專利名稱：通用型汽輪機(jī)仿真設(shè)備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種模擬汽輪發(fā)電機(jī)組工作的仿真設(shè)備，尤其是涉及一種 用于汽輪發(fā)電機(jī)伺服閥、油動(dòng)機(jī)、轉(zhuǎn)速、輸出電功率、抽氣壓力、孤網(wǎng)運(yùn)行等功能及參數(shù)的仿真調(diào)試，也可以用于其它PID控制系統(tǒng)(如鼓風(fēng)機(jī)、壓縮機(jī)、回路調(diào)節(jié)器)的功能仿真的通用型汽輪機(jī)仿真設(shè)備。
背景技術(shù)：
國(guó)內(nèi)目前沒(méi)有生產(chǎn)通用型汽輪機(jī)仿真設(shè)備的廠家，某些汽輪機(jī)控制器廠家 有自己的仿真器，但都是專為自己的系統(tǒng)所設(shè)計(jì)，采用模塊化結(jié)構(gòu)，不能用于 其它廠家的系統(tǒng)仿真調(diào)試。國(guó)外進(jìn)口和國(guó)內(nèi)其它廠家的小型汽輪機(jī)控制器的系 統(tǒng)調(diào)試只能在實(shí)際機(jī)組上進(jìn)行，不便于控制器性能測(cè)試。 實(shí)用新型內(nèi)容本實(shí)用新型的目的在于提供一種能與各種汽輪機(jī)數(shù)字電液控制系統(tǒng)配套， 模擬汽輪發(fā)電機(jī)組及其它PID控制系統(tǒng)運(yùn)行的通用型汽輪機(jī)仿真設(shè)備。它能在 沒(méi)有用控制對(duì)象或?qū)嶋H對(duì)象不啟動(dòng)的情況下，用本實(shí)用新型與外部控制系統(tǒng)(所 說(shuō)的外部控制系統(tǒng)為技術(shù)領(lǐng)域中所述的汽輪機(jī)發(fā)電機(jī)組或PID控制系統(tǒng)等)相 連，形成閉環(huán)控制系統(tǒng)，可以對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行靜態(tài)和動(dòng)態(tài)調(diào)試，仿真檢查各項(xiàng)控制 功能。本實(shí)用新型的目的是通過(guò)下述技術(shù)解決方案實(shí)現(xiàn)包括上蓋、下蓋、顯示板、主板、電源適配器，其中顯示板經(jīng)螺釘固定在上蓋上，主板經(jīng)螺釘固定在 下蓋上，主板經(jīng)電纜與顯示板連接，上蓋和下蓋經(jīng)螺釘固定連接構(gòu)成殼體，電源適配器的插頭插在主板的電源插口上，為整個(gè)設(shè)備提供24V直流電源。所述主板內(nèi)部有油動(dòng)機(jī)行程輸出回路、轉(zhuǎn)速輸出回路、功率輸出回路、抽 氣輸出回路，其中，所述油動(dòng)機(jī)行程輸出回路將接收到外部控制系統(tǒng)的指令信號(hào)轉(zhuǎn)換成直流電 流信號(hào)及直流電壓信號(hào)，反饋到外部控制系統(tǒng)的油動(dòng)機(jī)行程接收端，用于模擬 當(dāng)前外部控制系統(tǒng)的油動(dòng)機(jī)開度；所述轉(zhuǎn)速輸出回路接收外部控制系統(tǒng)的指令信號(hào)，通過(guò)回路中的V/F轉(zhuǎn)換 回路將電壓信號(hào)轉(zhuǎn)換成頻率信號(hào)，經(jīng)反相放大器處理后，反饋到外部控制系統(tǒng) 的轉(zhuǎn)速輸入端，用于模擬當(dāng)前外部控制系統(tǒng)的轉(zhuǎn)速值；所述功率輸出回路接收外部控制系統(tǒng)的指令信號(hào)，經(jīng)回路中慣性環(huán)節(jié)和比 例積分環(huán)節(jié)處理，再由V/I轉(zhuǎn)換回路將處理后的電壓信號(hào)轉(zhuǎn)換成電流信號(hào)，然 后反饋到外部控制系統(tǒng)的電功率輸入端，用于模擬當(dāng)前外部控制系統(tǒng)的電功率信號(hào)；
