專利名稱:汽機調(diào)速系統(tǒng)伺服卡控制參數(shù)測試系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本實用新型公開了一種汽機調(diào)速系統(tǒng)伺服卡控制參數(shù)測試系統(tǒng)，主要是在控制邏輯中伺服卡輸入環(huán)節(jié)增設試驗功能模塊，在伺服卡輸入與輸出環(huán)節(jié)增加試驗數(shù)據(jù)采集模塊，伺服卡輸出信號是否控制汽機調(diào)速汽門通過EH油泵硬件設備啟停方式實現(xiàn)。通過對試驗功能模塊和試驗開關(guān)切換進行試驗測試，對伺服卡輸入、輸出信號進行測試與數(shù)據(jù)分析，可以獲得精確的伺服卡控制參數(shù)，提高了汽輪機調(diào)速系統(tǒng)仿真模型參數(shù)的準確性和模型驗證的可靠性。應用本實用新型可全面、快速地完成汽輪機調(diào)速系統(tǒng)伺服卡控制參數(shù)的測定，實現(xiàn)汽輪機調(diào)速系統(tǒng)伺服卡的入網(wǎng)檢測、出廠驗收檢測、日常維護檢測，確保其在電網(wǎng)中安全、可靠、穩(wěn)定地運行，滿足電網(wǎng)穩(wěn)定計算分析需要。
【專利說明】汽機調(diào)速系統(tǒng)伺服卡控制參數(shù)測試系統(tǒng)

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本實用新型屬于電網(wǎng)穩(wěn)定性仿真建模分析領(lǐng)域，涉及汽輪機調(diào)速系統(tǒng)建模試驗技 術(shù)，尤其是一種汽機調(diào)速系統(tǒng)伺服卡控制參數(shù)測試系統(tǒng)。

【背景技術(shù)】
[0002] 為了維持電網(wǎng)穩(wěn)定，汽輪機需要具備頻率調(diào)節(jié)能力，當電網(wǎng)頻率變化時發(fā)電機組 立刻通過汽輪機調(diào)速系統(tǒng)反向調(diào)節(jié)機組功率，達到穩(wěn)定電網(wǎng)頻率的目的。電網(wǎng)穩(wěn)定性仿真 計算需要精確的汽輪機調(diào)速系統(tǒng)仿真模型，而其模型和參數(shù)，必須通過試驗進行測試、辯識 和驗證。目前，市場上汽輪機調(diào)速系統(tǒng)伺服卡設備種類多，產(chǎn)品的功能、性能參差不齊。伺 服卡參數(shù)在現(xiàn)場汽輪機調(diào)速汽門調(diào)試過程中整定，參數(shù)隨意性較大，其控制性能無法了解， 伺服卡控制調(diào)速汽門開啟與關(guān)閉特性不一致，因而有必要進行實測。
[0003] 汽輪機調(diào)速系統(tǒng)伺服卡關(guān)系到汽輪參與電網(wǎng)一次頻的性能，以及一次調(diào)頻過程中 電網(wǎng)的穩(wěn)定性。為了確保電網(wǎng)頻率穩(wěn)定可靠，應依據(jù)汽輪機參與電網(wǎng)調(diào)頻的實際情況和相 關(guān)技術(shù)要求開展汽輪機調(diào)速系統(tǒng)建模及其參數(shù)測試工作。 實用新型內(nèi)容
[0004] 本實用新型要解決的技術(shù)問題是提供一種全面、快速、準確的汽機調(diào)速系統(tǒng)伺服 卡控制參數(shù)測試系統(tǒng)，以實現(xiàn)汽機調(diào)速系統(tǒng)伺服卡控制參數(shù)的現(xiàn)場精確實測，滿足電網(wǎng)穩(wěn) 定計算分析的需要。
[0005] 為解決上述技術(shù)問題，本實用新型采用以下技術(shù)方案：汽機調(diào)速系統(tǒng)伺服卡控制 參數(shù)測試系統(tǒng)，包括伺服卡、EH油泵啟停開關(guān)和油動機、位移傳感器，伺服卡輸入環(huán)節(jié)增設 試驗功能模塊，在伺服卡輸入與輸出環(huán)節(jié)增加試驗數(shù)據(jù)采集模塊（"信號測試"功能），試驗 功能模塊與輸入環(huán)節(jié)的試驗數(shù)據(jù)采集模塊之間由第一試驗開關(guān)（試驗開關(guān)1)連接控制，輸 入環(huán)節(jié)的試驗數(shù)據(jù)采集模塊與伺服卡之間由第二試驗開關(guān)（試驗開關(guān)2)連接控制，伺服卡 與輸出環(huán)節(jié)的試驗數(shù)據(jù)采集模塊之間由EH油泵啟停開關(guān)連接控制；試驗功能模塊有可調(diào) 突變指令擋和清零擋。
