CN201477446U

CN201477446U - 汽轮机数字电液控制系统试验装置

Info

Publication number: CN201477446U
Application number: CN2009202304932U
Authority: CN
Inventors: 刘晨
Original assignee: WUXI HELIE TRANSDUCER CO Ltd
Current assignee: WUXI HELIE TRANSDUCER CO Ltd
Priority date: 2009-08-21
Filing date: 2009-08-21
Publication date: 2010-05-19
Anticipated expiration: 2019-08-21

Abstract

本实用新型涉及汽轮机数字电液控制(DEH)系统试验装置，其包括：输入信号数据采集器，用于接受来自汽轮机DEH系统的电信号；计算机系统，用于处理输入信号数据采集器所接受的电信号，包括数据采集与信号处理模块、通流部分与转子动态特性实时仿真模块、数模转换输出模块、数据管理与图形显示模块以及系统管理模块；输出信号数模转换及功放装置，用于将计算机系统产生的模拟电信号输出到DEH系统。本实用新型通过软件方法实现工况的模拟，用算法实现各种控制，可对不同型号、容量的机组进行模拟仿真试验；可以在实际机组不启动的情况下对系统进行闭环、静态和动态调试，整定或优化系统参数、检查各控制功能，并可进行模拟操作培训操作人员。

Description

汽轮机数字电液控制系统试验装置

(一)技术领域

本实用新型涉及一种用于汽轮机出厂调试的试验装置，具体为一种汽轮机数字电液控制系统试验装置。

(二)背景技术

汽轮机出厂时，都需要对其调节系统进行调试，其中对汽轮机的数字电液控制(DEH)系统进行控制算法的验证是一项重要的内容。汽轮机数字电液控制系统试验装置可以实现这种模拟试验，其接受来自DEH系统的高、中压主汽门及调节汽门VC(电压控制)卡或油动机行程(或开度)的电信号，基于汽轮机通流部分及转子动态特性模拟出并网以及单机运行时的调节级压力、高压缸排汽压力、主蒸汽流量、再热蒸汽压力和机组功率、转速等，且将这些信号以模拟电信号方式输入到DEH系统，使DEH系统与试验装置构成闭环回路，为DEH系统实时地模拟出实际运行环境，检测DEH的控制功能，评估其控制品质，寻求控制参数优化设置和开发新的控制算法，并通过产生模拟跳闸信号，对DEH系统进行甩负荷和ETS(危机遮断)系统跳机危急工况考核试验，亦能进行模拟操作培训操作人员。

以往的试验装置，使用的是传统模拟电路，系统庞大，结构复杂且功能单一，对不同的机组需要更换调整不同的硬件设备。

(三)发明内容

针对上述问题，本实用新型提供一种汽轮机数字电液控制系统试验装置，该试验装置采用软件方法来实现工况的模拟，其硬件结构简单，可对不同型号和容量的机组进行模拟仿真试验。

本实用新型的技术方案是这样的：

汽轮机数字电液控制系统试验装置，其包括：

输入信号数据采集器，用于接受来自汽轮机DEH系统的电信号；

计算机系统，用于处理所述输入信号数据采集器所接受的电信号，包括数据采集与信号处理模块、通流部分与转子动态特性实时仿真模块、数模转换输出模块、数据管理与图形显示模块以及系统管理模块；

输出信号数模转换及功放装置，用于将所述计算机系统产生的模拟电信号输出到所述DEH系统。

本实用新型进一步的技术方案为：

所述输入信号数据采集器采用12bit A/D转换器；

所述输入信号数据采集器前设置有用于信号归一化处理的前端信号调理模块以及用于抗干扰的高低通滤波器；

所述输出信号数模转换及功放装置采用16bit A/D转换器；

所述输出信号数模转换及功放装置将输出的电信号反馈到所述输入信号数据采集器，用于做进一步的参数调整，实现闭环控制；

所述计算机系统的主机上还连接有I/O控制接口及转速输出接口。

本实用新型通过软件方法实现工况的模拟，用算法实现各种控制，可对不同型号、容量的机组进行模拟仿真试验；可以在实际机组不启动的情况下，与DEH系统相连，形成闭环系统，可以对系统进行闭环、静态和动态调试，整定或优化系统参数、检查各控制功能，并可进行模拟操作培训操作人员。

(四)附图说明

图1为本实用新型的结构框图；

图2为本实用新型的流程图。

(五)具体实施方式

如图1所示，本实用新型包括输入信号数据采集器、计算机系统、输出信号数模转换及功放装置。

输入信号数据采集器，用于接受来自汽轮机DEH系统的电信号。其设有16个模拟量输入通道，可接受4～20mA或1～5V标准电信号，采用单通道采样频率不小于200kHz的12bit A/D转换器，可用于2个高压主汽门、6(或4)个高压调节汽门和2(或4)个中压调节汽门的汽轮机组，适用于300MW、600MW和1000MW机组，以及各类凝汽、抽汽供热式汽轮机。