所述抽氣輸出回路接收外部控制系統(tǒng)的指令信號(hào)，經(jīng)回路中的慣性環(huán)節(jié)處 理，再由V/I轉(zhuǎn)換回路將處理后的電壓信號(hào)轉(zhuǎn)換成電流信號(hào)，反饋到外部控制
系統(tǒng)的抽氣壓力輸入端，用于模擬當(dāng)前外部控制系統(tǒng)的抽氣壓力；
本實(shí)用新型通過(guò)主板內(nèi)部的油動(dòng)機(jī)行程輸出回路、轉(zhuǎn)速輸出回路、功率輸 出回路及抽氣輸出回路模擬機(jī)組在全仿真方式下的油動(dòng)機(jī)環(huán)節(jié)、轉(zhuǎn)速環(huán)節(jié)、功 率環(huán)節(jié)、抽氣環(huán)節(jié)、孤網(wǎng)功能及機(jī)組在半仿真方式下的轉(zhuǎn)速環(huán)節(jié)、功率環(huán)節(jié)、 抽氣環(huán)節(jié)、孤網(wǎng)功能，可在線調(diào)整高壓回路及抽氣回路的積分時(shí)間常數(shù)。
所述本實(shí)用新型由上下蓋構(gòu)成的殼體采用標(biāo)準(zhǔn)臺(tái)式儀器盒，板件采用螺釘 安裝在殼體內(nèi)部，設(shè)備采用直流電源供電，由獨(dú)立電源轉(zhuǎn)換模塊(電源適配器) 提供。
所述油動(dòng)機(jī)環(huán)節(jié)，當(dāng)機(jī)組在全仿真方式時(shí)，本實(shí)用新型將接收到的控制指 令信號(hào)通過(guò)內(nèi)部油動(dòng)機(jī)輸出回路轉(zhuǎn)換成直流電流信號(hào)及直流電壓信號(hào)，反饋到 控制系統(tǒng)的油動(dòng)機(jī)行程接收端，用于模擬當(dāng)前控制系統(tǒng)的油動(dòng)機(jī)開度。
所述轉(zhuǎn)速環(huán)節(jié)，本實(shí)用新型將接收到的控制指令信號(hào)送至轉(zhuǎn)速輸出回路， 通過(guò)回路中的V/F轉(zhuǎn)換回路將電壓信號(hào)轉(zhuǎn)換成頻率信號(hào)，經(jīng)反相放大器處理后， 反饋到控制系統(tǒng)的轉(zhuǎn)速輸入端，用于模擬當(dāng)前控制系統(tǒng)的轉(zhuǎn)速值。
所述功率環(huán)節(jié)，本實(shí)用新型將接收到的控制指令信號(hào)送至內(nèi)部功率輸出回 路，經(jīng)回路中慣性環(huán)節(jié)和比例積分環(huán)節(jié)處理，再由V/I轉(zhuǎn)換回路將處理后的電 壓信號(hào)轉(zhuǎn)換成電流信號(hào)，然后反饋到控制系統(tǒng)的電功率輸入端，用于模擬當(dāng)前 控制系統(tǒng)的電功率信號(hào)。
所述抽氣環(huán)節(jié)，本實(shí)用新型將接收到的控制指令信號(hào)送至內(nèi)部抽氣輸出回 路，經(jīng)回路中的慣性環(huán)節(jié)處理，再由V/I轉(zhuǎn)換回路將處理后的電壓信號(hào)轉(zhuǎn)換成 電流信號(hào)，反饋到控制系統(tǒng)的抽氣壓力輸入端，用于模擬當(dāng)前控制系統(tǒng)的抽氣 壓力。
