CN114935917A - 基于dcs系统的燃气轮机联合循环电站性能试验装置 - Google Patents

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杨卫东
邱锦
张松
林杨
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Shenzhen Shennan Gas Turbine Engineering Technology Co ltd
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Abstract

本发明提供基于DCS系统的燃气轮机联合循环电站性能试验装置，包括：输入设备、DCS主机计算装置、人机接口设备；DCS主机计算装置分别与输入设备、人机接口设备通讯连接；所述输入设备用于设备数据输入，第三方控制系统通讯输入仪表用于采集电站站内仪表数据；所述人机接口设备用于编写工作站，工作站用于实时显示、手工数据输入、同DCS主机计算装置和输入设备进行通讯、实验报告生成、整套实验装置的编程组态维护。本发明能够在线对机组的性能实时评估、优化机组运行方式；根据国际标准进行燃机单循环、联合循环的性能试验，提供标准的数据报告；能够满足不同的机型及不同的电站配置试验要求，具备电站主流的DCS系统通讯采集数据能力。

Description

基于DCS系统的燃气轮机联合循环电站性能试验装置
技术领域
本发明涉及燃气轮机联合循环电站性能试验装置技术领域，具体涉及基于DCS系统的燃气轮机联合循环电站性能试验装置。
背景技术
燃气轮机联合循环电站性能试验主要对象是燃气轮机发电机组设备、余热锅炉设备、汽机轮机发电机组设备组成，通常因电站建设时这些设备不是同一个设备制造厂，这些制造厂往往只对自身的设备性能(如燃气轮机发电机组厂家)进行试验，而且试验时的数据往往会返回厂家进行计算，这就对工程的实效性大打折扣，如果这三种主要设备为不同的制造厂提供，这样整合出的燃气轮机联合循环电站性能试验对于工程总承包方更加难于处理，如果整体联合循环性能试验不合格，再进行燃气轮机发电机组单循环性能试验去区别哪个制造厂设备问题，就会提高人力、物力和时间等工程成本。
燃气轮机联合循环电站市场上主要设备的供货商如GE、SIEMENS、三菱、杭州锅炉厂、哈尔滨汽轮机厂、南京燃汽轮机厂、上海锅炉厂、东方汽轮机厂、上海汽轮机厂等；
基于上述国际市场情况的特殊性，目前没有一个整合的装置进行单循环性能试验，缺少对实时评估功能，不能快速拿出试验结果；
为了解决上述问题，需要能够对燃气轮机联合循环机组进行性能试验的装置。
发明内容
针对现有技术存在的问题，本发明提供基于DCS系统的燃气轮机联合循环电站性能试验装置。
为实现上述目的，本发明的具体方案如下：
本发明提供基于DCS系统的燃气轮机联合循环电站性能试验装置，包括：输入设备、DCS主机计算装置、人机接口设备；DCS主机计算装置分别与输入设备、人机接口设备通讯连接；
所述输入设备包括：高精度测量仪表、电量数据通讯输入仪表、第三方控制系统通讯输入仪表；
高精度测量仪表用于进行温度测量、压力测量；
电量数据通讯输入仪表用于通过通讯方式输入电量数据，提高数据传输精度；
第三方控制系统通讯输入仪表用于采集电站站内仪表数据；
所述DCS主机计算装置包括：控制器主机、通讯模块、IO模块、电源模块；
所述人机接口设备包括：计算机，用于编写工作站，工作站用于实时显示、手工数据输入、同DCS主机计算装置和输入设备进行通讯、实验报告生成、整套实验装置的编程组态维护。
进一步的，所述人机接口设备包括人机界面模块，用于展示性能实验画面；
所述人机界面模块包括：燃机界面模块、汽机界面模块、锅炉界面模块、电量界面模块、燃料界面模块。
进一步的，所述DCS主机计算装置包括计算模块；
所述计算模块包括：采集输入调理模块、性能计算模块、修正曲线拟合模块、修正公式拟合模块、数据验证接口模块。
进一步的，所述采集输入调理模块用于数据采集、输入；
所述性能计算模块用于燃机单循环性能计算、燃机联合循环性能计算、燃料组分计算；
所述修正曲线拟合模块、修正公式拟合模块用于出力修正和热耗修正；
所述数据验证接口模块用于设计条件输入。
进一步的，所述DCS主机计算装置的软件模块，用DCS主机计算装置自带的组态软件进行编程。
进一步的，所述人机接口设备还用于数据导出、报表导出、自动生成符合对应标准的报告。
进一步的，所述DCS主机计算装置使用ABB 800F装置硬件集成。
进一步的，所述人机接口设备的交互界面包括：
燃气轮机发电机的出力数据采集、实时修正和计算结果数据界面；
燃气轮机发电机的热耗数据采集、实时修正和计算结果数据界面；
电量数据通讯输入和实时计算结果展示界面；
燃气轮机联合循环电站性能计算实时计算结果展示界面。
进一步的，所述第三方控制系统通讯输入仪表包括数据设置界面。
采用本发明的技术方案，具有以下有益效果：
1)能够在线对机组的性能实时评估、优化机组运行方式，经济运行；
2)根据国际标准ASME-PTC系列进行燃机单循环、联合循环的性能试验，提供标准的数据报告；
3)进行模块化配置，软件进行标准接口规范化，使该性能试验装置能够满足不同的机型及不同的电站配置试验要求，在满足国标燃气轮机验收试验GB/T 14100的同时，也符合ASME-PTC22、ASME-PTC46及ISO2314等国际通用型性能试验规范要求；
4)同电站主流的DCS系统通讯采集数据能力。
附图说明
图1为主机硬件系统设计框图；
图2为软件功能模块示意图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明作进一步的详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本发明，而非对本发明的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与本发明相关的部分而非全部结构。