[0006] EH油泵啟停開關(guān)停止或啟動油泵實現(xiàn)汽機調(diào)速系統(tǒng)伺服卡輸出信號是否控制 調(diào)速汽門動作以滿足試驗測試要求；試驗功能模塊的清零擋使指令與測試調(diào)速汽門的位移 傳感器產(chǎn)生零偏差，伺服卡輸出信號為清零狀態(tài)（即汽機調(diào)速系統(tǒng)伺服卡電流輸出為零）； 試驗功能模塊的可調(diào)突變指令擋使指令與測試調(diào)速汽門的位移傳感器產(chǎn)生突變偏差，且為 可調(diào)。
[0007] 零偏差為0%，突變偏差為+5%或+10%。
[0008] 使用上述系統(tǒng)的汽機調(diào)速系統(tǒng)伺服卡控制參數(shù)測試方法，在控制邏輯中伺服卡輸 入環(huán)節(jié)增設試驗功能模塊，在伺服卡輸入與輸出環(huán)節(jié)增加試驗數(shù)據(jù)采集模塊，伺服卡輸出 信號是否控制汽機調(diào)速汽門通過EH油泵硬件設備啟停方式實現(xiàn)。
[0009] 上述汽機調(diào)速系統(tǒng)伺服卡控制參數(shù)測試方法，包括以下步驟：
[0010] a、機組停機狀態(tài)，通過停止或啟動油泵實現(xiàn)汽機調(diào)速系統(tǒng)伺服卡輸出信號是 否控制調(diào)速汽門動作；EH油泵停止運行狀態(tài)，伺服卡輸出信號不再控制汽機調(diào)速汽門，汽 機調(diào)速汽門不因伺服卡輸出信號而動作，反映調(diào)速汽門動作的LVDT(位移傳感器）也無變 化；
[0011] b、試驗測試時切換第一試驗開關(guān)至試驗功能模塊，試驗功能模塊選擇清零擋，使 伺服卡輸出為零信號，并記下調(diào)速汽門零位值（通過測量調(diào)速汽門的LVDT確定）；
[0012] C、第二試驗開關(guān)切換至試驗數(shù)據(jù)采集模塊，進入伺服卡輸入信號采集模式；EH油 泵啟停開關(guān)切至停，進入伺服卡輸出信號采集模式，實現(xiàn)伺服卡輸入和輸出信號采集模式 功能；啟動信號采集分析系統(tǒng)，選擇試驗功能模塊的可調(diào)突變指令擋使調(diào)速汽門閥門指令 與LVDT反饋出現(xiàn)突變偏差，在偏差的作用下伺服卡輸出信號；由于試驗時油動機不動，汽 機調(diào)速汽門不動，偏差一直存在，LVDT反饋不變，伺服卡輸出信號向同一個方向增長，直至 輸出電流信號達到滿量程；
[0013] d、通過數(shù)據(jù)采集模塊（信號采集分析系統(tǒng)）同步測試汽機調(diào)速系統(tǒng)伺服卡輸入和 輸出信號，根據(jù)輸入、輸出信號數(shù)據(jù)的響應關(guān)系對測試數(shù)據(jù)進行辨識，獲得汽機調(diào)速系統(tǒng)伺 服卡控制參數(shù)；
[0014] e、切換第一試驗開關(guān)，將試驗功能模塊的可調(diào)突變指令擋轉(zhuǎn)換至清零擋，使汽機 調(diào)速汽門指令與測試調(diào)速汽門位移的位移傳感器產(chǎn)生零偏差，伺服卡輸出信號為清零狀 態(tài)，再將第一試驗開關(guān)切換至DHl正常指令擋，測試過程結(jié)束。
[0015] 針對目前汽機調(diào)速系統(tǒng)伺服卡控制參數(shù)缺乏有效測試技術(shù)的問題，發(fā)明人設計了 一整套完善的測試系統(tǒng)，并據(jù)此建立了相應的測試方法，主要是在控制邏輯中伺服卡輸入 環(huán)節(jié)增設試驗功能模塊，在伺服卡輸入與輸出環(huán)節(jié)增加試驗數(shù)據(jù)采集模塊，伺服卡輸出信 號是否控制汽機調(diào)速汽門通過EH油泵硬件設備啟停方式實現(xiàn)。按照本實用新型，通過對試 驗功能模塊和試驗開關(guān)切換進行試驗測試，對伺服卡輸入、輸出信號進行測試與數(shù)據(jù)分析， 可以獲得精確的伺服卡控制參數(shù)，提高了汽輪機調(diào)速系統(tǒng)仿真模型參數(shù)的準確性和模型驗 證的可靠性。應用本實用新型可全面、快速地完成汽輪機調(diào)速系統(tǒng)伺服卡控制參數(shù)的測定， 實現(xiàn)汽輪機調(diào)速系統(tǒng)伺服卡的入網(wǎng)檢測、出廠驗收檢測、日常維護檢測，確保其在電網(wǎng)中安 全、可靠、穩(wěn)定地運行，滿足電網(wǎng)穩(wěn)定計算分析需要。

