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基于新型仿真平台的汽轮机数字电液控制系统的仿真研究

作　者: 卢定兴
导　师: 王劭伯
学　校: 福州大学
专　业: 控制理论与控制工程
关键词: 控制组态软件仿真平台汽轮机数字电液控制系统仿真建模仿真研究
分类号: TM743
类　型: 硕士论文
年　份: 2006年
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内容摘要

随着火力发电站的装机容量越来越大,控制系统也越来越复杂,对其掌握和研究也就变得越来越困难。电站仿真机不仅可以有效地培训运行人员,还为整个发电机组和控制系统的研究提供一个很好的平台。仿真建模技术的发展虽然使得建模变得越来越简单,但是同时也使得模型越来越像一个“黑匣子”,本质上都是一种基于类似高级语言的建模技术,用户很难对模型进一步完善。本文提出一种新型的基于控制组态软件的建模技术,它不仅能够很好地解决模型“黑匣子”的问题,使得模型变得非常透明; 同时也使模型的调试变得更为容易,大大缩短仿真系统的开发周期。在该技术的基础上,本文设计一种新型的基于组态软件的仿真平台。该仿真平台不仅软件结构简单,一体化程度高,具有良好的开放性,可以直接动态引用第三方的成熟产品; 而且软件效率较高,在一台普通的笔记本电脑上就可以运行整个火力发电厂全工况的仿真系统。基于新型的仿真平台,本文建立了华能福州电厂1#汽轮机数字电液控制系统(简称DEH,Digital Electro-Hydraulic Control System)的仿真系统。由于新型仿真平台采用和现场完全一样的人机界面软件和控制组态软件,仿真系统中的人机界面和控制逻辑完全从现场拷贝,大大缩短仿真系统的开发周期。所以建立仿真系统的主要工作就是建立设备模型。本文充分利用守恒定律,流体网络知识、数据凝合等方法及现场提供的数据资料建立系统模型。应用DEH仿真系统,本文对华能福州电厂1#机组的DEH系统进行分析和研究,主要是对汽轮机转速控制的抗干扰能力,提高初负荷的热态自动阀切换和阀试验对机组负荷的影响进行仿真研究。一方面验证仿真系统的逼真度,另外一方面对现有控制系统和机组的性能进行研究,期望能对现场运行提供一些参考意见; 同时也是对新型仿真平台可行性的一个验证和性能的一个测试。目前该仿真系统已移交给华能福州电厂使用,仿真系统的运行数据基本和现场吻合,各项性能指标达到预期要求,具有一定的工程应用价值。

全文目录

摘要  2-3
Abstract  3-8
1 绪论  8-15
  1．1 电站仿真的意义  8-10
    1．1．1 培训操作员  8-9
    1．1．2 事故分析  9
    1．1．3 电站系统设计分析  9
    1．1．4 测试评估控制系统的配置  9-10
    1．1．5 开发、论证、修改运行规程  10
  1．2 建模技术的发展  10-11
    1．2．1 手工建模  10
    1．2．2 模块化建模  10-11
    1．2．3 专用仿真语言  11
    1．2．4 面向对象建模  11
    1．2．5 图形化自动建模  11
  1．3 现有建模技术存在的问题  11-12
  1．4 汽轮机调节的发展过程  12-13
  1．5 课题研究的主要内容  13-15
2 新型的基于组态软件的仿真平台  15-31
  2．1 新型仿真平台提出的意义和可行性分析  15-18
    2．1．1 新型仿真平台提出的意义  15-16
    2．1．2 可行性分析  16-18
  2．2 基于组态软件的建模技术  18-19
  2．3 硬件结构  19-21
    2．3．1 仿真模型服务器  19-20
    2．3．2 人机界面服务器  20
    2．3．3 指导员站  20
    2．3．4 工程师站  20
    2．3．5 操作员站  20
    2．3．6 网络系统  20-21
  2．4 软件结构  21-26
    2．4．1 控制组态软件  22
    2．4．2 虚拟控制站软件  22-24
    2．4．3 数据驱动软件  24-25
    2．4．4 人机界面软件  25-26
  2．5 基于组态软件的仿真平台的特点  26-27
  2．6 平台功能  27-31
    2．6．1 初始条件及其存储  27-28
    2．6．2 冻结与解冻  28-29
    2．6．3 快速与慢速  29
    2．6．4 回退与重演  29-31
3 控制组态软件 PineCAD  31-49
  3．1 概述  31-39
    3．1．1 软件主要功能特点  32-36
    3．1．2 指令系统  36-39
  3．2 数据引擎  39-41
    3．2．1 研究背景  39-40
    3．2．2 数据引擎技术  40
    3．2．3 研究成果  40-41
  3．3 控制组态技术原理  41-45
    3．3．1 软件结构  42-43
    3．3．2 技术原理  43-45
  3．4 典型程序设计  45-49
    3．4．1 开关量设备控制  45-46
    3．4．2 模拟量设备控制  46-48
    3．4．3 应用PineCAD 实现智能控制  48-49
4 DEH 仿真系统的建立  49-66
  4．1 DEH 仿真系统  49-56
    4．1．1 DEH 系统概述  49-51
    4．1．2 仿真系统组成  51
    4．1．3 人机界面  51-53
    4．1．4 控制功能  53-55
    4．1．5 设备模型  55-56
  4．2 建模原理  56-58
    4．2．1 守恒定律  56
    4．2．2 流体网络  56-57
    4．2．3 数据凝合  57-58
  4．3 建模范围及要求  58-59
  4．4 模型组态  59-61
  4．5 仿真数学模型的求解与算法  61-66
    4．5．1 模型的数学结构  62-63
    4．5．2 常微分方程的数学解法  63-64
    4．5．3 常微分方程的物理解法  64-66
5 DEH 系统仿真研究  66-80
  5．1 转速控制  66-69
    5．1．1 升速试验  66-68
    5．1．2 转速抗干扰试验  68-69
  5．2 阀切换  69-76
    5．2．1 冷态阀切换  70-73
    5．2．2 热态自动阀切换研究  73-76
  5．3 阀试验  76-80
6 结论与展望  80-81
参考文献  81-84
致谢  84-85
附录  85-87
个人简历  87

基于新型仿真平台的汽轮机数字电液控制系统的仿真研究

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