專利名稱：一種汽輪機數(shù)字電液控制系統(tǒng)試驗裝置的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種用于汽輪機出廠調試的試驗裝置，具體為一種汽輪機數(shù)字 電液控制系統(tǒng)試驗裝置。 C二)
背景技術：
汽輪機出廠時，都需要對其調節(jié)系統(tǒng)進行調試，其中對汽輪機的數(shù)字電液
控制(DEH)系統(tǒng)進行控制算法的驗證是一項重要的內容。汽輪機數(shù)字電液控 制系統(tǒng)試驗裝置可以實現(xiàn)這種模擬試驗，其接受來自DEH系統(tǒng)的高、中壓主汽 門及調節(jié)汽門VC (電壓控制)卡或油動機行程(或開度)的電信號，基于汽輪 機通流部分及轉子動態(tài)特性模擬出并網(wǎng)以及單機運行時的調節(jié)級壓力、高壓缸 排汽壓力、主蒸汽流量、再熱蒸汽壓力和機組功率、轉速等，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)與試驗裝置構成閉環(huán)回路，為 DEH系統(tǒng)實時地模擬出實際運行環(huán)境，檢測DEH的控制功能，評估其控制品質， 尋求控制參數(shù)優(yōu)化設置和開發(fā)新的控制算法，并通過產(chǎn)生模擬跳閘信號，對DEH 系統(tǒng)進行甩負荷和ETS (危機遮斷)系統(tǒng)跳機危急工況考核試驗，亦能進行模 擬操作培訓操作人員。
以往的試驗裝置，使用的是傳統(tǒng)模擬電路，系統(tǒng)龐大，結構復雜且功能單 一，對不同的機組需要更換調整不同的硬件設備。
發(fā)明內容
針對上述問題，本發(fā)明提供一種汽輪機數(shù)字電液控制系統(tǒng)試驗裝置，該試 驗裝置采用軟件方法來實現(xiàn)工況的模擬，其硬件結構簡單，可對不同型號和容 量的機組進行模擬仿真試驗。 本發(fā)明的技術方案是這樣的 一種汽輪機數(shù)字電液控制系統(tǒng)試驗裝置，其包括 輸入信號數(shù)據(jù)采集器，用于接受來自汽輪機DEH系統(tǒng)的電信號； 計算機系統(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、通流部分與轉子動態(tài)特性實時仿真模塊、數(shù)模轉換輸
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)模轉換及功放裝置，用于將所述計算機系統(tǒng)產(chǎn)生的模擬電信號
輸出到所述DEH系統(tǒng)。
本發(fā)明進一步的技術方案為-所述輸入信號數(shù)據(jù)采集器采用12bitA/D轉換器；
所述輸入信號數(shù)據(jù)采集器前設置有用于信號歸一化處理的前端信號調理模 塊以及用于抗干擾的高低通濾波器；
所述輸出信號數(shù)模轉換及功放裝置采用16bitA/D轉換器； 所述輸出信號數(shù)模轉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，用于做進一步的參數(shù)調整，實現(xiàn)閉環(huán)控制；
所述計算機系統(tǒng)的主機上還連接有I/O控制接口及轉速輸出接口 。 本發(fā)明通過軟件方法實現(xiàn)工況的模擬，用算法實現(xiàn)各種控制，可對不同型 號、容量的機組進行模擬仿真試驗；可以在實際機組不啟動的情況下，與DEH 系統(tǒng)相連，形成閉環(huán)系統(tǒng)，可以對系統(tǒng)進行閉環(huán)、靜態(tài)和動態(tài)調試，整定或優(yōu) 化系統(tǒng)參數(shù)、檢查各控制功能，并可進行模擬操作培訓操作人員。
(四)


圖l為本發(fā)明的結構框圖； 圖2為本發(fā)明的流程圖。
(五)
具體實施例方式
如圖1所示，本發(fā)明包括輸入信號數(shù)據(jù)采集器、計算機系統(tǒng)、輸出信號數(shù) 模轉換及功放裝置。
輸入信號數(shù)據(jù)采集器，用于接受來自汽輪機DEH系統(tǒng)的電信號。其設有16 個模擬量輸入通道，可接受4 20mA或l 5V標準電信號，采用單通道采樣頻 率不小于200kHz的12bitA/D轉換器，可用于2個高壓主汽門、6 (或4)個高 壓調節(jié)汽門和2 (或4)個中壓調節(jié)汽門的汽輪機組，適用于300MW、 600MW 和1000MW機組，以及各類凝汽、抽汽供熱式汽輪機。
輸入信號數(shù)據(jù)采集器采用多線程技術，使得儀器在數(shù)據(jù)采集、在線測量、 計算分析、實時顯示等功能模塊能同步運行。輸入信號數(shù)據(jù)采集器前設置有用于信號歸一化處理的前端信號調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)驗證、數(shù)字濾波、無量綱歸
一化等預處理，產(chǎn)生用于汽輪機通流部分及轉子動態(tài)仿真的數(shù)字輸入信號。
計算機系統(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、通流部分與轉子動態(tài)特性實時仿真模塊、數(shù)模轉換輸出
模塊、數(shù)據(jù)管理與圖形顯示模塊以及系統(tǒng)管理模塊。計算機系統(tǒng)的主機采用嵌
入式計算機主板，系統(tǒng)采用基于NI/CVI FOR WINDOWS操作平臺。
輸出信號數(shù)模轉換及功放裝置，，用于將計算機系統(tǒng)產(chǎn)生的模擬電信號輸出 到DEH系統(tǒng)。其設有16個通道，可產(chǎn)生4 20mA或1 5V標準模擬電信號輸 出，采用單通道不小于800kHz的16bit D/A轉換器，模擬仿真主蒸汽壓力、調 節(jié)級壓力、高壓缸排汽壓力、再熱蒸汽壓力、機組功率的模擬信號輸出。輸出 信號數(shù)模轉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 進一步的參數(shù)調整，實現(xiàn)閉環(huán)控制。
