CN114706367A - 伺服控制就地校准系统及方法 - Google Patents
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Abstract
伺服控制就地校准系统及方法，属于汽轮机伺服控制校准领域。解决了现有汽轮机伺服控制装置校准控制回路，存在对汽轮机调节阀门整定过程繁琐且只能远程操作的问题。本发明校准方法包括标定零位过程和标定满位过程：向手动指令输入模块中录入校准指令，该校准指令当前状态为全关指令，逻辑控制模块生成的进/排油配比校准控制信号使伺服阀完全关闭，从而使汽轮机控制执行机构的开度为0，完成标定零位；标定满位过程：向手动指令输入模块中录入校准指令，该校准指令当前状态为全开指令，逻辑控制模块生成的进/排油配比校准控制信号使伺服阀完全打开，从而使汽轮机控制执行机构的开度为100％，完成标定满位。用于对汽轮机控制执行机构进行校准。
Description
技术领域
本发明属于汽轮机伺服控制校准领域。
背景技术
汽轮机调节阀是调节进入汽轮机蒸汽流量的重要部件，该部件的调节准确性是汽轮发电机组转速、功率、进汽压力、背压等重要受控参数稳定的保证。对汽轮机伺服控制装置校准控制回路的优化，可以提高阀门整定的效率和精度，从而保障汽轮机组安全稳定运行。而现有汽轮机伺服控制装置校准控制回路，存在对汽轮机调节阀门校准过程繁琐且只能远程操作的问题，且远程校准过程中需远程敲入代码进行控制，且整个过程中需实时的根据所返回的数据来调整所录入代码，不但操作复杂还耗时，因此，以上问题亟需解决。
发明内容
本发明目的是为了解决现有汽轮机伺服控制装置校准控制回路，存在对汽轮机调节阀门整定过程繁琐且只能远程操作的问题，本发明提供了一种伺服控制就地校准系统及方法。
伺服控制就地校准系统，该校准系统用于对汽轮机控制执行机构的开度进行校准，包括两个位移传感器、采集模块、信号处理模块、逻辑控制模块、手动指令输入模块和伺服输出模块；两个位移传感器均用于监测汽轮机控制执行机构的开度，并将监测到的两个开度信号通过采集模块送至信号处理模块；
信号处理模块，用于对接收的两个开度信号进行模数转换及信号调理后，获得的两个调理后的开度信号送至逻辑控制模块；
手动指令输入模块，用于手动录入校准指令，并将其送至逻辑控制模块；所述的校准指令为全关指令或全开指令；
逻辑控制模块，用于对两个调理后的开度信号进行数据优选，获得优选后的开度信号，再结合优选后的开度信号和手动录入校准指令间的偏差，生成进/排油配比校准控制信号；
信号处理模块，还用于对进/排油配比校准控制信号进行模数转换及信号调理后，送至伺服输出模块进行功率放大后，生成的驱动信号对伺服阀开度进行调节，使通过伺服阀进入汽轮机控制执行机构的油量进行控制，从而使汽轮机控制执行机构的开度达到预设位置，完成标定实现汽轮机控制执行机构的自校准。
采用所述的伺服控制就地校准系统实现的校准方法，其特征在于，该校准方法包括标定零位过程和标定满位过程，具体为：
标定零位过程：
向手动指令输入模块中录入校准指令，该校准指令当前状态为全关指令，此时，伺服控制就地校准系统进入零位标定模式，并且逻辑控制模块生成的进/排油配比校准控制信号使伺服阀完全关闭，从而使汽轮机控制执行机构的开度为0，完成标定零位；
标定满位过程：
向手动指令输入模块中录入校准指令，该校准指令当前状态为全开指令，此时，伺服控制就地校准系统进入满位标定模式，并且逻辑控制模块生成的进/排油配比校准控制信号使伺服阀完全打开，从而使汽轮机控制执行机构的开度为100％，完成标定满位。
本发明的优点：本发明对伺服控制装置进行设计优化，提出伺服控制就地校准系统及方法，可实现就地校准，实现手动操控校准系统，一步操控即可实现校准，整个执行过程简单，具体为，只需通过手动指令输入模块，录入相应的校准指令，即可使逻辑控制模块根据校准指令与检测到的开度信号对伺服阀开度进行调节，使通过伺服阀进入汽轮机控制执行机构的油量进行控制，从而使汽轮机控制执行机构的开度达到预设位置，完成标定实现汽轮机控制执行机构的自校准。