所述在線調(diào)整高壓回路及抽氣回路的積分時(shí)間常數(shù)是通過(guò)調(diào)整高壓和抽氣 積分回路中的電位器來(lái)改變積分時(shí)間常數(shù)。
本實(shí)用新型具有如下優(yōu)點(diǎn)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、功能齊全。殼體采用標(biāo)準(zhǔn)臺(tái)式儀器 盒，主板和顯示板均采用螺釘直接安裝在殼體內(nèi)部，安裝非常簡(jiǎn)單。在板件的 信號(hào)輸入端有撥碼開關(guān)及相關(guān)電阻組成的信號(hào)選擇回路，使設(shè)備能接收多種輸 入信號(hào)，內(nèi)部具有油動(dòng)機(jī)行程回路、轉(zhuǎn)速回路、功率回路及抽氣回路，還可以 模擬半仿真狀態(tài)、全仿真狀態(tài)、并網(wǎng)狀態(tài)及孤網(wǎng)狀態(tài)。


圖1是本實(shí)用新型的分解立體4圖2是本實(shí)用新型的電路原理圖3是本實(shí)用新型的油動(dòng)機(jī)行程輸出回路電路圖4是本實(shí)用新型的轉(zhuǎn)速輸出回路電路圖5是本實(shí)用新型的功率輸出回路電路圖6是本實(shí)用新型的抽氣輸出回路電路圖7是本實(shí)用新型的積分時(shí)間常數(shù)在線調(diào)整電路圖。
具體實(shí)施方式
參照?qǐng)Dl，本實(shí)用新型由上蓋l、下蓋2、顯示板3、主板4、電源適配器組 成。顯示板3用螺釘固定在上蓋1上，主板4用螺釘固定在下蓋2上，主板經(jīng) 電纜與顯示板連接，上蓋和下蓋用螺釘固定在一起構(gòu)成殼體，殼體與電源適配 器均是外購(gòu)產(chǎn)品，電源適配器的插頭插在主板的電源插口上，為整個(gè)設(shè)備提供 24V直流電源。
參照?qǐng)D2，本實(shí)用新型顯示板上的滑動(dòng)開關(guān)與主板上的模擬開關(guān)聯(lián)合使用， 用于控制回路中的所有軟開關(guān)，模擬系統(tǒng)的半仿真、全仿真、并網(wǎng)及孤網(wǎng)狀態(tài)， 本實(shí)用新型的工作原理如圖2所示接收外部控制系統(tǒng)的3路控制輸入信號(hào)， 經(jīng)內(nèi)部差分放大回路將信號(hào)放大，由信號(hào)選擇回路對(duì)信號(hào)進(jìn)行處理，以適應(yīng)多 種輸入信號(hào)(4 20mA、 -10 10mA、 0 200mA、 1 5VDC、 -10 10VDC)，在全 仿真狀態(tài)下信號(hào)經(jīng)過(guò)積分回路(可在線調(diào)整積分時(shí)間常數(shù))積分后，再由3組 V/I轉(zhuǎn)換回路及電壓跟隨回路轉(zhuǎn)換成3路4 20mA電流輸出及1 5VDC電壓輸出， 分別用于模擬高壓油動(dòng)機(jī)行程信號(hào)及2路抽氣油動(dòng)機(jī)行程信號(hào)，系統(tǒng)在全仿真 或半仿真狀態(tài)時(shí)，信號(hào)經(jīng)2組V/I轉(zhuǎn)換回路轉(zhuǎn)換成2路4 20mA電流輸出，用 于模擬2路抽氣壓力信號(hào)，當(dāng)系統(tǒng)處于孤網(wǎng)狀態(tài)時(shí)，由內(nèi)部電路產(chǎn)生l路可調(diào) 的直流電壓信號(hào)，用于模擬網(wǎng)頻信號(hào)，該信號(hào)經(jīng)過(guò)V/F轉(zhuǎn)換回路，輸出l路頻 