输入信号数据采集器采用多线程技术，使得仪器在数据采集、在线测量、计算分析、实时显示等功能模块能同步运行。输入信号数据采集器前设置有用于信号归一化处理的前端信号调理模块以及用于抗干扰的高低通滤波器。

数据采集器以定时中断方式采集数据，经数据验证、数字滤波、无量纲归一化等预处理，产生用于汽轮机通流部分及转子动态仿真的数字输入信号。

计算机系统，用于处理输入信号数据采集器所接受的电信号。其包括数据采集与信号处理模块、通流部分与转子动态特性实时仿真模块、数模转换输出模块、数据管理与图形显示模块以及系统管理模块。计算机系统的主机采用嵌入式计算机主板，系统采用基于NI/CVI FOR WINDOWS操作平台。

输出信号数模转换及功放装置，，用于将计算机系统产生的模拟电信号输出到DEH系统。其设有16个通道，可产生4～20mA或1～5V标准模拟电信号输出，采用单通道不小于800kHz的16bit D/A转换器，模拟仿真主蒸汽压力、调节级压力、高压缸排汽压力、再热蒸汽压力、机组功率的模拟信号输出。输出信号数模转换及功放装置将输出的电信号反馈到输入信号数据采集器，用于做进一步的参数调整，实现闭环控制。

计算机系统的主机上还连接有24通道I/O控制接口及3通道转速输出接口。通过模拟量输出端口，产生幅度随转速增加而增大的正弦波信号，作为转速信号反馈给DEH系统的转速控制、功率控制、调节级压力控制和主蒸汽流量计算提供输入信号，以及机组CCS的协调控制提供主蒸汽压力、转速和机组功率输入信号。

凝汽器真空、润滑油压、CCS指令等采用模拟电路、用软件控制输出信号变化。

如图2所示，本实用新型的工作过程如下：

1.首先对系统进行初始化设置(其中包括：机器类型定量、及接入通道数输入参数)；

2.工作开始：计算机通过A/D数据采集卡采集最大16个通道经过前置预处理后的电压信号；

3.经过软件对采集信号进行预处理和分类；

4.根据设置的参数通过计算调用预置的计算函数(参数)对其分段线性插值，调整到最佳参数；

5.输出转换成理想的控制参数，并通过D/A转换器模拟输出；

6.将输出部分的参数返回到仪器的输入端，做进一部的参数调整，实现闭环控制。

本实用新型的数学模型包括汽轮机通流部分、转子惯性、锅炉主蒸汽压力等三大部分。汽轮机通流部分包括调门开度——流量特性模型和高压进汽中间容积、再热器中间容积、中压缸进汽中间容积和中、低压缸连通管(又称交叉管)中间容积模型，以及高压缸、中压缸和低压缸的功率比例，为简化计算，可将中压缸进汽中间容积与中、低压缸连通管中间容积归并为一个中损耗和电磁自平衡，为简化和更符合实际，基于发电厂甩负荷试验数据建立参数辨识模型；在汽轮机调门汽门开度改变后，主蒸汽压力即会产生波动，由此影响机组的出力和运行稳定性，因此，在汽轮机数字电液控制系统动态仿真时，应充分考虑主蒸汽压力波动对汽轮机及协调控制系统的影响，必须建立主蒸汽压力动态模型。本实用新型仅用于DEH系统调试，不要求高精度模型，可选用IEEE电网动态分析用汽轮机模型推荐参数。

本实用新型的仿真软件，采用连续系统模块化实时仿真编程技术。为便于系统功能扩充和修改，系统除设有300MW、600MW和1000MW模型外，对调门开度——流量特性和中间容积模型参数可采用图形界面输入、修改。

本实用新型采用图形界面、键鼠操作，主汽门和调门行程输入信号和主蒸汽压力、调节级压力、高压缸排汽压力、再热蒸汽压力和机组功率等动态曲线图形显示，并建立历史数据数据库，以0.1秒时间间隔记录4小时以上的实时数据。

Claims

1.汽轮机数字电液控制系统试验装置，其特征在于，其包括：

2.根据权利要求1所述的汽轮机数字电液控制系统试验装置，其特征在于：所述输入信号数据采集器采用12bit A/D转换器。

3.根据权利要求2所述的汽轮机数字电液控制系统试验装置，其特征在于：所述输入信号数据采集器前设置有用于信号归一化处理的前端信号调理模块以及用于抗干扰的高低通滤波器。

4.根据权利要求1所述的汽轮机数字电液控制系统试验装置，其特征在于：所述输出信号数模转换及功放装置采用16bit A/D转换器。

5.根据权利要求1所述的汽轮机数字电液控制系统试验装置，其特征在于：所述输出信号数模转换及功放装置将输出的电信号反馈到所述输入信号数据采集器，用于做进一步的参数调整，实现闭环控制。

6.根据权利要求1所述的汽轮机数字电液控制系统试验装置，其特征在于：所述计算机系统的主机上还连接有I/O控制接口及转速输出接口。