計算機系統(tǒng)的主機上還連接有24通道I/O控制接口及3通道轉速輸出接口 。 通過模擬量輸出端口，產(chǎn)生幅度隨轉速增加而增大的正弦波信號，作為轉速信 號反饋給DEH系統(tǒng)的轉速控制、功率控制、調節(jié)級壓力控制和主蒸汽流量計算 提供輸入信號，以及機組CCS的協(xié)調控制提供主蒸汽壓力、轉速和機組功率輸 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)進行初始化設置(其中包括機器類型定量、及接入通道數(shù) 輸入?yún)?shù))；
2. 工作開始計算機通過A/D數(shù)據(jù)采集卡采集最大16個通道經(jīng)過前置預 處理后的電壓信號；
3. 經(jīng)過軟件對采集信號進行預處理和分類；
4. 根據(jù)設置的參數(shù)通過計算調用預置的計算函數(shù)(參數(shù))對其分段線性插 值，調整到最佳參數(shù)；
5. 輸出轉換成理想的控制參數(shù)，并通過D/A轉換器模擬輸出；6.將輸出部分的參數(shù)返回到儀器的輸入端，做進一部的參數(shù)調整，實現(xiàn)閉 環(huán)控制。
本發(fā)明的數(shù)學模型包括汽輪機通流部分、轉子慣性、鍋爐主蒸汽壓力等三 大部分。汽輪機通流部分包括調門開度——流量特性模型和高壓進汽中間容積、 再熱器中間容積、中壓缸進汽中間容積和中、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， 為簡化和更符合實際，基于發(fā)電廠甩負荷試驗數(shù)據(jù)建立參數(shù)辨識模型；在汽輪 機調門汽門開度改變后，主蒸汽壓力即會產(chǎn)生波動，由此影響機組的出力和運 行穩(wěn)定性，因此，在汽輪機數(shù)字電液控制系統(tǒng)動態(tài)仿真時，應充分考慮主蒸汽 壓力波動對汽輪機及協(xié)調控制系統(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)模塊化實時仿真編程技術。為便于系統(tǒng) 功能擴充和修改，系統(tǒng)除設有300MW、 600MW和IOOOMW模型外，對調門開 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，主汽門和調門行程輸入信號和主蒸汽壓 力、調節(jié)級壓力、高壓缸排汽壓力、再熱蒸汽壓力和機組功率等動態(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小時以上的實時數(shù)據(jù)。
權利要求
1、一種汽輪機數(shù)字電液控制系統(tǒng)試驗裝置，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DEH系統(tǒng)的電信號；計算機系統(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、通流部分與轉子動態(tài)特性實時仿真模塊、數(shù)模轉換輸出模塊、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)模轉換及功放裝置，用于將所述計算機系統(tǒng)產(chǎn)生的模擬電信號輸出到所述DEH系統(tǒng)。
2、 根據(jù)權利要求l所述的一種汽輪機數(shù)字電液控制系統(tǒng)試驗裝置，其特征 在于所述輸入信號數(shù)據(jù)采集器采用12bitA7D轉換器。
3、 根據(jù)權利要求2所述的一種汽輪機數(shù)字電液控制系統(tǒng)試驗裝置，其特征 在于所述輸入信號數(shù)據(jù)采集器前設置有用于信號歸一化處理的前端信號調理 模塊以及用于抗干擾的高低通濾波器。
4、 根據(jù)權利要求l所述的一種汽輪機數(shù)字電液控制系統(tǒng)試驗裝置，其特征 在于所述輸出信號數(shù)模轉換及功放裝置采用16bitA7D轉換器。
5、 根據(jù)權利要求l所述的一種汽輪機數(shù)字電液控制系統(tǒng)試驗裝置，其特征在于所述輸出信號數(shù)模轉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，用于做進一步的參數(shù)調整，實現(xiàn)閉環(huán)控制。
6、 根據(jù)權利要求1所述的一種汽輪機數(shù)字電液控制系統(tǒng)試驗裝置，其特征在于所述計算機系統(tǒng)的主機上還連接有I/O控制接口及轉速輸出接口 。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種汽輪機數(shù)字電液控制(DEH)系統(tǒng)試驗裝置，其包括輸入信號數(shù)據(jù)采集器，用于接受來自汽輪機DEH系統(tǒng)的電信號；計算機系統(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、通流部分與轉子動態(tài)特性實時仿真模塊、數(shù)模轉換輸出模塊、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)模轉換及功放裝置，用于將計算機系統(tǒng)產(chǎn)生的模擬電信號輸出到DEH系統(tǒng)。本發(fā)明通過軟件方法實現(xiàn)工況的模擬，用算法實現(xiàn)各種控制，可對不同型號、容量的機組進行模擬仿真試驗；可以在實際機組不啟動的情況下對系統(tǒng)進行閉環(huán)、靜態(tài)和動態(tài)調試，整定或優(yōu)化系統(tǒng)參數(shù)、檢查各控制功能，并可進行模擬操作培訓操作人員。
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