用于在涡轮机上实施调节机构功能测试的设备和方法

专利名称：用于在涡轮机上实施调节机构功能测试的设备和方法
用于在涡轮机上实施调节机构功能测试的设备和方法
技术领域：
本发明涉及用于在涡轮机(Stroemungsmaschine)上实施调节机构 的功能测试的设备和方法，并且尤其是在阀门上的部分行程测试。
由文件US 2006/67810 A和文件US 4,512,185已知了用于测试 多个调节阀其中 一个的测试系统，通过该调节阀为涡轮整体输送工作 介质。如果所需测试的调节阀被关闭，则工作介质上的相应部分经由 剩下调节阀进行输送，这样不会产生对涡轮运行的影响。
在许多工程系统中，特定的调节机构和/或过程调节元件、例如用 于较长运转时间的阀门位于固定的位置。尤其针对过程调节元件更是 这种情况，其应当仅在紧急情况下，或在故障情况下进行使用。由于 对过程调节元件极少进行操作，可能由于诸如沉积物、磨损或是热变 形而出现部分的或完全的卡死。如果过程调节元件是到阀门(其应当仅 在紧急情况打被打开)，由于卡死引起的有缺陷的阀门，始终不会被察 觉到，直至在紧急情况应当对阀门进行操作才会被察觉。
针对这种保护系统的例子为在涡轮压缩机上的泵吸极限控制阀 门。这意味著，泵吸极限控制阀门(Pumpgrenzregelventil)保护防止所 谓的泵吸。当通过减小输送量或通过提高终端压力，涡轮压缩机的工 作点进入特性场的不稳定区域时，出现泵吸。在泵吸时，导致被压缩 气体的循环输送和回流。由此在涡轮压缩机内产生了强烈震动，压力
沖击以及快速的温度升高。可能的后果是轴承损伤，转子损伤或是叶 片损伤，以及与此相关运行故障。由于很少在紧急情况下对其进行操 作，泵吸极限控制阀门必须定期地对其功能性进行冲企验。
现有技术中，阅门的这个问题通过所谓的部分行程测试来解决。 在这种部分行程测试时，阀门在定期的时间间隔内进行如下操作，即，其通过行程路径的很'J、一部分。阀门的行程运动受到监控，并由此对 功能性进行检验。
可见由现有技术已知的部分行程测试的缺点在于，阀门的操作对 位于涡轮机械后方的整体过程后的运行产生影响。出于这个原因，通 过仅仅很小的行程或减小测试持续时间到最小，从而将对运行产生的 影响保持在尽可能小的程度。泵吸极限控制岡门通常设计用于压缩机
额定输送流量的约200%。如果泵吸极限控制阀门仅仅打开5%,则小 于10%的输送流量到达运行过程。对于许多运行过程而言，这代表了 不可接受的运行干扰。另一方面，在许多应用情况下，阀门行程小于 5%的测试没有足够的可靠性，即，阀门在要求情况下，在更广的行程 范围内更可靠地进行工作。
通过部分行程测试，并不排除阅门(其定期地，毫无问题地通过部 分行程)在离开该部分行程时仍然被卡死。在以最小测试持续时间测试 时以及由此的阀门突然调节中，不能够确定例如初始的卡死，其表现 为在阀门缓慢调节时阀门不均匀的运动。
相应的，本发明的任务在于提供一种设备和一种方法，其允许在 涡轮机的过程调节元件上实施更可靠的测试，而基本不对位于涡轮机 后方的过程产生影响。