【附圖說明】

[0016] 圖1是DHl指令通過伺服卡控制汽機調(diào)速汽門的工作原理示意圖。
[0017] 圖2是應用本實用新型進行伺服卡控制參數(shù)測試的工作原理示意圖。
[0018] 圖3是本實用新型汽機調(diào)速系統(tǒng)伺服卡控制參數(shù)測試系統(tǒng)中試驗功能模塊的示 意圖。
[0019] 圖4是應用本實用新型進行伺服卡控制參數(shù)測試的試驗錄波曲線，圖中：1伺服卡 輸出信號，2伺服卡輸入階躍信號。
[0020] 圖5是應用本實用新型實測獲得的伺服卡控制參數(shù)進行發(fā)電機組一次調(diào)頻試驗 (正頻差+lOr/min)的仿真與實測負荷對比曲線，圖中：1實際曲線，2仿真曲線。
[0021] 圖6是應用本實用新型實測獲得的伺服卡控制參數(shù)進行發(fā)電機組一次調(diào)頻試驗 (負頻差-lOr/min)的仿真與實測負荷對比曲線，圖中：1實際曲線，2仿真曲線。

【具體實施方式】
[0022] 圖1顯示了 DHl指令通過伺服卡控制汽機調(diào)速汽門的工作原理。
[0023]圖2顯示了本實用新型汽機調(diào)速系統(tǒng)伺服卡控制參數(shù)測試方法及其系統(tǒng)的工作 原理，同樣包括伺服卡、EH油泵啟停開關(guān)和油動機、位移傳感器，但通過火電廠分散控制系 統(tǒng)（如ABB公司的分散控制系統(tǒng)、或西屋公司OVATION的DCS系統(tǒng)）邏輯控制組態(tài)在伺服 卡輸入環(huán)節(jié)增設試驗功能模塊，在伺服卡輸入與輸出環(huán)節(jié)增加試驗數(shù)據(jù)采集模塊（"信號測 試"功能），試驗功能模塊與輸入環(huán)節(jié)的試驗數(shù)據(jù)采集模塊之間由第一試驗開關(guān)（試驗開關(guān) 1)連接控制，輸入環(huán)節(jié)的試驗數(shù)據(jù)采集模塊與伺服卡之間由第二試驗開關(guān)（試驗開關(guān)2)連 接控制，伺服卡與輸出環(huán)節(jié)的試驗數(shù)據(jù)采集模塊之間由EH油泵啟停開關(guān)連接控制；試驗功 能模塊有可調(diào)突變指令擋和清零擋（圖3)。
[0024] 其中，EH油泵啟停開關(guān)停止或啟動油泵實現(xiàn)汽機調(diào)速系統(tǒng)伺服卡輸出信號是 否控制調(diào)速汽門動作以滿足試驗測試要求；試驗功能模塊的清零擋使指令與測試調(diào)速汽門 的位移傳感器產(chǎn)生零偏差（0% )，伺服卡輸出信號為清零狀態(tài)（即汽機調(diào)速系統(tǒng)伺服卡電 流輸出為零）；試驗功能模塊的可調(diào)突變指令擋使指令與測試調(diào)速汽門的位移傳感器產(chǎn)生 突變偏差（+5 %或+10 % )，且為可調(diào)。
[0025] 使用上述系統(tǒng)進行汽機調(diào)速系統(tǒng)伺服卡控制參數(shù)測試包括以下步驟：
[0026] a、機組停機狀態(tài)，通過停止或啟動油泵實現(xiàn)汽機調(diào)速系統(tǒng)伺服卡輸出信號是 否控制調(diào)速汽門動作；EH油泵停止運行狀態(tài)，伺服卡輸出信號不再控制汽機調(diào)速汽門，汽 機調(diào)速汽門不因伺服卡輸出信號而動作，反映調(diào)速汽門動作的LVDT (位移傳感器）也無變 化；
[0027] b、試驗測試時切換第一試驗開關(guān)至試驗功能模塊，試驗功能模塊選擇清零擋，使 伺服卡輸出為零信號，并記下調(diào)速汽門零位值（通過測量調(diào)速汽門的LVDT確定）；