在本发明的描述中，除非另有明确的规定和限定，术语“相连”、“连接”、“固定”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征之“上”或之“下”可以包括第一和第二特征直接接触，也可以包括第一和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”包括第一特征在第二特征正下方和斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。
在本实施例的描述中，术语“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”等方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述和简化操作，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”仅仅用于在描述上加以区分，并没有特殊的含义。
如图1-2所示，本发明提供基于DCS系统的燃气轮机联合循环电站性能试验装置，包括：输入设备、DCS主机计算装置、人机接口设备；DCS主机计算装置分别与输入设备、人机接口设备通讯连接；所述输入设备包括：高精度测量仪表、电量数据通讯输入仪表、第三方控制系统通讯输入仪表；高精度测量仪表用于进行温度测量、压力测量；电量数据通讯输入仪表用于通过通讯方式输入电量数据，提高数据传输精度；第三方控制系统通讯输入仪表用于采集电站站内仪表数据；所述DCS主机计算装置包括：控制器主机、通讯模块、IO模块、电源模块；所述人机接口设备包括：计算机，用于编写工作站，工作站用于实时显示、手工数据输入、同DCS主机计算装置和输入设备进行通讯、实验报告生成、整套实验装置的编程组态维护。
所述人机接口设备包括人机界面模块，用于展示性能实验画面；所述人机界面模块包括：燃机界面模块、汽机界面模块、锅炉界面模块、电量界面模块、燃料界面模块。所述DCS主机计算装置包括计算模块；所述计算模块包括：采集输入调理模块、性能计算模块、修正曲线拟合模块、修正公式拟合模块、数据验证接口模块。
所述采集输入调理模块用于数据采集、输入；所述性能计算模块用于燃机单循环性能计算、燃机联合循环性能计算、燃料组分计算；所述修正曲线拟合模块、修正公式拟合模块用于出力修正和热耗修正；所述数据验证接口模块用于设计条件输入。
所述DCS主机计算装置的软件模块，用DCS主机计算装置自带的组态软件进行编程。所述人机接口设备还用于数据导出、报表导出、自动生成符合对应标准的报告。所述DCS主机计算装置使用ABB 800F装置硬件集成。
所述人机接口设备的交互界面包括：燃气轮机发电机的出力数据采集、实时修正和计算结果数据界面；燃气轮机发电机的热耗数据采集、实时修正和计算结果数据界面；电量数据通讯输入和实时计算结果展示界面；燃气轮机联合循环电站性能计算实时计算结果展示界面。所述第三方控制系统通讯输入仪表包括数据设置界面。
本发明的基于DCS系统的燃气轮机联合循环电站性能试验装置，
其中：
硬件系统：
1，输入部分
1)高精度测量仪表
该部分为外部仪表，满足性能试验规范的精度和形式上要求，主要为温度测量、压力测量等模拟量信号接入。
2)电量数据通讯输入及其仪表
该部分为外部仪表和结合电量输入的数值特点，采用通讯输入以提高数据传输上的精度。
3)第三方控制系统通讯输入
该部分主要是为采集电站站内仪表需要而设置，第三方控制系统可以是一个控制系统或者多个控制系统。
2，DCS主机计算装置
由控制器主机、通讯模块、IO模块和电源模块组成，使用DCS设备进行集成。
DCS设备可以选用不同厂家产品，本装置使用ABB 800F装置进行硬件集成。
3，人机接口设备
使用编写笔记本电脑工作站(也可以使用台式电脑)，用于实时显示、手工数据输入、同DCS主机装置和电量仪器进行通讯、试验报告生成和性能试验装置的编程组态维护。
软件模块:
性能计算的软件包括：便携电脑中性能试验画面和生成报告规范格式，DCS主机中出力修正和热耗修正、燃料组分计算、设计条件输入、燃机单循环性能计算、燃机联合循环性能计算程序、误差计算程序。
软件模块用DCS装置所带的组态软件进行编程。
1，人机界面模块
人机界面模块包括燃机界面模块、汽机界面模块、锅炉界面模块、电量界面模块、燃料界面模块。
2，计算模块
采集输入调理模块、性能计算模块、修正曲线拟合、修正公式拟合、数据验证接口。
3，性能试验计算结果和报告生成
数据导出(如ECECL表数据)、报表功能(输出可打印的标准报告)。
本发明的原理如下：
本装置为集成装置，通过输入不同燃气轮机联合循环电站厂家的修正曲线等特征参数，解决广泛适用性；解决在电量数据、温度数据、压力数据等数据实时的合并在ABB800F的控制器和性能计算机内，减少造成采集数据表因在时间上的差异造成试验数据误差；试验时数据进行实时按照厂家修正曲线实时修正计算问题；预试验阶段实时评估性能结果；能够在试验完成后快速出试验报告；可以对实际运行的人工收集，再通过本装置的置入评估计算功能，得到性能的初步评估，对于后续的性能试验计划安排具有指导作用。
以上所述仅为本发明的优选实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是在本发明的发明构思下，利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构变换，或直接/间接运用在其他相关的技术领域均包括在本发明的保护范围内。