该目的通过独立的权利要求的内容加以解决。涡轮机经常装备有 多于一个的过程调节元件，其分别以诸如累加方式(也就是以加和的 方式)，或交替地(也就是相互独立地)对相同的过程参量产生影响。 在涡轮压缩机上，以第一过程调节元件，诸如可调节的引导叶片，对 压缩机的输送容量进行改变。作为机器保护系统的一部分，泵吸极限 控制阀门具有以下目的，即，在压缩流量减少到稳定极限(泵吸极限) 以下，通过所控制的、泵吸极限控制阀门的开启，将通过压缩机的通 过量保持在并未超过稳定极限的程度。相反地这意味着，在稳定的压 缩才几运行时，开启泵吸极限控制阀门导致了流入到过程中流量减小。就此而言，可调的引导叶片和该泵吸极限控制阀门交替地起作用，因 为通过各个执行环节，可以显著改变用于过程的通过量。在蒸气或气 体膨胀涡轮机上经常并联地安装多个阀门，其以逐级地进行细微的转 速调节。就此而言，由于其限定定义了通向涡轮的总体积流量，该调 节机构以累加的形式作用。在多个串联运行或并联运行的涡轮机的运 行时，每个涡轮机具有本身的至少一个用于容量匹配的调节机构。并 联运行的压缩机的共同的吸入压和终端压能够通过各个用于各压缩 机容量匹配的调节机构以累加方式受到影响。对在串耳关运行中的压缩 机的流量也是相同的，在串联运行时，单独的涡轮机调节机构交替地 起作用，也就是每一个都能够改变总体通过量。
根据本发明，还利用了以下事实，即，相同过程参量能够通过大 于一个过程调节元件产生影响，可实施调节元件的功能测试，而过程 参量本身不经受任何变化。
为测试第 一过程调节元件，根据本发明的测试系统经由第二过程 调节元件对过程参量进行改变。其依赖于第一过程调节元件的静态位 置而发生。也就是说，如果第一过程调节元件诸如为阀门(其在无干扰 运行中关闭或部分打开，并在开启时减小通过涡轮压缩才几流经的流量) 时，则通过第二过程调节元件，诸如可调节的引导叶片，提高通过涡 轮压缩机产生的流量。过程参量的改变通过第 一过程调节元件加以补 偿。也就是说在所选则的例子上，为了补偿流量变化，阀门作为第一
过程调节元件打开，由此将由涡4仑机械产生的增加的流量重新减小。
经由根据本发明的设备，在测试过程时，通过操作过程调节元件 的可运动部分尤其对过程调节元件的位置进行清洁，该位置仅仅具有 很小的间隙。即使在测试进行时仅仅通过了总行程的一部分，较之现 有技术中没有测试效应补偿的至今可能的行程而言，这样能够经由部 分行程测试通过更长的行程。根据本发明，同样提供了一种用于涡轮 机的过程调节元件功能性测试的方法。本发明将在下文中，以本发明的具体实施形式为框架，根据一系
列示意图进行进一步阐述。其中


图1示出了带有涡轮压缩机的高炉设备的概要视图2示出了用于泵吸极限控制阀门的部分行程测试系统的第一实
施形式的框图3示出了用于泵吸极限控制阀门的部分行程测试系统的第二实 施形式的框图4示出了用于泵吸极限控制阀门的部分行程测试系统的第三实 施形式的框图5示出了用于泵吸极限控制阀门的部分行程测试系统的第四实 施形式的框图6示出了用于泵吸极限控制阀门的部分行程测试系统的第五实 施形式的框图1示出了在高炉供风设备内的涡轮压缩机2的应用。连4妄在涡 轮压缩机2后方的是泵吸极限控制阀门5。该泵吸极限控制阀门5具 有以下目的，即，通过可控制的开启，保护压缩机免于在不稳定工作
区i或内运4亍。
正如在图1中所示的那样，泵吸极限控制阀门5是布置在涡轮压 缩机2的压力侧上的阀门。泵吸极限控制阀门5的开启引起压缩机流 量的提高，并从而(引起)在泵吸区域以外的运行。通过泵吸极限控制 阀门5流出的气体量总是意味着效率损失。因此，通常将设备设计如 下，即，泵吸极限控制阀门在压缩机无干扰的运行中完全关闭，并且 仅仅在运行干扰时和/或启动和停止时打开。
由此，涡轮压缩机的泵吸极限控制阀门5在运行中的功能4企验意 味着损害了整体设备运转性能。因为通过开启泵吸极限控制阀门5， 降低了通向过程的流量，并从而降低了过程中的压力，该过程连接在 压缩机后方。这对于短时间的开启和/或部分行程也是如此。
