号输入，查询电压DC24V。

模拟量信号输出：

2路，阀门位置指令，4～20mA输出,精度±0.2%。

2路,正负伺服电流信号输出，量程可为±10mA、±40mA、±80mA、±150mA，具备比例、积分和颤振输出功能。

开关量信号输出：

6路，继电器触点信号输出（常开触点）, 触点容量：DC30V/1A。

处理器

采用1个PowerPC8247作为主CPU，3个Atmega128作为从CPU。运算速度快，性能优异，功耗低。

控制策略

控制策略通过以太网口下载到SY8000的控制内核中。

即使在SY8000意外断电的情况下，其中的控制算法以及上位机数据都不会丢失，重新上电后可继续投入运行。

对典型的抽汽式机组，控制周期能够满足10ms要求，运算负荷维持在20%以下，完全满足透平机控制系统要求。

操作显示监视

操作员站与SY8000通过以太网接口相连，实现操作显示及数据交换。或者通过自身所带的触摸屏实现操作显示及数据交换。

通讯接口

SY8000具备两个冗余的以太网口，与人机界面实现实时数据通讯，数据每500ms实时刷新一次。

SY8000通过以太网口升级控制器内核以及控制策略组态。

SY8000以RS-485接口形式提供1个Modbus接口，完成与外系统的数据通讯。

电路原理

SY8000中的每路AI通道配置独立的AD转换器；每路LVDT通道配置独立的信号调理器和AD转换器；每路AO通道配置独立的DA转换器, 每路伺服通道配置独立的DA转换器和调理器，转速通道采用专用高速CPLD进行实时采集。

SY8000内部配置了多CPU协同并行工作，主CPU采用高性能的高档处理器PowerPC8247，基于实时操作系统的调度，处理复杂的控制策略，从CPU负责输入输出通道，伺服PID和超速保护回路均在从CPU中独立完成，以获得最快速的响应速度。

控制原理

SY8000接受人机接口发出的增、减指令，采集透平机的转速、功率、压力，此信号与SY8000的相应参数设定值信号进行比较，送入相应回路调节器进行偏差计算，PID调节，然后输出油动机的开度给定信号。此给定信号与现场LVDT油动机位置反馈信号进行比较后，输出伺服控制信号到电液伺服阀，控制油动机的开度，即控制调节阀的开度，从而控制机组转速、功率、压力等参数。

应用对象

SY8000调节器可以应用于热电机组、低温余热机组、生物质发电机组、汽轮鼓风机组、汽轮给水泵机组、船用主汽轮机组等场合。

控制功能

阀位标定（拉阀试验）

在机组启动之前，进行高调门及低抽门阀位标定。整定伺服系统静态关系（拉阀试验），使油动机在整个全行程上均能被伺服阀控制。阀位给定信号与油动机升程的关系为：给定0～100％升程0～100％。

就地启动/调门手动启动/曲线启动

可根据不同的需求，选择就地启动、调门手动、曲线启动三种启动方式。选择曲线启动时，根据汽轮机启动时的本体温度状况，选择冷态、温态、热态、还是极热态曲线启动。

转速控制

机组在升速过程中，转速信号经三取二逻辑优选后，作为转速的反馈信号，调节器通过转速调节回路来控制

机组的转速。升速时，操作人员可设置目标转速和升速率。进入临界区，自动超越和躲避。

同期控制

进入同期转速范围后，可进行同期操作，送出同期已投入状态触点至同期装置，根据同期装置发出的转速增、减脉冲来改变目标值。

初始负荷功能

机组并网后，为了防止机组逆功率运行，在机组并网后调节器自动加初负荷。

阀位控制

机组并网之后会自动进入阀位控制，阀位控制属于开环控制，运行人员可以直接输入负荷百分数来增加或减小机组所带负荷量。

功率控制

机组并网后，在功率信号通道没有故障的情况下可以按照实际需要投入功率控制，功率控制是以机组实际功率为反馈，通过PID调节高调门开度来控制机组负荷。

一次调频控制

机组并网后，为保证供电品质对电网频率的要求，可以投入一次调频功能。当机组转速在死区范围内时，频率调整输出为零，一次调频不动作。当转速在死区范围以外时，一次调频动作，频率调整给定按不等率随转速变化而变化。