率信號(hào)，用于模擬轉(zhuǎn)速信號(hào)，否則轉(zhuǎn)速信號(hào)由處理后的外部控制輸入信號(hào)經(jīng)轉(zhuǎn) 速慣性環(huán)節(jié)及V/F轉(zhuǎn)換回路轉(zhuǎn)換后產(chǎn)生，當(dāng)系統(tǒng)處于并網(wǎng)狀態(tài)時(shí)，經(jīng)轉(zhuǎn)速慣性 環(huán)節(jié)處理后的電壓信號(hào)與網(wǎng)頻信號(hào)疊加，再送入比例積分回路處理，然后作為 V/I轉(zhuǎn)換回路的輸入電壓信號(hào)，經(jīng)轉(zhuǎn)換后輸出1路4 20mA電流，模擬并網(wǎng)后的 功率信號(hào)，否則不輸出功率信號(hào)，另外電路產(chǎn)生2路獨(dú)立可調(diào)的直流電壓信號(hào)， 分別經(jīng)2路V/I轉(zhuǎn)換回路轉(zhuǎn)換后輸出2路4 20mA電流，供外部設(shè)備使用。
如圖2、圖3、圖4、圖5、圖6所示所述主板內(nèi)部有油動(dòng)機(jī)行程輸出回 路、轉(zhuǎn)速輸出回路、功率輸出回路、抽氣輸出回路，其中，
所述油動(dòng)機(jī)行程輸出回路將接收到外部控制系統(tǒng)的指令信號(hào)轉(zhuǎn)換成直流電 流信號(hào)及直流電壓信號(hào)，反饋到外部控制系統(tǒng)的油動(dòng)機(jī)行程接收端，用于模擬 當(dāng)前外部控制系統(tǒng)的油動(dòng)機(jī)開度；所述油動(dòng)機(jī)行程輸出回路包含圖2中的V/I轉(zhuǎn)換回路和電壓跟隨回路。
所述轉(zhuǎn)速輸出回路接收外部控制系統(tǒng)的指令信號(hào)，通過(guò)回路中的V/F轉(zhuǎn)換 回路將電壓信號(hào)轉(zhuǎn)換成頻率信號(hào)，經(jīng)反相放大器處理后，反饋到外部控制系統(tǒng) 的轉(zhuǎn)速輸入端，用于模擬當(dāng)前外部控制系統(tǒng)的轉(zhuǎn)速值；所述轉(zhuǎn)速輸出回路包含 圖2中的轉(zhuǎn)速慣性環(huán)節(jié)和V/F轉(zhuǎn)換回路。
所述功率輸出回路接收外部控制系統(tǒng)的指令信號(hào)，經(jīng)回路中慣性環(huán)節(jié)和比 例積分環(huán)節(jié)處理，再由V/I轉(zhuǎn)換回路將處理后的電壓信號(hào)轉(zhuǎn)換成電流信號(hào)，然 后反饋到外部控制系統(tǒng)的電功率輸入端，用于模擬當(dāng)前外部控制系統(tǒng)的電功率 信號(hào)；所述功率輸出回路包含圖2中的比例積分回路和V/I轉(zhuǎn)換回路。
所述抽氣輸出回路接收外部控制系統(tǒng)的指令信號(hào)，經(jīng)回路中的慣性環(huán)節(jié)處 理，再由V/I轉(zhuǎn)換回路將處理后的電壓信號(hào)轉(zhuǎn)換成電流信號(hào)，反饋到外部控制 系統(tǒng)的抽氣壓力輸入端，用于模擬當(dāng)前外部控制系統(tǒng)的抽氣壓力；所述抽氣輸 出回路包含圖2中的慣性環(huán)節(jié)和V/I轉(zhuǎn)換回路。
所述的油動(dòng)機(jī)行程接收端、轉(zhuǎn)速輸入端、電功率輸入端、抽氣壓力輸入端 位于外部控制系統(tǒng)中的汽輪機(jī)發(fā)電機(jī)組或PID控制系統(tǒng)中。