[0028] c、第二試驗開關(guān)切換至試驗數(shù)據(jù)采集模塊，進入伺服卡輸入信號采集模式；EH油 泵啟停開關(guān)切至停，進入伺服卡輸出信號采集模式，實現(xiàn)伺服卡輸入和輸出信號采集模式 功能；啟動信號采集分析系統(tǒng)（尼高利高速采集儀），選擇試驗功能模塊的可調(diào)突變指令擋 使調(diào)速汽門閥門指令與LVDT反饋出現(xiàn)突變偏差（在此設為5% )，在偏差的作用下伺服卡 輸出信號；由于試驗時油動機不動，汽機調(diào)速汽門不動，偏差一直存在，LVDT反饋不變，伺 服卡輸出信號向同一個方向增長，直至輸出電流信號達到滿量程；
[0029] d、通過數(shù)據(jù)采集模塊（信號采集分析系統(tǒng)）同步測試汽機調(diào)速系統(tǒng)伺服卡輸入和 輸出信號，其錄波曲線如圖4,伺服卡輸入為5%突變偏差，即指令與LVDT反饋為+5%突變 偏差。
[0030] 試驗功能模塊指令與測量調(diào)速汽門的位移傳感器（LVDT)反饋發(fā)生5 %突變偏差 (信號量符號為AINtl，對應電壓信號值為0.2V)瞬間，伺服卡輸出信號也產(chǎn)生突變AOUT tl, 根據(jù)公式：
[0031] 伺服卡比例系數(shù)：Kp= OUT。/Δ IN。= 6. 036/0. 2 = 30. 18
[0032] 試驗功能模塊指令與測量調(diào)速汽門的位移傳感器LVDT反饋發(fā)生Λ IN(與Λ INtl 數(shù)值相同，此為5%，對應電壓信號值為0.2V)突變偏差后一段時間內(nèi)Λ T(由T1變化到T 2， Δ T = T1-T2)，伺服卡輸出信號由1/的OUT i逐漸變化T 2的到OUT 2 (即0UT2、0^/分別為伺 服卡輸出終點取值、起點取值），根據(jù)公式：
[0033] 伺服卡積分系數(shù) A1= (OUT ^OUT1) / Λ IN/ Λ T
[0034] = [7. 499- (-1. 554) ] / (59. 072-33. 816) /0. 2
[0035] = I. 792
[0036] 根據(jù)輸入、輸出信號數(shù)據(jù)的響應關(guān)系，按上述公式對測試數(shù)據(jù)進行計算分析與辨 識，即可獲得汽機調(diào)速系統(tǒng)伺服卡控制參數(shù)（表1和表2);
[0037] 表1伺服卡控制中的Kp測試數(shù)據(jù)與計算結(jié)果
[0038]

【權(quán)利要求】
1. 一種汽機調(diào)速系統(tǒng)伺服卡控制參數(shù)測試系統(tǒng)，包括伺服卡、EH油泵啟停開關(guān)和油動 機、位移傳感器，其特征在于：伺服卡輸入環(huán)節(jié)增設試驗功能模塊，在伺服卡輸入與輸出環(huán) 節(jié)增加試驗數(shù)據(jù)采集模塊，試驗功能模塊與輸入環(huán)節(jié)的試驗數(shù)據(jù)采集模塊之間由第一試驗 開關(guān)連接控制，輸入環(huán)節(jié)的試驗數(shù)據(jù)采集模塊與伺服卡之間由第二試驗開關(guān)連接控制，伺 服卡與輸出環(huán)節(jié)的試驗數(shù)據(jù)采集模塊之間由EH油泵啟停開關(guān)連接控制；所述試驗功能模 塊有可調(diào)突變指令擋和清零擋。2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的汽機調(diào)速系統(tǒng)伺服卡控制參數(shù)測試系統(tǒng)，其特征在于： 所述EH油泵啟停開關(guān)停止或啟動油泵實現(xiàn)汽機調(diào)速系統(tǒng)伺服卡輸出信號是否控制 調(diào)速汽門動作； 所述試驗功能模塊的清零擋使指令與測試調(diào)速汽門的位移傳感器產(chǎn)生零偏差，伺服卡 輸出信號為清零狀態(tài)； 所述試驗功能模塊的可調(diào)突變指令擋使指令與測試調(diào)速汽門的位移傳感器產(chǎn)生突變 偏差，且為可調(diào)。3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的汽機調(diào)速系統(tǒng)伺服卡控制參數(shù)測試系統(tǒng)，其特征在于：所述 零偏差為O %，突變偏差為+5 %或+10 %。
【文檔編號】G05B23-02GK204270138SQ201420455855
【發(fā)明者】文立斌, 李俊, 雷亭, 盧萬里, 竇騫, 廖衛(wèi)國, 孫志媛 [申請人]廣西電網(wǎng)公司電力科學研究院