本发明对现有的汽轮机伺服控制装置校准控制回路进行优化，所提供的伺服控制就地校准系统的具体结构，可以提伺服阀整定、以及汽轮机控制执行机构的开度整定的效率和精度，从而保障汽轮机组安全稳定运行。
附图说明
图1是本发明所述伺服控制就地校准系统结构示意图；
图2是数据优选模块的内部逻辑图；
图3是逻辑控制模块内部的原理示意图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
实施例1：
参见图1说明本实施方式，本实施方式所述的伺服控制就地校准系统，该校准系统用于对汽轮机控制执行机构的开度进行校准，包括两个位移传感器、采集模块、信号处理模块、逻辑控制模块、手动指令输入模块和伺服输出模块；两个位移传感器均用于监测汽轮机控制执行机构的开度，并将监测到的两个开度信号通过采集模块送至信号处理模块；
信号处理模块，用于对接收的两个开度信号进行模数转换及信号调理后，获得的两个调理后的开度信号送至逻辑控制模块；
手动指令输入模块，用于手动录入校准指令，并将其送至逻辑控制模块；所述的校准指令为全关指令或全开指令；
逻辑控制模块，用于对两个调理后的开度信号进行数据优选，获得优选后的开度信号，再结合优选后的开度信号和手动录入校准指令间的偏差，生成进/排油配比校准控制信号；
信号处理模块，还用于对进/排油配比校准控制信号进行模数转换及信号调理后，送至伺服输出模块进行功率放大后，生成的驱动信号对伺服阀开度进行调节，使通过伺服阀进入汽轮机控制执行机构的油量进行控制，从而使汽轮机控制执行机构的开度达到预设位置，完成标定实现汽轮机控制执行机构的自校准。
本实施方式中，提出伺服控制就地校准系统，还可实现就地校准，实现手动操控校准系统，一步操控即可实现校准，整个执行过程简单，具体为，只需通过手动指令输入模块，录入相应的校准指令，即可使逻辑控制模块根据校准指令与检测到的开度信号对伺服阀开度进行调节，使通过伺服阀进入汽轮机控制执行机构的油量进行控制，从而使汽轮机控制执行机构的开度达到预设位置，完成标定实现汽轮机控制执行机构的自校准。
本实施方式中，所述的伺服控制就地校准系统，还可与现有远程操控校准系统结合使用。
本实施方式中，设置两个位移传感器的方式为冗余设置，避免设置一个故障时，无法正常工作，且采用两个冗余设置的方式，可从中优选出质量最佳的开度信号，对后续控制信号的生成提供精确的数据依据。
进一步的，校准系统还包括存储模块，用于进行信息存储。
更进一步的，校准系统还包括显示模块，用于对伺服阀开度进行显示。
更进一步的，具体参见图3，逻辑控制模块包括PID控制器和数据优选模块；
数据优选模块，用于对两个调理后的开度信号进行数据优选，获得优选后的开度信号；
PID控制器，用于根据优选后的开度信号和手动录入校准指令间的偏差，进行PID运算，生成进/排油配比校准控制信号。
本优选方式中，给出了逻辑控制模块的具体构成，结构简单，便于实现，并通过数据优选模块的设置，优选出质量最佳的信号，用于后续运算。且PID控制器为现有的控制器，其包括一个加法器、一个减法器、以及比例环节、积分环节、微分环节，其具体构成可参见图3；
图3中，比例环节、积分环节、微分环节为固化在逻辑控制模块的PID闭环控制系统中的重要环节；u(t)为逻辑控制模块输出的进/排油配比校准控制信号，该进/排油配比校准控制信号处理对伺服阀进行控制，该进/排油配比校准控制信号通常为-40mA～+40mA的电流信号。
其中，汽轮机控制执行机构的开度是通过伺服阀调整进油量和排油量的配比来实现执行机构增加开度、减小开度和保持开度不变。逻辑控制模块对手动录入校准指令和优选后的开度信号，将两信号进行做差，由此得到一个变差量。变差量通过PID运算后，得到输出值u(t)；u(t)并无实际物理单位，u(t)以数值大小和变化速率表征“汽轮机控制执行机构”进油量及排油量的配比，以实现快速响应和跟踪控指令信号的变化，并且能稳定在所期望的开度值或所期望的开关速度值，这样就可以保证执行机构控制的稳定。
