專利名稱：一種汽輪機(jī)數(shù)字電液控制系統(tǒng)試驗(yàn)裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用于汽輪機(jī)出廠調(diào)試的試驗(yàn)裝置，具體為一種汽輪機(jī)數(shù)字 電液控制系統(tǒng)試驗(yàn)裝置。 C二)
背景技術(shù)：
汽輪機(jī)出廠時，都需要對其調(diào)節(jié)系統(tǒng)進(jìn)行調(diào)試，其中對汽輪機(jī)的數(shù)字電液
控制(DEH)系統(tǒng)進(jìn)行控制算法的驗(yàn)證是一項重要的內(nèi)容。汽輪機(jī)數(shù)字電液控 制系統(tǒng)試驗(yàn)裝置可以實(shí)現(xiàn)這種模擬試驗(yàn)，其接受來自DEH系統(tǒng)的高、中壓主汽 門及調(diào)節(jié)汽門VC (電壓控制)卡或油動機(jī)行程(或開度)的電信號，基于汽輪 機(jī)通流部分及轉(zhuǎn)子動態(tài)特性模擬出并網(wǎng)以及單機(jī)運(yùn)行時的調(diào)節(jié)級壓力、高壓缸 排汽壓力、主蒸汽流量、再熱蒸汽壓力和機(jī)組功率、轉(zhuǎn)速等，且將這些信號以 模擬電信號方式輸入到DEH系統(tǒng)，使DEH系統(tǒng)與試驗(yàn)裝置構(gòu)成閉環(huán)回路，為 DEH系統(tǒng)實(shí)時地模擬出實(shí)際運(yùn)行環(huán)境，檢測DEH的控制功能，評估其控制品質(zhì)， 尋求控制參數(shù)優(yōu)化設(shè)置和開發(fā)新的控制算法，并通過產(chǎn)生模擬跳閘信號，對DEH 系統(tǒng)進(jìn)行甩負(fù)荷和ETS (危機(jī)遮斷)系統(tǒng)跳機(jī)危急工況考核試驗(yàn)，亦能進(jìn)行模 擬操作培訓(xùn)操作人員。
以往的試驗(yàn)裝置，使用的是傳統(tǒng)模擬電路，系統(tǒng)龐大，結(jié)構(gòu)復(fù)雜且功能單 一，對不同的機(jī)組需要更換調(diào)整不同的硬件設(shè)備。
發(fā)明內(nèi)容
針對上述問題，本發(fā)明提供一種汽輪機(jī)數(shù)字電液控制系統(tǒng)試驗(yàn)裝置，該試 驗(yàn)裝置采用軟件方法來實(shí)現(xiàn)工況的模擬，其硬件結(jié)構(gòu)簡單，可對不同型號和容 量的機(jī)組進(jìn)行模擬仿真試驗(yàn)。 本發(fā)明的技術(shù)方案是這樣的 一種汽輪機(jī)數(shù)字電液控制系統(tǒng)試驗(yàn)裝置，其包括 輸入信號數(shù)據(jù)采集器，用于接受來自汽輪機(jī)DEH系統(tǒng)的電信號； 計算機(jī)系統(tǒng)，用于處理所述輸入信號數(shù)據(jù)采集器所接受的電信號，包括數(shù)據(jù)采集與信號處理模塊、通流部分與轉(zhuǎn)子動態(tài)特性實(shí)時仿真模塊、數(shù)模轉(zhuǎn)換輸
出模塊、數(shù)據(jù)管理與圖形顯示模塊以及系統(tǒng)管理模塊；
輸出信號數(shù)模轉(zhuǎn)換及功放裝置，用于將所述計算機(jī)系統(tǒng)產(chǎn)生的模擬電信號
輸出到所述DEH系統(tǒng)。
本發(fā)明進(jìn)一步的技術(shù)方案為-所述輸入信號數(shù)據(jù)采集器采用12bitA/D轉(zhuǎn)換器；
所述輸入信號數(shù)據(jù)采集器前設(shè)置有用于信號歸一化處理的前端信號調(diào)理模 塊以及用于抗干擾的高低通濾波器；
所述輸出信號數(shù)模轉(zhuǎn)換及功放裝置采用16bitA/D轉(zhuǎn)換器； 所述輸出信號數(shù)模轉(zhuǎn)換及功放裝置將輸出的電信號反饋到所述輸入信號數(shù) 據(jù)采集器，用于做進(jìn)一步的參數(shù)調(diào)整，實(shí)現(xiàn)閉環(huán)控制；
