[发明专利]汽轮机DEH伺服系统的半实物仿真平台

说明书

技术领域

本发明涉及一种汽轮机数字电液调节(DEH)伺服系统的实验平台，尤其是一种用于了解汽轮机DEH伺服系统原理的半实物仿真实验平台。

背景技术

随着火电机组向大容量、高参数发展，机组的自动化程度也相应地不断提高，各类自动方面的新技术、新系统相继出现并以成功应用。汽轮机作为热力发电厂的重要设备，在高温高压蒸汽的作用下高速旋转，完成热能到机械能的转换，并驱动发电机转动，将机械能转换为电能，并且在这些能量转换的过程当中，为了保证电能质量，维持电网频率，通常要求它的转速稳定在额定转速附近很小的范围内变化，这就对汽轮机的控制提出了更高的要求。随着科学技术的迅猛发展，汽轮机控制技术也发生了日新月异的变化，目前300MW以上大机组，一般均采用数字电液调节系统(DEH)，使单元机组的运行操作发生了质的飞跃，为协调控制系统(CCS)、自动发电控制(AGC)等系统的顺利实施创造了条件。

汽轮机的推动需要高温高压蒸汽，汽轮机DEH伺服系统是汽轮机运行控制的核心，是汽轮机正常运转并保证正常发电的重要控制保证。而对于汽轮机DEH的学习和了解，一般的仪器并不能经受在高温高压蒸汽环境下运转，同时这样处理的费用将是相当的昂贵。因此，对汽轮机DEH伺服系统的仿真研究是解决问题的途径。为了解决实际汽轮机较难模拟的情况，需要通过半实物性的仿真方法，来解决汽轮机DEH伺服系统的原理模拟，同时给出了外界电网实现对汽轮机DEH系统的功率控制效果。

发明内容

本发明所要解决的技术问题就是通过半实物化的方式来实现对汽轮机DEH系统的仿真，解决长期以来缺乏在电厂大系统下汽轮机DEH伺服系统运行和控制的实验教学平台，提供一种汽轮机DEH伺服系统的半实物仿真平台。

本发明的技术方案是：一种汽轮机DEH伺服系统的半实物仿真平台，由汽轮机DEH调节阀的仿真，汽轮机的仿真，汽轮机带动发电机的仿真，实际电网的仿真构成，它包括液压动力源，单作用油动机，伺服阀和伺服阀控制器，微处理器和电路模块，伺服电机、伺服电机驱动器、位移传感器、测频元件、测功元件、发电机、电网模块，其特点是：

汽轮机DEH调节阀的仿真：

液压动力源输出带有压力的液压油送入由微处理器及电路模块所控制的伺服阀和伺服阀控制器，伺服阀控制液压油输入到单作用油动机，位移传感器安装在单作用油动机的上，当单作用油动机的活塞杆运动时，位移传感器采集到该移动位置信号，并将其转换成电信号传入到微处理器和电路模块里，用于实现对仿真的汽轮机DEH调节阀的闭环控制；其中，微处理器和电路模块根据系统性能要求动态给出数值发出控制指令；

汽轮机的仿真：

微处理器和电路模块通过位移传感器采集单作用油动机的位移信号数值，并发出控制信号驱动伺服电机驱动器，控制伺服电机的转速达到实际汽轮机转速的数值：3000转/分；

汽轮机带动发电机的仿真：

测频元件安装在伺服电机的输出轴上，通过测频元件实现汽轮机的转速控制，同时将测频元件所得到的电信号输入到微处理器和电路模块，形成测频功能的闭环控制，伺服电动机的输出轴连接发电机，通过旋转的伺服电动机带动发电机旋转；

实际电网的仿真：

发电机所输出来的电能配给通过几个灯泡所组成的电网模块，发电机的输出端安装有测功元件，用于实现对发电机功率的闭环控制。

微处理器和电路模块中具有功率-频率电液控制模块，该模块中频率变送器和转速定值器进行比较送入频差放大器，输出的信号送入到具有调频方式、基本负荷方式和单向调频方式的运行方式选择模块，同时将频差放大器输出的信号输入到频率微分器，将从运行方式选择模块和频率微分器输出的信号输入到综合放大器；测功元件经过测功放大器输入到功差放大器，将功率定值器输出信号输入到功差放大器，同时将功差放大器输出信号输入到综合放大器；冲击负荷信号输出信号输入到综合放大器；综合放大器输出信号输入到PID调节模块，将经过PID调节模块的信号输入到功率放大器，功率放大器输出信号分别输入到功率限制器和伺服阀及伺服阀控制器，在功率放大器和伺服阀及伺服阀控制器的信号之间使用越限保护，磁阻发信器测定伺服电机的转速，提供给频率变送器，测功模块测量发电机的功率并将信号送给测功元件，形成测量和控制的闭环控制。

微处理器及电路模块设有LED显示灯和液晶显示器。

液压动力源包括溢流阀、过滤器、泵用电机、液压泵和油箱，溢流阀接在液压泵与油箱之间，用于保护液压系统。