更进一步的，具体参见图2，数据优选模块包括高选模块B1、选择模块T1至T3、质量判断模块Q1至Q2、或门和与门；
高选模块B1，用于接收两个调理后的开度信号，并从二者中选择幅值最大的开度信号，送至选择模块T2的第一输入端；
质量判断模块Q1，用于对第一个调理后的开度信号L1进行质量判断，并将判断结果转化成数字量输出至选择模块T1的第三输入端、或门的第一输入端和与门的第一输入端；
质量判断模块Q2，用于对第一个调理后的开度信号L2进行质量判断，并将判断结果转化成数字量输出至或门的第二输入端和与门的第二输入端；
质量判断模块Q1和Q2输出的数字量为0或1，1代表质量好，0代表质量坏；
选择模块T1的第一个和第二个输入端分别用于接收第一个和第一个调理后的开度信号L2，当选择模块T1接收到质量判断模块Q1输出的数字量为0时，选择模块T1输出第一个调理后的开度信号L1至选择模块T2的第二输入端；当选择模块T1接收到质量判断模块Q1输出的数字量为1时，选择模块T1输出第一个调理后的开度信号L2至选择模块T2的第二输入端；
选择模块T2的第三输入端与或门的输出端连接，当或门输出数字量0时，选择模块T2的输出端输出其第一个输入端所接收的信号至选择模块T3的第一输入端，当或门输出数字量1时，选择模块T2的输出端输出其第二个输入端所接收的信号至选择模块T3的第一输入端；
选择模块T3的第二输入端，用于接收预设信号；
选择模块T3的第三输入端与与门的输出端连接，当与门输出数字量0时，选择模块T3的输出端输出其第一个输入端所接收的信号，并将该信号作为优选后的开度信号；当与门输出数字量1时，选择模块T3的输出端输出其第二个输入端所接收的信号，并将该信号作为优选后的开度信号。
本优选实施方式中，给出了数据优选模块内部的具体运算逻辑，L1和L2分别为逻辑模块接收到的两个位移传感器和位移传感器所监测的实时信号，L1和L2经过高选环节B1，从B1输出两个信号中的较大值；Q1，Q2为质量判断环节，T1、T2、T3为选择环节，
数据优选模块输出的最终结果为：
a，当L1和L2均为好质量时，数据优选模块输出输出L1和L2较大的值；
b，当L1为好质量，且L2为坏质量时，数据优选模块输出等于L1；
c，当L1为坏质量，且L2为好质量时，数据优选模块输出L2；
d，当L1为坏质量，且L2为坏质量时，据优选模块输出预设信号，需要说明的是，此时预设信号为保护定值，该定值可以根据执行结构特性进行调整，该设定可以执行机构在两路位移传感器均故障的情况时，自动调节至安全位置。至此，两路就地位移传感器信号处理并优选完成。
更进一步的，手动指令输入模块包括三个按键单元，分别为设定按键单元、标定零位按键单元和标定满位按键单元；
设定按键单元，用于进入零位标定模式或满位标定模式；
标定零位按键单元，用于生成全关指令；
标定满位按键单元，用于生成全开指令。
本优选方式中，当设定按键单元和标定零位按键单元同时工作时，校准系统进入零位标定模式，就地标定零位过程完成后，单独按设定按键单元中的按钮(也即：设定按键单元独立工作)，退出零位标定模式；
当设定按键单元和标定零位按键单元同时工作时，校准系统进入满位标定模式。就地标定满位过程完成后，单独按设定按键单元中的按钮(也即：设定按键单元独立工作)，退出满位标定模式。
实施例2：
参见图1说明书本实施方式，本实施方式采用所述的伺服控制就地校准系统实现的校准方法，该校准方法包括标定零位过程和标定满位过程，具体为：
标定零位过程：
向手动指令输入模块中录入校准指令，该校准指令当前状态为全关指令，此时，伺服控制就地校准系统进入零位标定模式，并且逻辑控制模块生成的进/排油配比校准控制信号使伺服阀完全关闭，从而使汽轮机控制执行机构的开度为0，完成标定零位；
标定满位过程：