參照?qǐng)D3，油動(dòng)機(jī)行程輸出回路由集成運(yùn)算放大器、三極管、電阻等元件組 成，經(jīng)積分回路積分后的外部控制輸入信號(hào)通過(guò)反相放大器和三極管Q1在電阻 R3上形成直流電壓信號(hào)，該信號(hào)經(jīng)同相跟隨后輸出，同時(shí)經(jīng)電阻R2及三極管 Q2轉(zhuǎn)換成4 20mA電流信號(hào)輸出。
參照?qǐng)D4，轉(zhuǎn)速輸出回路由集成運(yùn)算放大器、電位器、V/F轉(zhuǎn)換芯片、電阻、 電容等元件組成，由VR1產(chǎn)生一路直流電壓信號(hào)，用于抵消經(jīng)積分回路積分后 的外部控制輸入信號(hào)，使系統(tǒng)剛剛啟動(dòng)時(shí)轉(zhuǎn)速輸出為零，當(dāng)系統(tǒng)處于孤網(wǎng)狀態(tài) 時(shí)，由VR2產(chǎn)生一路直流電壓信號(hào)，用于模擬網(wǎng)頻信號(hào)，該信號(hào)通過(guò)V/F轉(zhuǎn)換
芯片轉(zhuǎn)換成頻率信號(hào)輸出，當(dāng)系統(tǒng)不是處于孤網(wǎng)狀態(tài)時(shí)，外部控制輸入信號(hào)經(jīng) 過(guò)慣性環(huán)節(jié)及同相跟隨器處理，再通過(guò)V/F轉(zhuǎn)換芯片轉(zhuǎn)換成頻率信號(hào)輸出。
參照?qǐng)D5，功率輸出回路由集成運(yùn)算放大器、電位器、三極管、電阻等元件 組成，當(dāng)系統(tǒng)不是并網(wǎng)狀態(tài)時(shí)，回路中模擬開關(guān)閉合，支路中沒(méi)有電壓，即無(wú) 功率輸出，當(dāng)系統(tǒng)并網(wǎng)時(shí)，外部控制輸入信號(hào)經(jīng)慣性環(huán)節(jié)進(jìn)行處理后與網(wǎng)頻信 號(hào)疊加，再通過(guò)比例積分回路在D1的負(fù)端形成直流電壓信號(hào)，該信號(hào)經(jīng)電阻分 壓后，通過(guò)V/I轉(zhuǎn)換回路輸出4 20mA電流信號(hào)，模擬機(jī)組的功率信號(hào)，同時(shí) 將D1負(fù)端的電壓信號(hào)反饋到慣性環(huán)節(jié)的輸入端，用于模擬轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生的阻力， 當(dāng)機(jī)組甩負(fù)荷的時(shí)候，該信號(hào)用于抵消外部的控制輸入信號(hào)，防止機(jī)組超速。
參照?qǐng)D6，抽氣輸出回路由集成運(yùn)算放大器、電位器、三極管、電阻等元件 組成，當(dāng)系統(tǒng)并網(wǎng)后，在VR1上形成直流電壓信號(hào)，該信號(hào)與外部控制輸入信號(hào)疊加，再由V/I轉(zhuǎn)換回路輸出4 20mA電流信號(hào)，模擬抽氣壓力的大小。
參照?qǐng)D7，積分時(shí)間常數(shù)在線調(diào)整回路主要由集成運(yùn)算放大器、電位器、電 阻等元件組成，積分時(shí)間常數(shù)等于積分回路中的電阻值與電容容量的乘積，通 過(guò)調(diào)整電位器VR1來(lái)改變電阻值，從而改變回路的積分時(shí)間常數(shù)。所述積分時(shí) 間常數(shù)在線調(diào)整回路包含圖2中的可調(diào)積分回路。
