在大型石油化工装置中，透平离心式压缩机被广泛应用，例如乙烯装置裂解气压缩机、丙烯压缩机、乙烯压缩机、二元制冷压缩机、三元制冷压缩机等。无论是哪种透平离心式压缩机，透平机的转速控制、抽气控制一般采用WW505E电子调速器来完成。乙烯装置透平裂解气压缩机典型的控制及流程如图1所示。

图1  抽气式透平控制流程 

    从乙烯装置裂解气压缩机透平控制流程图，人们可以看到调速器输出了两个20~160mA的信号，分别通过两个相互独立的WW723备份系统控制调速阀(GCV)和抽气阀(ECV)，由WW505E调速器内部比例/积分/微分(PID)调节器对它们进行控制，分别控制转速和抽气压力。抽气阀调节器的输入信号来自抽气管线上的压力变送器，设定值则通过WW505E键盘ADJ键直接给出，调速阀调节器信号来自于两个转速探头，其设定值则采取三种给定方式：(1) 来自就地盘的两个升/降速按钮；(2) 来自裂解气压缩机一段吸入罐罐顶压力的远传信号；(3) 调速器软件组态给出软设定值。在透平机共安装六个转速探头，其中两个转速信号直接进调速器，参与转速控制，同时实现二取一的超速保护逻辑，然后将二取一结果送入紧急停车系统 ESD作为压缩机安全联锁保护的条件，另外一个转速信号先进本特利(BENTLY)转速模块，然后再经过信号分配器输出两路4~20mA的信号分别送到DCS和就地仪表盘转速指示，其余三个转速信号进入三取二的超速跳车系统中，三取二表决后，其信号进入ESD系统参与压缩机的停车联锁。设备WW723是WW 505E的后援系统，当正常工作时，WW505E 输出20~160mA的调节信号经WW723 送到抽气阀(ECV)和调速阀(GCV)，同时WW723始终跟踪着WW505E 的信号，当WW505E发生故障时，自动切换到WW723系统，由操作人员手动操作WW723对调速阀(GCV)和抽气阀(ECV)进行控制。

2  WW505E 电子调速器功能

        WW505E 调速器是基于32位微处理器技术的电子调速单元，它主要用来控制抽气式透平、抽/加气式透平和加气式透平的速度，具有灵活的编程功能，用菜单式软件引导工程师进行编程，还可以与装置的DCS 系统联合使用或作为一个独立的操作单元。

    WW505E 的控制参数有：透平的入口压力和流量，透平的排放压力和流量，透平转速和抽气压力（或流量）、加气压力（或流量），所以调速器除了调节透平转速外，同时还用来控制透平的抽气压力或流量。

    WW505E除了完成以上控制任务外，它还具有丰富的输入/输出端口，可组态定义的操作键盘，可以与其它控制系统配合，进行数据传递，完成对透平转速的串级控制、开车时的升速/降速控制、与WW723后援系统的相互切换，以及参与ESD系统的安全联锁等。

3  实际应用

3.1  转速控制和抽气控制

    在WW505E中，无论是转速控制还是抽气控制，都是将输入的信号与设定值在PID控制器中进行比较，然后分别产生一个输出信号送到“比率/限制器(Ratio/Limiter) ”模块中，再由它分别通过“HP（高压侧）”和“LP（低压侧）”经由“LSS（低选总线）”送至GCV和ECV来完成调节控制，其原理图如2所示。

图2  电子调速器控制原理图 

    从图2中可以看到，WW505E的比率/限制器(Ratio/Limiter)共有两个输入端，其中一个输入信号来自转速和辅助PID的低选总线，另一个输入来自内部软开关，这个软开关将在需求量设定点(Demand setpoint)和抽/加气设定点(E/A SETPOINT)PID之间进行切换选择，需求量设定点仅用于加气式或抽/加气式透平中，对于乙烯装置的裂解气压缩机透平，选择抽/加气设定点PID信号。另外在比率/限制器(Ratio/Limiter)模件中有两个逻辑，一个是比率(Ratio)逻辑，另一个是限制器(Limiter)逻辑，各有不同的作用。比率逻辑利用比率/限制器的两个输入产生两个输出，分别去控制 HP 执行机构和LP 执行机构，并同时控制HP和LP之间的相互影响使其达到最小化。乙烯裂解气压缩机的抽气式透平，工艺上要求调速器控制转速，抽气压力或流量对它的影响要达到最小，当需要提高转速时GCV和 ECV都要打开，以提高透平的输出，抽气压力或流量保持恒定；当需要提高抽气压力或流量时，ECV的开度逐渐减小，更多的抽气蒸汽通过抽气管线排出透平，同时GCV打开保持透平输出的恒定，这一过程由比率逻辑完成。限制器逻辑则是在透平达到某一操作极限时才起作用，它将根据优先权的选择来决定维持哪一种操作方式，对于抽气式透平来说，它有两个控制阀即GCV和ECV，能同时控制两个参数，当透平达到某一操作极限时，如阀门全开或全关，调速器仅对一个参数实施控制，通常选择转速控制的优先权高于抽气控制，当透平达到某一操作极限，WW505E实施转速控制，取消抽气压力的控制，直到透平远离操作极限时为止。

    实际上根据不同的透平系统、不同的工艺操作要求，WW505E提供了多项选择，用户完全可以根据实际要求和需要灵活的进行组态。

3.2  蒸汽透平机开车

    WW505E