1.簡介
背壓式汽輪機是以壓力蒸汽沖動汽輪機葉輪做功的原動機。它可以代替電動機拖動水泵、油泵、風機等各種轉動設備，也可以帶動發(fā)電機發(fā)電。汽輪機做功后的排氣，還可以用來滿足用戶用汽的需要，是一種蒸汽梯級利用的節(jié)能設備，有利于企業(yè)綜合利用能源，提高經(jīng)濟效益。廣泛適用于電力、石油、化工、冶金、紡織、印染、造紙等各行業(yè)。
小型背壓汽輪機主要優(yōu)點：可以滿足用戶發(fā)電、用汽的需要，而且熱能的綜合利用效率高、發(fā)電成本低；也可以滿足電網(wǎng)突然停電，而工藝過程不允許機動設備停止工作的要求；還可以不通過變速裝置滿足設備高轉速的要求；并且還可以在有防爆要求的場所使用，替代復雜、昂貴的防爆電動機系統(tǒng)，滿足場所安全性的要求。
2.系統(tǒng)控制原理
小型背壓汽輪的控制主要是轉速控制，通過調節(jié)汽門的開度使汽輪機工作在設定轉速。微機測速儀作為現(xiàn)場轉速測量裝置及一次儀表，將速度當前值送入PLC，由PLC實現(xiàn)與設定值比較并進行一系列運算和處理，最后由PLC輸出一個4~20mA電流信號，送入電動閥門驅動器，從而調節(jié)汽門的開度，構成閉環(huán)控制系統(tǒng)，完成轉速的自動控制。
本文介紹的汽輪機控制系統(tǒng)由法國施耐德Twido可編程控制器、XBTG系列觸摸屏，測速儀，電動閥門驅動器等組成。完成對汽輪機的現(xiàn)場控制（手動方式、自動方式）及DCS上位機遠程控制。
PLC程序在實現(xiàn)轉速閉環(huán)控制的同時，具有完善的連鎖、報警及保護功能，如出現(xiàn)二級報警，將通過電磁脫扣系統(tǒng)進行自動停車保護。PLC的應用使汽輪機轉速穩(wěn)定，易于調節(jié)，運行可靠。
3.系統(tǒng)控制功能
1.手動工作方式：
在手動方式下，有升速、降速兩個按鈕，當按下某個按鈕時，進行相應的速度調節(jié)，使輸出控制電流進行增減、送入電動閥門驅動器，控制汽門開度，從而控制汽輪機轉速。按一次變化一個M單位電流。（M≤0.3mA，并且可以設定）。
2.自動工作方式：
PLC根據(jù)轉速輸入值與設定值進行比較，然后進行數(shù)據(jù)的處理、運算，決定輸出控制電流的大小，使轉速穩(wěn)定在設定轉速為中心的允許范圍之內（轉速范圍可以設定）。同時要求每秒鐘升降速不超過設定的范圍。
3.DCS聯(lián)網(wǎng)遠程控制方式：
控制系統(tǒng)除本地操作外，可通過擴展的RS485通訊口與DCS或上位機通訊，汽輪機的所有測量參數(shù)值和狀態(tài)以及報警信息可通過通訊傳送。還可以接受上位機送入的控制命令，實現(xiàn)遠程設定與控制。
4.Twido可編程控制器配置：
5.操作界面說明
采用XBTG中文觸摸屏，直觀、簡捷、方便。主要畫面有：
主菜單畫面，操作畫面，運行監(jiān)控畫面，參數(shù)設定畫面，報警畫面，模擬輸入畫面，密碼設定畫面，幫助說明畫面等。
可實現(xiàn)遠程/本地，自動/手動切換。在手動模式下，可調節(jié)閥門的開度，即轉速，每次的調節(jié)量可輸入調整。在運行當中，任何報警出現(xiàn)畫面將自動切換到報警畫面；再次回到此畫面時，點擊復位鍵清除報警顯示。
系統(tǒng)運行時，各個檢測元件所得信號及部分執(zhí)行單元的狀態(tài)顯示在此畫面。
根據(jù)現(xiàn)場工藝需求，設定或修改一級報警限、二級報警限。
一級報警限：當以上各項的檢測值超過一級報警限定值時，報警鈴響，并且觸摸屏會自動切換到報警頁面，同時顯示相應的報警，而此時系統(tǒng)仍然繼續(xù)運行。系統(tǒng)通過外部人工操作或程序自動調節(jié)，重新恢復到正常值后，報警鈴自動解除。系統(tǒng)會記錄下報警發(fā)生時的日期、時間、恢復時間及操作人員確認時間。
二級報警限：當以上各項的檢測值超過報警限定值時，PLC迅速控制電磁機構脫扣，關閉汽門，迫使汽輪機立即停車，并報警鈴響。與此同時，觸摸屏會自動切換到報警頁面，顯示相應的報警，提醒操作人員注意相關的部件，并采取相應的措施。系統(tǒng)會記錄下報警發(fā)生時的日期、時間、恢復時間及操作人員確認時間。
另外，在系統(tǒng)運行期間，當操作人員發(fā)現(xiàn)機器設備有任何異樣時可按下急停按鈕，以保護人員及機器設備不受損壞。
在這兩種情況發(fā)生后，只有在操作人員排除故障后，可以手動復位，停止報警并使系統(tǒng)恢復到先前的狀態(tài)。
6.小結
本系統(tǒng)采用施耐德全套解決方案，具有許多優(yōu)點:
(1)Twido PLC 可以擴展第二路RS485通信口，以實現(xiàn)與DCS或上位機通信，完成遠程設定與控制。
(2)使用具有高性價比的XBTG系列觸摸屏，實現(xiàn)對設備的操作，參數(shù)設定，運行監(jiān)控，故障報警等功能，使用戶更加容易操作，維護設備。
(3)Twido PLC本身具有強大的數(shù)據(jù)處理能力和豐富的模擬量擴展單元。
通過很多最終用戶現(xiàn)場應用反饋表明，采用Twido可編程控制器、XBTG系列觸摸屏的小型汽輪機控制系統(tǒng)是穩(wěn)定可靠，功能豐富，操作直觀簡捷，提高了產(chǎn)品檔次而成本低廉的控制方案。