權(quán)利要求1、一種通用型汽輪機(jī)仿真設(shè)備，其特征在于包括由上蓋(1)、下蓋(2)、顯示板(3)、主板(4)、電源適配器，其中顯示板(3)經(jīng)螺釘固定在上蓋(1)上，主板(4)經(jīng)螺釘固定在下蓋(2)上，主板(4)經(jīng)電纜與顯示板(3)連接，上蓋(1)和下蓋(2)經(jīng)螺釘連接，電源適配器的插頭插在主板(4)的電源插口上，為整個(gè)設(shè)備提供直流電源。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的通用型汽輪機(jī)仿真設(shè)備，其特征在于所述主板 內(nèi)部有油動(dòng)機(jī)行程輸出回路、轉(zhuǎn)速輸出回路、功率輸出回路、抽氣輸出回路， 其中，所述油動(dòng)機(jī)行程輸出回路將接收到外部控制系統(tǒng)的指令信號(hào)轉(zhuǎn)換成直流電 流信號(hào)及直流電壓信號(hào)，反饋到外部控制系統(tǒng)的油動(dòng)機(jī)行程接收端，用于模擬 當(dāng)前外部控制系統(tǒng)的油動(dòng)機(jī)開度；所述轉(zhuǎn)速輸出回路接收外部控制系統(tǒng)的指令信號(hào)，通過(guò)回路中的V/F轉(zhuǎn)換 回路將電壓信號(hào)轉(zhuǎn)換成頻率信號(hào)，經(jīng)反相放大器處理后，反饋到外部控制系統(tǒng) 的轉(zhuǎn)速輸入端，用于模擬當(dāng)前外部控制系統(tǒng)的轉(zhuǎn)速值；所述功率輸出回路接收外部控制系統(tǒng)的指令信號(hào)，經(jīng)回路中慣性環(huán)節(jié)和比 例積分環(huán)節(jié)處理，再由V/I轉(zhuǎn)換回路將處理后的電壓信號(hào)轉(zhuǎn)換成電流信號(hào)，然 后反饋到外部控制系統(tǒng)的電功率輸入端，用于模擬當(dāng)前外部控制系統(tǒng)的電功率 信號(hào)；所述抽氣輸出回路接收外部控制系統(tǒng)的指令信號(hào)，經(jīng)回路中的慣性環(huán)節(jié)處 理，再由V/I轉(zhuǎn)換回路將處理后的電壓信號(hào)轉(zhuǎn)換成電流信號(hào)，反饋到外部控制 系統(tǒng)的抽氣壓力輸入端，用于模擬當(dāng)前外部控制系統(tǒng)的抽氣壓力。
專利摘要本實(shí)用新型提供了一種通用型汽輪機(jī)仿真設(shè)備，包括由上蓋(1)、下蓋(2)、顯示板(3)、主板(4)、電源適配器，其中顯示板(3)經(jīng)螺釘固定在上蓋(1)上，主板(4)經(jīng)螺釘固定在下蓋(2)上，上蓋(1)和下蓋(2)經(jīng)螺釘連接，電源適配器的插頭插在主板(4)的電源插口上，為整個(gè)設(shè)備提供直流電源。通過(guò)主板內(nèi)部的油動(dòng)機(jī)行程輸出回路、轉(zhuǎn)速輸出回路、功率輸出回路及抽氣輸出回路模擬機(jī)組在全仿真方式下的油動(dòng)機(jī)環(huán)節(jié)、轉(zhuǎn)速環(huán)節(jié)、功率環(huán)節(jié)、抽氣環(huán)節(jié)、孤網(wǎng)功能及機(jī)組在半仿真方式下的轉(zhuǎn)速環(huán)節(jié)、功率環(huán)節(jié)、抽氣環(huán)節(jié)、孤網(wǎng)功能，可在線調(diào)整高壓回路及抽氣回路的積分時(shí)間常數(shù)。
文檔編號(hào)G05B17/02GK201383078SQ20092007930
公開日2010年1月13日 申請(qǐng)日期2009年2月27日 優(yōu)先權(quán)日2009年2月27日
發(fā)明者左勻東, 杰 李, 陸曉陽(yáng) 申請(qǐng)人:德陽(yáng)瑞能電力科技有限公司