汽轮机电液调节系统迟缓率测定装置及方法
【专利摘要】本发明涉及一种基于阶跃扰动的汽轮机电液调节系统迟缓率测定装置，其特征是：包括阶跃信号发生器、工作信号发生器、加法器和油动机位移检测模块，所述的阶跃信号发生器和工作信号发生器分别连接至加法器，加法器连接至汽轮机电液调节系统的伺服卡PID模块，油动机位移检测模块经汽轮机电液调节系统的LVDT模块连接至调门开度。本发明还涉及使用上述装置进行汽轮机电液调节系统迟缓率测定的方法。本发明测得的迟缓率结果不随转速变化率变化而改变，比现有的测定装置更准确。
【专利说明】汽轮机电液调节系统迟缓率测定装置及方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种汽轮机电液调节系统迟缓率测定装置，尤其是涉及一种基于频率阶跃扰动的汽轮机电液调节系统静态迟缓率测定装置。本发明还涉及使用上述装置进行汽轮机电液调节系统迟缓率测定的方法。
【背景技术】
[0002]汽轮机电液调节系统的迟缓率是指在调节系统中由于各部件的不灵敏因素造成的动作迟缓程度，是实际调节系统的静态特性曲线最大的死区范围与额定转速的比值。它实际上代表了整个调节系统对其控制的变量的敏感程度，反映了系统的转速控制精度。迟缓率是调节系统最重要的质量指标之一，迟缓率太大，会引起调节系统振荡、甩负荷后不能维持空转等严重缺陷。所以在设计、制造、安装和运行中，都应该努力使调节系统的迟缓率减至最小。因此，如何准确的测定调节系统的迟缓率对实际生产有着重要意义。
[0003]由于迟缓率的存在， 在调节系统增大和减小转速的过程中，实际调节系统的静态特性曲线一般是两条线，一条是对应于转速上升过程的特性线，另一条是对应于转速下降过程的特性线，两条线之间存在一条带状不灵敏区，目前的迟缓率测定方法就是通过该带状不灵敏区计算出系统的迟缓率。但是实际操作中发现，该方法测定的迟缓率随着转速上升(或下降)的速率而变化，不能反映系统的实际迟缓率，即无法摆脱动态对系统迟缓率的影响。
[0004]目前国内普遍是利用转速上行下行斜坡信号来测定迟缓率的。该方法的原理如下:
[0005]将汽轮机静态特性曲线中第四象限的曲线通过坐标映射和转置变换，可以得到图1所示的调门行程一转速(Λ sx_n)对应曲线。系统的迟缓率实际上代表了整个调节系统对其控制的变量的敏感程度，对于调速系统而言，转速的迟缓率就是当机组的转速发生变化时，调节系统在转速偏差达到何种程度时才开始动作。
[0006]现做如下定义:机组转速在发生微小变化时，其变化幅度为Λ η, Δη在调门定开
度下的极值为ηε，即在机组转速变化幅度Λ η超过极值ηε时，调节系统才开始响应，改变
调门开度进行调节，则有:
[0007]ε=nε/n.
[0008]其中:ε为调节系统的迟缓率；％为汽轮机额定转速。显然，只要获取了转速微变极值，就能成功测定系统的迟缓率。
[0009]该方法就是利用了上述思想来测定系统的迟缓率，该方法具体做法如下:
[0010]I)以某一转速变化率,不断减小汽轮机转速,达到某一值后,稳定转速。
[0011]2)以同一转速变化率，不断增大转速至初始值。
[0012]3)根据得到的数据绘制ASx-n曲线。An
[0013]4)利用公式——求出系统迟缓率。
[0014]现有技术的缺点:由于在目前的测定方法中，要不断改变汽轮机的转速，因此系统中始终有动态的存在，这就导致了测得的迟缓率不仅是由系统的死区引起的，还有因为测定方法带来的动态造成的，这样会使得测得的迟缓率比实际值偏大，而且转速的变化率越大，测得的结果相比真实值的偏差就越大。
【发明内容】
[0015]本发明所要解决的第一个技术问题，就是提供一种基于阶跃扰动的汽轮机电液调节系统迟缓率测定装置。
[0016]本发明所要解决的第二个技术问题，就是提供一种使用上述装置进行基于阶跃扰动的汽轮机电液调节系统迟缓率测定的方法。
[0017]采用本发明的装置和方法，可有效解决目前测定方法中由于转速变化所带来的动态会给迟缓率测定结果造成影响的问题，准确测定汽轮机电液调节系统的静态迟缓率。
[0018]解决上述第一个技术问题，本发明采用的技术方案是:
[0019]一种基于阶跃扰动的汽轮机电液调节系统迟缓率测定装置，其特征是:包括阶跃信号发生器、工作信号发生器、加法器和油动机位移检测模块，所述的阶跃信号发生器和工作信号发生器分别连接至加法器，加法器连接至汽轮机电液调节系统的伺服卡PID模块，油动机位移检测模块经汽轮机电液调节系统的LVDT模块(直线位移传感器)连接至调门开度。
[0020]所述的汽轮机电液调节系统为依次连接的伺服卡PID模块、电液转换器模块、油动机模块，油动机模块控制调门阀位`并经LVDT模块转换为调门开度返回给调门指令及油动机位移检测模块。
[0021]解决上述第二个技术问题，本发明采用的技术方案是:
[0022]一种使用上述装置进行基于阶跃扰动的汽轮机电液调节系统迟缓率测定的方法，其特征是:包括以下步骤:
[0023]SI在电液伺服系统工作信号的基础上叠加一个微小的阶跃扰动信号，阶跃扰动信号的幅值的大小小于理论的迟缓率大小；
[0024]S2通过不断增大阶跃信号的幅值，观察油动机的位移信号，当油动机位移刚好发生变化时，此时的阶跃信号幅值就是该汽轮机电液调节系统的迟缓率。
[0025]本方法原理:
[0026]从迟缓率的本质出发，迟缓率是指可以引起油动机位移的最小的转速变化量。根据上述思想，本文提出，将斜坡信号变为阶跃信号，当此转速阶跃扰动小于系统迟缓率定义式中的转速偏差时，油动机将不会发生明显的动作；当此转速阶跃扰动大于系统迟缓率定义式中的转速偏差时，油动机就会发生明显的动作。通过不断改变阶跃的大小，以试凑的方式找到刚好使油动机位移发生变化的阶跃信号大小，该阶跃值即为系统的迟缓率。
[0027]有益效果:本发明的基于阶跃扰动的汽轮机电液调节系统迟缓率测定装置，在检测时无需不断改变汽轮机的转速，避免了系统的死区及测定方法对测得迟缓率的影响。本发明测得的迟缓率结果不随转速变化率变化而改变，比现有的测定装置更准确。[0028]本发明的迟缓率测定方法简单易行，相比于目前应用的方法，测定过程中
[0029]不存在动态的影响，能够准确的测定电液调节系统的迟缓率。
【专利附图】
【附图说明】
[0030]图1为调门行程一转速(Asx-n)对应曲线图；
[0031]图2为频率扰动检测静态迟缓率原理图；
[0032]图3为本发明的利用频率扰动测定迟缓率的装置图。
[0033]图中:100-阶跃信号发生器，200-工作信号发生器，300-加法器，400-油动机位移检测模块。
【具体实施方式】
[0034]图1为调门行程一转速(Δ sx_n)对应曲线图。
[0035]参见图2和图3，本发明的基于阶跃扰动的汽轮机电液调节系统迟缓率测定装置实施例，包括阶跃信号发生器100、工作信号发生器200、加法器300和油动机位移检测模块400，阶跃信号发生器和工作信号发生器分别连接至加法器，加法器连接至汽轮机电液调节系统的伺服卡PID模块，油动机位移检测模块经汽轮机电液调节系统的LVDT模块(LVDT:直线位移传感器)连接至调门开度；汽轮机电液调节系统为依次连接的伺服卡PID模块、电液转换器模块、油动机模块，油动机模块控制调门阀位并经LVDT模块转换为调门开度，返回调门指令及油动机位移检测模块。
[0036]该装置中，右侧为电液伺服系统，其内部结构如图1中所示；该装置左侧为阶跃信号的给定部分及油动机位移检测模块。
[0037]100部分为阶跃信号发生器，通过该发生器输出阶跃信号，并且可改变阶跃信号的幅值；200部分为工作信号发生器，通过该发生器为电液系统输入指定的工作信号；300部分为加法器，该部分将阶跃信号与工作信号进行叠加后输入到电液伺服系统中；400部分为油动机位移检测模块，该部分可检测电液伺服系统中油动机的位移情况，在本装置中，若该部分显示油动机位移发生变化，则表明100部分中的输出的阶跃幅值即为该系统的迟缓率。
[0038]测定方法如图1所示，在电液伺服系统工作信号的基础上叠加一个微小的阶跃扰动信号，阶跃扰动信号的幅值的大小应小于理论的迟缓率大小。通过不断增大阶跃信号的幅值，观察油动机的位移信号，当油动机位移刚好发生变化时，此时的阶跃信号幅值就是该汽轮机电液调节系统的迟缓率。
【权利要求】
1.一种基于阶跃扰动的汽轮机电液调节系统迟缓率测定装置，其特征是:包括阶跃信号发生器、工作信号发生器、加法器和油动机位移检测模块，所述的阶跃信号发生器和工作信号发生器分别连接至加法器，加法器连接至汽轮机电液调节系统的伺服卡PID模块，油动机位移检测模块经汽轮机电液调节系统的LVDT模块连接至调门开度。
2.根据权利要求1所述的基于阶跃扰动的汽轮机电液调节系统迟缓率测定装置，其特征是:所述的汽轮机电液调节系统为依次连接的伺服卡PID模块、电液转换器模块、油动机模块，油动机模块控制调门阀位并经LVDT模块转换为调门开度返回给调门指令及油动机位移检测模块。
3.一种采用如权利要求1或2所述装置进行基于阶跃扰动的汽轮机电液调节系统迟缓率测定的方法，其特征是:包括以下步骤: Si在电液伺服系统工作信号的基础上叠加一个微小的阶跃扰动信号，阶跃扰动信号的幅值的大小小于理论的迟缓率大小； S2通过不断增大阶跃信号的幅值，观察油动机的位移信号，当油动机位移刚好发生变化时，此时的阶跃信号幅值就是该汽轮机电液调节系统的迟缓率。
【文档编号】F15B19/00GK103671361SQ201310711078
【公开日】2014年3月26日 申请日期:2013年12月20日 优先权日:2013年12月20日
【发明者】金格, 张可浩, 冯永新, 刘娇, 刘石, 谭金, 刘金福, 邓少翔, 于达仁 申请人:广东电网公司电力科学研究院, 哈尔滨工业大学