向手动指令输入模块中录入校准指令，该校准指令当前状态为全开指令，此时，伺服控制就地校准系统进入满位标定模式，并且逻辑控制模块生成的进/排油配比校准控制信号使伺服阀完全打开，从而使汽轮机控制执行机构的开度为100％，完成标定满位。
本实施方式中，采用所述的伺服控制就地校准系统实现的校准方法，可实现就地校准，实现手动操控校准系统，一步操控即可实现校准，整个执行过程简单，具体为，只需通过手动指令输入模块，录入相应的校准指令，即可使逻辑控制模块根据校准指令与检测到的开度信号对伺服阀开度进行调节，使通过伺服阀进入汽轮机控制执行机构的油量进行控制，从而使汽轮机控制执行机构的开度达到预设位置，完成标定实现汽轮机控制执行机构的自校准。
进一步的，当伺服控制就地校准系统还包括存储模块和显示模块；
存储模块，用于存储标定零位过程和标定满位过程中逻辑控制模块所接收的两个位移传感器的调理后的开度信号；
显示模块，用于显示经逻辑控制模块优选后的开度信号、以及逻辑控制模块生成的进/排油配比校准控制信号，还用于在标定零位过程和标定满位过程中显示汽轮机控制执行机构的开度信息以及伺服阀的开度信息。
本优选实施方式中，可在标定零位过程和标定满位过程中显示汽轮机控制执行机构的开度信息以及伺服阀的开度信息，更为直观感受校准精度。
更进一步的，手动指令输入模块包括三个按键单元，分别为设定按键单元、标定零位按键单元和标定满位按键单元；
设定按键单元，用于进入零位标定模式或满位标定模式；
标定零位按键单元，用于生成全关指令；
标定满位按键单元，用于生成全开指令。
本优选方式中，所有的按键单元均包含一个按键，当同时按下设定按键单元和标定零位按键单元的按键时，校准系统进入零位标定模式，就地标定零位过程完成后，再单独按下设定按键单元中的按钮(也即：设定按键单元独立工作)，退出零位标定模式；
当同时按下设定按键单元和标定零位按键单元的按键时(也即两个单元同时工作)，校准系统进入满位标定模式，就地标定满位过程完成后，再单独按下设定按键单元中的按钮(也即：设定按键单元独立工作)，退出满位标定模式。
虽然在本文中参照了特定的实施方式来描述本发明，但是应该理解的是，这些实施例仅仅是本发明的原理和应用的示例。因此应该理解的是，可以对示例性的实施例进行许多修改，并且可以设计出其他的布置，只要不偏离所附权利要求所限定的本发明的精神和范围。应该理解的是，可以通过不同于原始权利要求所描述的方式来结合不同的从属权利要求和本文中所述的特征。还可以理解的是，结合单独实施例所描述的特征可以使用在其他所述实施例中。
Claims (9)
1.伺服控制就地校准系统，该校准系统用于对汽轮机控制执行机构的开度进行校准，其特征在于，包括两个位移传感器、采集模块、信号处理模块、逻辑控制模块、手动指令输入模块和伺服输出模块；两个位移传感器均用于监测汽轮机控制执行机构的开度，并将监测到的两个开度信号通过采集模块送至信号处理模块；
信号处理模块，用于对接收的两个开度信号进行模数转换及信号调理后，获得的两个调理后的开度信号送至逻辑控制模块；
手动指令输入模块，用于手动录入校准指令，并将其送至逻辑控制模块；所述的校准指令为全关指令或全开指令；
逻辑控制模块，用于对两个调理后的开度信号进行数据优选，获得优选后的开度信号，再结合优选后的开度信号和手动录入校准指令间的偏差，生成进/排油配比校准控制信号；
信号处理模块，还用于对进/排油配比校准控制信号进行模数转换及信号调理后，送至伺服输出模块进行功率放大后，生成的驱动信号对伺服阀开度进行调节，使通过伺服阀进入汽轮机控制执行机构的油量进行控制，从而使汽轮机控制执行机构的开度达到预设位置，完成标定实现汽轮机控制执行机构的自校准。
2.根据权利要求1所述的伺服控制就地校准系统，其特征在于，校准系统还包括存储模块，用于进行信息存储。
3.根据权利要求1所述的伺服控制就地校准系统，其特征在于，校准系统还包括显示模块，用于对伺服阀开度进行显示。
4.根据权利要求1所述的伺服控制就地校准系统，其特征在于，逻辑控制模块包括PID控制器和数据优选模块；