9涡轮压缩机2经由蒸汽涡轮机1进行驱动。压缩机的输送功率经 由改变涡轮转速或经由调节涡轮压缩机的引导叶片进行匹配。泵吸极 限控制4由现有技术已知，并且避免了压缩机通过泵吸的出现而受到 损伤。
图2示出了在涡轮压缩机2的泵吸极限控制阀门5上实施部分行 程测试的装置。^艮据本发明的部分行程测试系统以如下方式对泵吸极 限控制阀门5进行测试，即，部分行程测试系统将泵吸极限控制阀门 打开以对泵吸极限控制阀门进行测试，并且对由此所调整的较小的压 缩机输送容量通过将引导叶片8在更高的压缩机功率的方向内开启而 进行补偿。与该具体的设计方案无关，过程调节元件能够为各个执行 器，从而改变过程参量，诸如用于改变转速的装置，节气门或相似物 体。为了补偿由于泵吸极限控制阀门开启(造成的)压缩机输出功率损 失，能够使用任一项过程调节元件，其能够将该损失加以平衡。在所 描述的应用中，需进行控制的过程参量为流量，流量在适合的位置进 行测量，并且引导叶片自动地进行调节，从而调整流量。
通过压缩机输出的流量经由流量控制器9调整到由针对流量10 的理论值生成器所给出的数值上。用于流量控制所提供的执行器优选 地为引导叶片调节驱动，但也可以是改变转速的装置，或是由两者构 成的组合。直至该时间点，泵吸极限控制阀门5仍然关闭，或在部分 载荷运行中，开启至某一确定量。
为了进行调节机构功能测试，流量控制器9在内部保持其最后的 输出量。并借助于积分器产生在时间上可改变的测试信号15。由来自 理论值生成器的、针对流量10的流量理论值与由来自流量测量装置 7的流量实际值之间的差值切换到带有后置的用于泵吸极限控制阀门 19的位置控制器的泵吸极限控制阀门16, 17， 18，其现在承担起以 下任务，即，将流量调节到流量理论值上。流量控制器9的输出，通 过加上緩慢连续升高的测试信号15，在进一步开启的引导叶片的和/ 或更高转速的方向上移动。通过压缩机输出功率的升高，到该运行过程的流量升高。
泵吸极限控制器17内的理论流量/实际流量的比较可检测到这种增加，并且通过经由位置控制器19开启泵吸极限控制阀门，对其进行调整。
通过泵吸极限控制阀门5位置的理论值和实际值的比较，能够观察到，阀门是否充分精确地跟随着理论给定值。流量控制器9之后的求和位置的输出连续升高，直至输出达到上边界值为止。那么信号将短暂地被保持。该泵吸极限控制器17获得了精确达到稳定终端位置的机会。此后，测试信号15重新緩慢地减小到零。如果测试信号15到达零值，或泵吸极限控制阀门完全关闭，流量控制器切换到自动运行，并且承担起设备运行的进一步控制。
如果压缩机装备有多个泵吸极限控制阀门，该测试或可如下进行，即，所有阀门相同的，也就是说并联地进行控制。但是优选地，测试按照如下实行，即，各个阀门仅针对其自身进行测试。这意味着，在针对第 一阀门的测试结束后，必须针对第二或任何其余的阀门进行相同的测试。
泵吸极限控制阀门5的功能将通过实际位置与理论位置的比较进行才企验。在完好的阀门上，所测位置与理论值的偏差不再超过系统特有的响应阈值。这可以诸如在比较器(边界值监控)中连续地进行监控。如果差值超过第一边界值12，将发出警报。如果差值达到第二边界值20,其例如可以两倍于第一响应阈值，发出第二次警报，其立刻终止测试，并且要求操作人员进行阀门的立即检查。
用于一个或多个泵吸极限控制阀门的位置理论值和所测的位置反馈之间的关系能够以现代管理系统，以数字方式进行记录，并且作为线性图标或x/y图(理论值作为纵坐标，气门位置作为横坐标)进行显示。
根据第二有利的实施形式，如在图3中所示出的那样，本发明提供有通过以自适应方式调节泵吸极限控制阀门从而避免过程干扰的装置。图3很大程度上与图2相符合，并且仅仅通过加法器有所扩展，