所述計算機(jī)系統(tǒng)的主機(jī)上還連接有I/O控制接口及轉(zhuǎn)速輸出接口 。 本發(fā)明通過軟件方法實(shí)現(xiàn)工況的模擬，用算法實(shí)現(xiàn)各種控制，可對不同型 號、容量的機(jī)組進(jìn)行模擬仿真試驗(yàn)；可以在實(shí)際機(jī)組不啟動的情況下，與DEH 系統(tǒng)相連，形成閉環(huán)系統(tǒng)，可以對系統(tǒng)進(jìn)行閉環(huán)、靜態(tài)和動態(tài)調(diào)試，整定或優(yōu) 化系統(tǒng)參數(shù)、檢查各控制功能，并可進(jìn)行模擬操作培訓(xùn)操作人員。
(四)


圖l為本發(fā)明的結(jié)構(gòu)框圖； 圖2為本發(fā)明的流程圖。
(五)
具體實(shí)施例方式
如圖1所示，本發(fā)明包括輸入信號數(shù)據(jù)采集器、計算機(jī)系統(tǒng)、輸出信號數(shù) 模轉(zhuǎn)換及功放裝置。
輸入信號數(shù)據(jù)采集器，用于接受來自汽輪機(jī)DEH系統(tǒng)的電信號。其設(shè)有16 個模擬量輸入通道，可接受4 20mA或l 5V標(biāo)準(zhǔn)電信號，采用單通道采樣頻 率不小于200kHz的12bitA/D轉(zhuǎn)換器，可用于2個高壓主汽門、6 (或4)個高 壓調(diào)節(jié)汽門和2 (或4)個中壓調(diào)節(jié)汽門的汽輪機(jī)組，適用于300MW、 600MW 和1000MW機(jī)組，以及各類凝汽、抽汽供熱式汽輪機(jī)。
輸入信號數(shù)據(jù)采集器采用多線程技術(shù)，使得儀器在數(shù)據(jù)采集、在線測量、 計算分析、實(shí)時顯示等功能模塊能同步運(yùn)行。輸入信號數(shù)據(jù)采集器前設(shè)置有用于信號歸一化處理的前端信號調(diào)理模塊以及用于抗干擾的高低通濾波器。
數(shù)據(jù)采集器以定時中斷方式采集數(shù)據(jù)，經(jīng)數(shù)據(jù)驗(yàn)證、數(shù)字濾波、無量綱歸
一化等預(yù)處理，產(chǎn)生用于汽輪機(jī)通流部分及轉(zhuǎn)子動態(tài)仿真的數(shù)字輸入信號。
計算機(jī)系統(tǒng)，用于處理輸入信號數(shù)據(jù)采集器所接受的電信號。其包括數(shù)據(jù)
采集與信號處理模塊、通流部分與轉(zhuǎn)子動態(tài)特性實(shí)時仿真模塊、數(shù)模轉(zhuǎn)換輸出
模塊、數(shù)據(jù)管理與圖形顯示模塊以及系統(tǒng)管理模塊。計算機(jī)系統(tǒng)的主機(jī)采用嵌
入式計算機(jī)主板，系統(tǒng)采用基于NI/CVI FOR WINDOWS操作平臺。
輸出信號數(shù)模轉(zhuǎn)換及功放裝置，，用于將計算機(jī)系統(tǒng)產(chǎn)生的模擬電信號輸出 到DEH系統(tǒng)。其設(shè)有16個通道，可產(chǎn)生4 20mA或1 5V標(biāo)準(zhǔn)模擬電信號輸 出，采用單通道不小于800kHz的16bit D/A轉(zhuǎn)換器，模擬仿真主蒸汽壓力、調(diào) 節(jié)級壓力、高壓缸排汽壓力、再熱蒸汽壓力、機(jī)組功率的模擬信號輸出。輸出 信號數(shù)模轉(zhuǎn)換及功放裝置將輸出的電信號反饋到輸入信號數(shù)據(jù)采集器，用于做 進(jìn)一步的參數(shù)調(diào)整，實(shí)現(xiàn)閉環(huán)控制。