数据优选模块，用于对两个调理后的开度信号进行数据优选，获得优选后的开度信号；
PID控制器，用于根据优选后的开度信号和手动录入校准指令间的偏差，进行PID运算，生成进/排油配比校准控制信号。
5.根据权利要求1所述的伺服控制就地校准系统，其特征在于，数据优选模块包括高选模块B1、选择模块T1至T3、质量判断模块Q1至Q2、或门和与门；
高选模块B1，用于接收两个调理后的开度信号，并从二者中选择幅值最大的开度信号，送至选择模块T2的第一输入端；
质量判断模块Q1，用于对第一个调理后的开度信号L1进行质量判断，并将判断结果转化成数字量输出至选择模块T1的第三输入端、或门的第一输入端和与门的第一输入端；
质量判断模块Q2，用于对第一个调理后的开度信号L2进行质量判断，并将判断结果转化成数字量输出至或门的第二输入端和与门的第二输入端；
质量判断模块Q1和Q2输出的数字量为0或1，1代表质量好，0代表质量坏；
选择模块T1的第一个和第二个输入端分别用于接收第一个和第一个调理后的开度信号L2，当选择模块T1接收到质量判断模块Q1输出的数字量为0时，选择模块T1输出第一个调理后的开度信号L1至选择模块T2的第二输入端；当选择模块T1接收到质量判断模块Q1输出的数字量为1时，选择模块T1输出第一个调理后的开度信号L2至选择模块T2的第二输入端；
选择模块T2的第三输入端与或门的输出端连接，当或门输出数字量0时，选择模块T2的输出端输出其第一个输入端所接收的信号至选择模块T3的第一输入端，当或门输出数字量1时，选择模块T2的输出端输出其第二个输入端所接收的信号至选择模块T3的第一输入端；
选择模块T3的第二输入端，用于接收预设信号；
选择模块T3的第三输入端与与门的输出端连接，当与门输出数字量0时，选择模块T3的输出端输出其第一个输入端所接收的信号，并将该信号作为优选后的开度信号；当与门输出数字量1时，选择模块T3的输出端输出其第二个输入端所接收的信号，并将该信号作为优选后的开度信号。
6.根据权利要求1所述的伺服控制就地校准系统，其特征在于，手动指令输入模块包括三个按键单元，分别为设定按键单元、标定零位按键单元和标定满位按键单元；
设定按键单元，用于进入零位标定模式或满位标定模式；
标定零位按键单元，用于生成全关指令；
标定满位按键单元，用于生成全开指令。
7.采用根据权利要求1所述的伺服控制就地校准系统实现的校准方法，其特征在于，该校准方法包括标定零位过程和标定满位过程，具体为：
标定零位过程：
向手动指令输入模块中录入校准指令，该校准指令当前状态为全关指令，此时，伺服控制就地校准系统进入零位标定模式，并且逻辑控制模块生成的进/排油配比校准控制信号使伺服阀完全关闭，从而使汽轮机控制执行机构的开度为0，完成标定零位；
标定满位过程：
向手动指令输入模块中录入校准指令，该校准指令当前状态为全开指令，此时，伺服控制就地校准系统进入满位标定模式，并且逻辑控制模块生成的进/排油配比校准控制信号使伺服阀完全打开，从而使汽轮机控制执行机构的开度为100％，完成标定满位。
8.采用根据权利要求7所述的伺服控制就地校准系统实现的校准方法，其特征在于，伺服控制就地校准系统还包括存储模块和显示模块；
存储模块，用于存储标定零位过程和标定满位过程中逻辑控制模块所接收的两个位移传感器的调理后的开度信号；
显示模块，用于显示经逻辑控制模块优选后的开度信号、以及逻辑控制模块生成的进/排油配比校准控制信号，还用于在标定零位过程和标定满位过程中显示汽轮机控制执行机构的开度信息以及伺服阀的开度信息。
9.根据权利要求7所述的采用所述的伺服控制就地校准系统实现的校准方法，其特征在于，手动指令输入模块包括三个按键单元，分别为设定按键单元、标定零位按键单元和标定满位按键单元；
设定按键单元，用于进入零位标定模式或满位标定模式；
标定零位按键单元，用于生成全关指令；
标定满位按键单元，用于生成全开指令。
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