1.簡(jiǎn)介
背壓式汽輪機(jī)是以壓力蒸汽沖動(dòng)汽輪機(jī)葉輪做功的原動(dòng)機(jī)。它可以代替電動(dòng)機(jī)拖動(dòng)水泵、油泵、風(fēng)機(jī)等各種轉(zhuǎn)動(dòng)設(shè)備，也可以帶動(dòng)發(fā)電機(jī)發(fā)電。汽輪機(jī)做功后的排氣，還可以用來(lái)滿(mǎn)足用戶(hù)用汽的需要，是一種蒸汽梯級(jí)利用的節(jié)能設(shè)備，有利于企業(yè)綜合利用能源，提高經(jīng)濟(jì)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(jī)主要優(yōu)點(diǎn)：可以滿(mǎn)足用戶(hù)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(mǎn)足電網(wǎng)突然停電，而工藝過(guò)程不允許機(jī)動(dòng)設(shè)備停止工作的要求；還可以不通過(guò)變速裝置滿(mǎn)足設(shè)備高轉(zhuǎn)速的要求；并且還可以在有防爆要求的場(chǎng)所使用，替代復(fù)雜、昂貴的防爆電動(dòng)機(jī)系統(tǒng)，滿(mǎn)足場(chǎng)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(zhuǎn)速控制，通過(guò)調(diào)節(jié)汽門(mén)的開(kāi)度使汽輪機(jī)工作在設(shè)定轉(zhuǎn)速。微機(jī)測(cè)速儀作為現(xiàn)場(chǎng)轉(zhuǎn)速測(cè)量裝置及一次儀表，將速度當(dāng)前值送入PLC，由PLC實(shí)現(xiàn)與設(shè)定值比較并進(jìn)行一系列運(yùn)算和處理，最后由PLC輸出一個(gè)4~20mA電流信號(hào)，送入電動(dòng)閥門(mén)驅(qū)動(dòng)器，從而調(diào)節(jié)汽門(mén)的開(kāi)度，構(gòu)成閉環(huán)控制系統(tǒng)，完成轉(zhuǎn)速的自動(dòng)控制。
本文介紹的汽輪機(jī)控制系統(tǒng)由法國(guó)施耐德Twido可編程控制器、XBTG系列觸摸屏，測(cè)速儀，電動(dòng)閥門(mén)驅(qū)動(dòng)器等組成。完成對(duì)汽輪機(jī)的現(xiàn)場(chǎng)控制（手動(dòng)方式、自動(dòng)方式）及DCS上位機(jī)遠(yuǎn)程控制。
PLC程序在實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)速閉環(huán)控制的同時(shí)，具有完善的連鎖、報(bào)警及保護(hù)功能，如出現(xiàn)二級(jí)報(bào)警，將通過(guò)電磁脫扣系統(tǒng)進(jìn)行自動(dòng)停車(chē)保護(hù)。PLC的應(yīng)用使汽輪機(jī)轉(zhuǎn)速穩(wěn)定，易于調(diào)節(jié)，運(yùn)行可靠。

3.系統(tǒng)控制功能
1.手動(dòng)工作方式：
在手動(dòng)方式下，有升速、降速兩個(gè)按鈕，當(dāng)按下某個(gè)按鈕時(shí)，進(jìn)行相應(yīng)的速度調(diào)節(jié)，使輸出控制電流進(jìn)行增減、送入電動(dòng)閥門(mén)驅(qū)動(dòng)器，控制汽門(mén)開(kāi)度，從而控制汽輪機(jī)轉(zhuǎn)速。按一次變化一個(gè)M單位電流。（M≤0.3mA，并且可以設(shè)定）。
2.自動(dòng)工作方式：
PLC根據(jù)轉(zhuǎn)速輸入值與設(shè)定值進(jìn)行比較，然后進(jìn)行數(shù)據(jù)的處理、運(yùn)算，決定輸出控制電流的大小，使轉(zhuǎn)速穩(wěn)定在設(shè)定轉(zhuǎn)速為中心的允許范圍之內(nèi)（轉(zhuǎn)速范圍可以設(shè)定）。同時(shí)要求每秒鐘升降速不超過(guò)設(shè)定的范圍。
3.DCS聯(lián)網(wǎng)遠(yuǎn)程控制方式：
控制系統(tǒng)除本地操作外，可通過(guò)擴(kuò)展的RS485通訊口與DCS或上位機(jī)通訊，汽輪機(jī)的所有測(cè)量參數(shù)值和狀態(tài)以及報(bào)警信息可通過(guò)通訊傳送。還可以接受上位機(jī)送入的控制命令，實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程設(shè)定與控制。