計算機(jī)系統(tǒng)的主機(jī)上還連接有24通道I/O控制接口及3通道轉(zhuǎn)速輸出接口 。 通過模擬量輸出端口，產(chǎn)生幅度隨轉(zhuǎn)速增加而增大的正弦波信號，作為轉(zhuǎn)速信 號反饋給DEH系統(tǒng)的轉(zhuǎn)速控制、功率控制、調(diào)節(jié)級壓力控制和主蒸汽流量計算 提供輸入信號，以及機(jī)組CCS的協(xié)調(diào)控制提供主蒸汽壓力、轉(zhuǎn)速和機(jī)組功率輸 入信號。
凝汽器真空、潤滑油壓、CCS指令等采用模擬電路、用軟件控制輸出信號 變化。
如圖2所示，本發(fā)明的工作過程如下
1. 首先對系統(tǒng)進(jìn)行初始化設(shè)置(其中包括機(jī)器類型定量、及接入通道數(shù) 輸入?yún)?shù))；
2. 工作開始計算機(jī)通過A/D數(shù)據(jù)采集卡采集最大16個通道經(jīng)過前置預(yù) 處理后的電壓信號；
3. 經(jīng)過軟件對采集信號進(jìn)行預(yù)處理和分類；
4. 根據(jù)設(shè)置的參數(shù)通過計算調(diào)用預(yù)置的計算函數(shù)(參數(shù))對其分段線性插 值，調(diào)整到最佳參數(shù)；
5. 輸出轉(zhuǎn)換成理想的控制參數(shù)，并通過D/A轉(zhuǎn)換器模擬輸出；6.將輸出部分的參數(shù)返回到儀器的輸入端，做進(jìn)一部的參數(shù)調(diào)整，實(shí)現(xiàn)閉 環(huán)控制。
本發(fā)明的數(shù)學(xué)模型包括汽輪機(jī)通流部分、轉(zhuǎn)子慣性、鍋爐主蒸汽壓力等三 大部分。汽輪機(jī)通流部分包括調(diào)門開度——流量特性模型和高壓進(jìn)汽中間容積、 再熱器中間容積、中壓缸進(jìn)汽中間容積和中、低壓缸連通管(又稱交叉管)中間容 積模型，以及高壓缸、中壓缸和低壓缸的功率比例，為簡化計算，可將中壓缸 進(jìn)汽中間容積與中、低壓缸連通管中間容積歸并為一個中損耗和電磁自平衡， 為簡化和更符合實(shí)際，基于發(fā)電廠甩負(fù)荷試驗(yàn)數(shù)據(jù)建立參數(shù)辨識模型；在汽輪 機(jī)調(diào)門汽門開度改變后，主蒸汽壓力即會產(chǎn)生波動，由此影響機(jī)組的出力和運(yùn) 行穩(wěn)定性，因此，在汽輪機(jī)數(shù)字電液控制系統(tǒng)動態(tài)仿真時，應(yīng)充分考慮主蒸汽 壓力波動對汽輪機(jī)及協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)的影響，必須建立主蒸汽壓力動態(tài)模型。本 發(fā)明僅用于DEH系統(tǒng)調(diào)試，不要求高精度模型，可選用IEEE電網(wǎng)動態(tài)分析用 汽輪機(jī)模型推薦參數(shù)。
本發(fā)明的仿真軟件，采用連續(xù)系統(tǒng)模塊化實(shí)時仿真編程技術(shù)。為便于系統(tǒng) 功能擴(kuò)充和修改，系統(tǒng)除設(shè)有300MW、 600MW和IOOOMW模型外，對調(diào)門開 度——流量特性和中間容積模型參數(shù)可采用圖形界面輸入、修改。
本發(fā)明采用圖形界面、鍵鼠操作，主汽門和調(diào)門行程輸入信號和主蒸汽壓 力、調(diào)節(jié)級壓力、高壓缸排汽壓力、再熱蒸汽壓力和機(jī)組功率等動態(tài)曲線圖形 顯示，并建立歷史數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)庫，以0.1秒時間間隔記錄4小時以上的實(shí)時數(shù)據(jù)。
權(quán)利要求
