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汽轮机调节系统优化

作　者: 廖志强
导　师: 柳洪义；曾垂新
学　校: 东北大学
专　业: 机械工程
关键词: 数字电液调节系统超速保护模糊控制现场可编程门阵列
分类号: TK263.72
类　型: 硕士论文
年　份: 2007年
下　载: 78次
引　用: 1次
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内容摘要

汽轮机控制系统一个很重要的方面是防止汽轮机超速,现代化大型机组普遍具有电超速保护控制系统(OPC, Over-speed Protection Control)。当电网发生故障时,电网负荷将下降,发生甩负荷状况。机组甩负荷后转子的飞升特性是由调节系统和OPC共同作用的结果。本文研究了典型电超速保护控制系统的基本原理及其技术特色。随着电子控制技术的发展,电超速保护控制系统正替代传统的机械液压调节系统,成为汽轮机速度控制的主流。在电超速保护控制系统中,又可分为模拟电液调节系统和数字电液调节系统(DEH, Digital Electro-hydraulicControl)。本课题为开发数字电液调节系统中超速保护装置。这一装置可使汽轮机组顺利进入自带厂用电状态,即岛运行状态。研究电超速保护控制系统的结构原理,选取恰当技术路线加以实现。由于微电子技术的发展,大规模的可编程逻辑器件(CPLD)的应用已相当普及。故本课题选用可靠性高,速度快的可编程逻辑器件实现超速保护,以替代传统的模拟器件实现方法,保证转速控制的快速性。鉴于汽轮机是高温、高压、高速旋转的大型动力设备,对其转速控制必循做到万无一失,故而对控制装置的可靠性要求很高。本课题在电路设计时,采用了使用合理的备份策略提高其可靠性。可通过上位机软件对超速保护控制卡进行配置,进而实现远程控制。最后,利用可编程逻辑器件的灵活性,载入不同的硬件描述程序改变内部逻辑电路,实现不同的控制逻辑。本课题使用模糊控制方式替代传统控制方法改进电超速保护控制系统。全套装置具有良好的可靠性及快速性,并可灵活地对控制逻辑进行更改。

全文目录

摘要  5-6
Abstract  6-10
第1章绪论  10-15
  1.1 课题的来源及研究的目的和意义  10-11
    1.1.1 课题来源及目的  10-11
    1.1.2 研究的背景和意义  11
  1.2 国内外研究现状分析  11-13
    1.2.1 国内现状  11-12
    1.2.2 国内外汽轮机调节系统发展的历史与现状  12
    1.2.3 国内外在该方向的研究分析  12-13
  1.3 目前汽轮机组超速保护所面临的问题  13
  1.4 本文主要研究内容  13-15
第2章汽轮机组超速保护系统的原理  15-24
  2.1 汽轮机自动调节系统原理  15-18
    2.1.1 汽轮机自动调速系统的任务  15
    2.1.2 汽轮发电机组转子运动方程式  15
    2.1.3 调速系统的功能  15-16
    2.1.4 运行对调速系统的要求  16
    2.1.5 汽轮机调速系统的基本原理  16-17
    2.1.6 调速系统的组成部分  17-18
  2.2 汽轮机的调节系统的构成  18-20
    2.2.1 引言  18
    2.2.2 机械液压调节系统  18-19
    2.2.3 模拟电液调节系统  19-20
    2.2.4 数字电液控制系统  20
  2.3 汽轮机组数字电液控制系统  20-22
  2.4 转速测量与保护模件  22-23
  2.5 本章小结  23-24
第3章热电厂CC12抽汽轮机改造方案  24-41
  3.1 控制系统改造方案  24
  3.2 DEH系统控制装置  24-33
    3.2.1 DEH电子控制柜  24-26
    3.2.2 通讯网络层  26-28
      3.2.2.1 工程师站  27
      3.2.2.2 操作员站  27
      3.2.2.3 现场控制站  27-28
    3.2.3 控制系统软件及控制回路  28-33
      3.2.3.1 控制系统软件  28-29
      3.2.3.2 DEH的控制回路及控制功能  29-33
  3.3 液压伺服机构的改造方案  33-38
    3.3.1 油动机改造方案  33-37
      3.3.1.1 第一方案-----更换原油动机滑阀套筒(建议采用此方案)  33-34
      3.3.1.2 第二方案-------更换继动器方式  34-35
      3.3.1.3 第三方案(见附图)-----去原反馈  35-37
      3.3.1.4 采用DDV电液转换器  37
    3.3.2 特殊功能——可选  37-38
  3.4 控制策略及运行方式  38-41
    3.4.1 各种工况下的控制策略  38-40
    3.4.2 运行方式  40-41
第4章可靠性设计  41-51
  4.1 冗余设计的可靠性讨论  41-46
    4.1.1 冗余设计概述  41-42
    4.1.2 主控制卡"三取二"设计可靠性讨论  42-43
    4.1.3 元器件的冗余设计可靠性讨论  43-44
    4.1.4 电源冗余设计可靠性讨论  44-46
  4.2 "三取二"设计的具体实现  46-49
    4.2.1 "三取二"逻辑判断的实现  47-48
    4.2.2 对转速信号的处理  48-49
  4.3 端子板的设计  49
  4.4 硬件的抗干扰设计  49-50
  4.5 本章小结  50-51
第5章模糊控制在汽轮机控制系统中的应用  51-64
  5.1 模糊控制理论概述  51-53
    5.1.1 模糊控制理论的产生及发展概况  51-52
    5.1.2 模糊控制的基本原理和方法  52-53
  5.2 汽轮机转速模糊控制器的设计  53-56
  5.3 汽轮机转速模糊系统仿真  56-58
  5.4 汽轮机转速模糊系统在本次改造中的实现  58-62
    5.4.1 模糊控制模块的结构  58-61
    5.4.2 控制内的总体控制结构  61-62
    5.4.3 仿真结论  62
  5.5 本章小结  62-64
第6章主要技术指标  64-66
  6.1 技术指标  64
  6.2 测点清单参考  64-66
第7章结论  66-67
参考文献  67

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