4.Twido可編程控制器配置：

5.操作界面說(shuō)明
采用XBTG中文觸摸屏，直觀(guān)、簡(jiǎn)捷、方便。主要畫(huà)面有：
主菜單畫(huà)面，操作畫(huà)面，運(yùn)行監(jiān)控畫(huà)面，參數(shù)設(shè)定畫(huà)面，報(bào)警畫(huà)面，模擬輸入畫(huà)面，密碼設(shè)定畫(huà)面，幫助說(shuō)明畫(huà)面等。

可實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程/本地，自動(dòng)/手動(dòng)切換。在手動(dòng)模式下，可調(diào)節(jié)閥門(mén)的開(kāi)度，即轉(zhuǎn)速，每次的調(diào)節(jié)量可輸入調(diào)整。在運(yùn)行當(dāng)中，任何報(bào)警出現(xiàn)畫(huà)面將自動(dòng)切換到報(bào)警畫(huà)面；再次回到此畫(huà)面時(shí)，點(diǎn)擊復(fù)位鍵清除報(bào)警顯示。

系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)，各個(gè)檢測(cè)元件所得信號(hào)及部分執(zhí)行單元的狀態(tài)顯示在此畫(huà)面。

根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)工藝需求，設(shè)定或修改一級(jí)報(bào)警限、二級(jí)報(bào)警限。
一級(jí)報(bào)警限：當(dāng)以上各項(xiàng)的檢測(cè)值超過(guò)一級(jí)報(bào)警限定值時(shí)，報(bào)警鈴響，并且觸摸屏會(huì)自動(dòng)切換到報(bào)警頁(yè)面，同時(shí)顯示相應(yīng)的報(bào)警，而此時(shí)系統(tǒng)仍然繼續(xù)運(yùn)行。系統(tǒng)通過(guò)外部人工操作或程序自動(dòng)調(diào)節(jié)，重新恢復(fù)到正常值后，報(bào)警鈴自動(dòng)解除。系統(tǒng)會(huì)記錄下報(bào)警發(fā)生時(shí)的日期、時(shí)間、恢復(fù)時(shí)間及操作人員確認(rèn)時(shí)間。
二級(jí)報(bào)警限：當(dāng)以上各項(xiàng)的檢測(cè)值超過(guò)報(bào)警限定值時(shí)，PLC迅速控制電磁機(jī)構(gòu)脫扣，關(guān)閉汽門(mén)，迫使汽輪機(jī)立即停車(chē)，并報(bào)警鈴響。與此同時(shí)，觸摸屏?xí)詣?dòng)切換到報(bào)警頁(yè)面，顯示相應(yīng)的報(bào)警，提醒操作人員注意相關(guān)的部件，并采取相應(yīng)的措施。系統(tǒng)會(huì)記錄下報(bào)警發(fā)生時(shí)的日期、時(shí)間、恢復(fù)時(shí)間及操作人員確認(rèn)時(shí)間。

另外，在系統(tǒng)運(yùn)行期間，當(dāng)操作人員發(fā)現(xiàn)機(jī)器設(shè)備有任何異樣時(shí)可按下急停按鈕，以保護(hù)人員及機(jī)器設(shè)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(dòng)復(fù)位，停止報(bào)警并使系統(tǒng)恢復(fù)到先前的狀態(tài)。

6.小結(jié)
本系統(tǒng)采用施耐德全套解決方案，具有許多優(yōu)點(diǎn):
(1)Twido PLC 可以擴(kuò)展第二路RS485通信口，以實(shí)現(xiàn)與DCS或上位機(jī)通信，完成遠(yuǎn)程設(shè)定與控制。
(2)使用具有高性?xún)r(jià)比的XBTG系列觸摸屏，實(shí)現(xiàn)對(duì)設(shè)備的操作，參數(shù)設(shè)定，運(yùn)行監(jiān)控，故障報(bào)警等功能，使用戶(hù)更加容易操作，維護(hù)設(shè)備。
(3)Twido PLC本身具有強(qiáng)大的數(shù)據(jù)處理能力和豐富的模擬量擴(kuò)展單元。

通過(guò)很多最終用戶(hù)現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)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(jī)控制系統(tǒng)是穩(wěn)定可靠，功能豐富，操作直觀(guān)簡(jiǎn)捷，提高了產(chǎn)品檔次而成本低廉的控制方案。