抽汽/补汽控制

在机组并网稳定运行且带上一定电负荷后可投入抽汽控制，运行人员可设定抽汽压力目标值，通过抽汽压力反馈，控制抽汽阀的开度，以满足抽汽热负荷的需求。当机组带上一定负荷后可以投入补汽控制，通过控制补汽阀开度，以完成汽轮机的补汽控制。

孤网控制

当机组在单机或小网运行时，可以投入二次调频控制也称孤网运行。孤网运行时可以手动增减目标负荷，也可以通过二次调频功能自动增减负荷，维持机组转速在3000 r/min。

遥控控制

当机组并网后，调节器还可以接受外部控制指令，控制指令方式可为增减脉冲信号或4～20mA的模拟量信号。

超速试验

在汽轮机首次安装或大修时，需要验证超速保护的动作准确性，对每一种超速保护都进行试验验证。整个系统设置多道保护：103%超速试验、110%超速试验、机械超速试验。

主汽门/调门严密性试验

在机组启动之前，汽轮机转速达到设定转速的情况下，可分别进行主汽门/调门严密性

试验，测试机组惰走时间，判断主汽门/调门是否严密。

技术指标

● 转速控制范围：

4转/分～10000转/分，精度(±1转/分)；

● 负荷控制范围：

0～115％，精度0.5%；

● 转速不等率：

3～6％连续可调；

● 升速率控制精度：

1转/分;

● 甩额定负荷时转速超调量：

5％额定转速；

● 调节系统的迟缓率：

≯0.06%；

● 抽汽压力不等率：

0～10％；

● 系统平均无故障时间：

MTBF>100000小时；

● 系统可用率：99.9%；

● 共模抑制比≥120dB，差模抑制比≥60dB；

● 能接受与电气共用全厂接地网而不必设置专用接地网，接地电阻≤2Ω；

● 供电：两路 DC24V(5A),±10%，冗余供电；

● 最大功耗：带触摸屏型，小于40W；不带触摸屏型，小于30W；

● 运行环境温度：带触摸屏型，-10℃～45℃；不带触摸屏型，-10℃～65℃；

● 存储运输温度：-40℃～+85℃；

● 相对湿度：10% RH～90% RH (不结露)；

操作简介

开机显示SY8000的登录画面，输入用户名及密码后可进入SY8000的主画面

● SY8000的监视及控制主画面，用于监视机组的控制状态及重要参数。

● LVDT标定界面，对调门进行阀位标定和拉阀试验。

● 控制参数界面，列有所有需要设置的控制参数，根据不同的权限可以在线进行调阅及修改。

● 系统参数界面，设置AI（4～20mA输入）通道的量程及Modbus通讯接口的参数。

● 通道状态界面，监视调节器所有I/O通道的数值及状态。

● 试验界面，可以在机组启动前进行调门严密性试验及超速试验。

外形尺寸

侧面图正面图

开孔图安装示意图

信号接线

注：带补汽控制的SY8000型号中，“遥控抽汽压力”，“抽汽压力”，“低抽门指令输出”这三个测点分别用“补汽门开度”，“补汽压力”，“补汽门指令输出” 三个测点替换。

订货选型

注：标准机柜的尺寸为2200mm (高) X 800mm（宽）X 600mm（深），颜色为RAL7035和RAL9005两种可选，内含两个AC220V/DC24V(5A)开关电源。工程师站和操作员站均配置时包含两台交换机。

选型注意事项：

1：带触摸屏的型号不能配操作员站

2：两个油动机的型号不能带补汽控制

有触摸屏、无机柜、无工程师站和操作员站

有触摸屏、有机柜、无工程师站和操作员站

无触摸屏、无机柜、有工程师站和操作员站
	无触摸屏、有机柜、有工程师站和操作员站 DCS与SY8000一体化设计

机柜安装

机柜背面的下方安装一根屏蔽接地铜排（和柜体绝缘）和一根保护接地铜排，SY8000的输入输出信号电缆的屏蔽层连接到屏蔽接地铜排，而SY8000的外壳（通过后盖板上的接地螺钉）以及柜体则连接到保护接地铜排，两个接地铜排各通过接地电缆(线径面积至少16平方毫米)引到电子设备间的汇流铜排处，保护接地和屏蔽接地汇总后，最后再通过一根母线（线径面积至少25平方毫米）与总的电气接地网相连。

使用四个绝缘螺栓将机柜固定在底座上面，并在机柜和底座之间放置一块约5～10mm厚的绝缘垫，实现机柜与底座的绝缘。