1、一種汽輪機(jī)數(shù)字電液控制系統(tǒng)試驗(yàn)裝置，其特征在于，其包括輸入信號數(shù)據(jù)采集器，用于接受來自汽輪機(jī)DEH系統(tǒng)的電信號；計算機(jī)系統(tǒng)，用于處理所述輸入信號數(shù)據(jù)采集器所接受的電信號，包括數(shù)據(jù)采集與信號處理模塊、通流部分與轉(zhuǎn)子動態(tài)特性實(shí)時仿真模塊、數(shù)模轉(zhuǎn)換輸出模塊、數(shù)據(jù)管理與圖形顯示模塊以及系統(tǒng)管理模塊；輸出信號數(shù)模轉(zhuǎn)換及功放裝置，用于將所述計算機(jī)系統(tǒng)產(chǎn)生的模擬電信號輸出到所述DEH系統(tǒng)。
2、 根據(jù)權(quán)利要求l所述的一種汽輪機(jī)數(shù)字電液控制系統(tǒng)試驗(yàn)裝置，其特征 在于所述輸入信號數(shù)據(jù)采集器采用12bitA7D轉(zhuǎn)換器。
3、 根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種汽輪機(jī)數(shù)字電液控制系統(tǒng)試驗(yàn)裝置，其特征 在于所述輸入信號數(shù)據(jù)采集器前設(shè)置有用于信號歸一化處理的前端信號調(diào)理 模塊以及用于抗干擾的高低通濾波器。
4、 根據(jù)權(quán)利要求l所述的一種汽輪機(jī)數(shù)字電液控制系統(tǒng)試驗(yàn)裝置，其特征 在于所述輸出信號數(shù)模轉(zhuǎn)換及功放裝置采用16bitA7D轉(zhuǎn)換器。
5、 根據(jù)權(quán)利要求l所述的一種汽輪機(jī)數(shù)字電液控制系統(tǒng)試驗(yàn)裝置，其特征在于所述輸出信號數(shù)模轉(zhuǎn)換及功放裝置將輸出的電信號反饋到所述輸入信號數(shù)據(jù)采集器，用于做進(jìn)一步的參數(shù)調(diào)整，實(shí)現(xiàn)閉環(huán)控制。
6、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種汽輪機(jī)數(shù)字電液控制系統(tǒng)試驗(yàn)裝置，其特征在于所述計算機(jī)系統(tǒng)的主機(jī)上還連接有I/O控制接口及轉(zhuǎn)速輸出接口 。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種汽輪機(jī)數(shù)字電液控制(DEH)系統(tǒng)試驗(yàn)裝置，其包括輸入信號數(shù)據(jù)采集器，用于接受來自汽輪機(jī)DEH系統(tǒng)的電信號；計算機(jī)系統(tǒng)，用于處理輸入信號數(shù)據(jù)采集器所接受的電信號，包括數(shù)據(jù)采集與信號處理模塊、通流部分與轉(zhuǎn)子動態(tài)特性實(shí)時仿真模塊、數(shù)模轉(zhuǎn)換輸出模塊、數(shù)據(jù)管理與圖形顯示模塊以及系統(tǒng)管理模塊；輸出信號數(shù)模轉(zhuǎn)換及功放裝置，用于將計算機(jī)系統(tǒng)產(chǎn)生的模擬電信號輸出到DEH系統(tǒng)。本發(fā)明通過軟件方法實(shí)現(xiàn)工況的模擬，用算法實(shí)現(xiàn)各種控制，可對不同型號、容量的機(jī)組進(jìn)行模擬仿真試驗(yàn)；可以在實(shí)際機(jī)組不啟動的情況下對系統(tǒng)進(jìn)行閉環(huán)、靜態(tài)和動態(tài)調(diào)試，整定或優(yōu)化系統(tǒng)參數(shù)、檢查各控制功能，并可進(jìn)行模擬操作培訓(xùn)操作人員。
文檔編號G01M15/00GK101644625SQ20091018478
公開日2010年2月10日 申請日期2009年8月21日 優(yōu)先權(quán)日2009年8月21日
發(fā)明者晨 劉 申請人:無錫市河埒傳感器有限公司