Claims (9)

1.基于DCS系统的燃气轮机联合循环电站性能试验装置，其特征在于，包括：输入设备、DCS主机计算装置、人机接口设备；DCS主机计算装置分别与输入设备、人机接口设备通讯连接；
所述输入设备包括：高精度测量仪表、电量数据通讯输入仪表、第三方控制系统通讯输入仪表；
高精度测量仪表用于进行温度测量、压力测量；
电量数据通讯输入仪表用于通过通讯方式输入电量数据，提高数据传输精度；
第三方控制系统通讯输入仪表用于采集电站站内仪表数据；
所述DCS主机计算装置包括：控制器主机、通讯模块、IO模块、电源模块；
所述人机接口设备包括：计算机，用于编写工作站，工作站用于实时显示、手工数据输入、同DCS主机计算装置和输入设备进行通讯、实验报告生成、整套实验装置的编程组态维护。
2.根据权利要求1所述的基于DCS系统的燃气轮机联合循环电站性能试验装置，其特征在于，所述人机接口设备包括人机界面模块，用于展示性能实验画面；
所述人机界面模块包括：燃机界面模块、汽机界面模块、锅炉界面模块、电量界面模块、燃料界面模块。
3.根据权利要求1所述的基于DCS系统的燃气轮机联合循环电站性能试验装置，其特征在于，所述DCS主机计算装置包括计算模块；
所述计算模块包括：采集输入调理模块、性能计算模块、修正曲线拟合模块、修正公式拟合模块、数据验证接口模块。
4.根据权利要求3所述的基于DCS系统的燃气轮机联合循环电站性能试验装置，其特征在于，所述采集输入调理模块用于数据采集、输入；
所述性能计算模块用于燃机单循环性能计算、燃机联合循环性能计算、燃料组分计算；
所述修正曲线拟合模块、修正公式拟合模块用于出力修正和热耗修正；
所述数据验证接口模块用于设计条件输入。
5.根据权利要求3所述的基于DCS系统的燃气轮机联合循环电站性能试验装置，其特征在于，所述DCS主机计算装置的软件模块，用DCS主机计算装置自带的组态软件进行编程。
6.根据权利要求2所述的基于DCS系统的燃气轮机联合循环电站性能试验装置，其特征在于，所述人机接口设备还用于数据导出、报表导出、自动生成符合对应标准的报告。
7.根据权利要求3所述的基于DCS系统的燃气轮机联合循环电站性能试验装置，其特征在于，所述DCS主机计算装置使用ABB 800F装置硬件集成。
8.根据权利要求1所述的基于DCS系统的燃气轮机联合循环电站性能试验装置，其特征在于，所述人机接口设备的交互界面包括：
燃气轮机发电机的出力数据采集、实时修正和计算结果数据界面；
燃气轮机发电机的热耗数据采集、实时修正和计算结果数据界面；
电量数据通讯输入和实时计算结果展示界面；
燃气轮机联合循环电站性能计算实时计算结果展示界面。
9.根据权利要求1所述的基于DCS系统的燃气轮机联合循环电站性能试验装置，其特征在于，所述第三方控制系统通讯输入仪表包括数据设置界面。
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