加法器与函数发生器21相连接。
根据图2的第一实施形式，应当使用緩l曼升高的测试信号，这样 泵吸极限控制器17才能够将流量的增力。(作为通过开启泵吸极限控制 阅门5调整转速和/或引导叶片位置的后果)进行平衡控制。根据图3， 该实施形式的一个改善通过以下方式得以可能，即，才艮据符号，测试 信号15额外地切换到泵吸极限控制阀门的输出。由此，泵吸极限控 制阔门5在流量实际已经升高之前便已开启。这种预控(在其中，自我 变化的指令变量独立于来自加法器的控制差值切换至泵吸极限控制 阀门)改善了响应特性。
转速和/或引导叶片位置与通过压缩机的流量之间的关系通常为 非线性的，与此相对，泵吸极限控制阀门的位置和通过阀门的流量之 间的关系是线性的。通过适当选则出的非线性函数(其在函数发生器 21处可进行调整)能够确保，泵吸极限控制阀门5与测试信号5相关 地精确地开启至以下开度，即，对通过提高转速和/或打开引导叶片产 生的压缩机流量的增加与通过打开泵吸极限控制阀门5产生流量的减 小精确地一致。因此，泵吸极限控制器17不需要起作用(eingreifen)， 并且部分行程测试在没有不利的过程影响下进行。在以下情况中，在 其中泵吸极限控制阀门的位置和通过该阀门的流量之间的关系为非 线性，同样能够通过合适地选择非线性函数对其进行修正。
如果这两个调节参量作用的补偿，诸如由于未正确调整的函lt发 生器21或由于标定错误，未完全成功，泵吸极限控制阀门会引起剩 余残差的修正。
根据本发明的第三实施形式，其在图4中示出，取代了将测试信 号增加到泵吸极限控制器17输出上，而是才艮据符号将测试信号加到 泵吸极限控制器17输入处的控制差值上。这具有以下优点，即，泵 吸极限控制器17的输出信号始终与用于泵吸极限控制阀门5的理论 值相吻合。泵吸极限控制器17可以说始终在作用中。此外，用于函数发生器的调整数据可从用于压缩机2和泵吸极限 控制阀门5的设计数据获得。特别地，变量的精确关系在第一次测试 时，以经验的方法获得，并且随后将该系统调整到该数值。
在本发明进一步有利的设计方案中，测试信号和泵吸极限控制器 输出信号的差值在测试开始时形成，并作为虚拟控制差值转换到泵吸
极限控制器之前的最小值选择器MIN上。伴随上升的测试信号，泵吸 极限控制器接收到控制差值，其将泵吸极限控制阀门精确地开启如下 开度，正如测试信号所要求的那样。倘若泵吸极限控制阀门在开始测 试前，已经部分开启，其能由此加以补偿，即，在测试开始时泵吸极 限控制阀门的位置被以参考值为基础。如果在测试期间，压缩机的工 作点应以如下方式在泵吸极限方向上移动，即，泵吸极限控制阀门必 须相比由测试信号所预先给出的那样，进一步开启，那么通过最小值 选择器，进行泵吸极限控制阀门的自动作用。
在所有应用中(其中测试信号和通向过程的流量之间的非线性关 系与进一 步的参数有关，诸如压缩机终端压力)这种影响的补偿能够通 过特性曲线族加以补偿。特性曲线族包含一 系列的用于不同压力的非 线性补偿曲线，并且4艮据所测得的终端压力，选择相应的曲线。如果 所测得的压力位于两条特性曲线之间，则在两条特性曲线之间进行插 值。
在泵吸极限控制阀门的适应性调节正确地进行调整时，测试信号 能够任意快地进行调节，因为过程运行干扰通过去耦合加以避免。然 而必须注意到，过程调节元件的执行速度有可能受到限制。由此必须 注意，不允许将调节参量调节得快于过程调节元件所能够跟随的(速 度)。
根据本发明的第四实施形式，如在图5中所示的那样，提供有观 察器27，其对緩慢的过程调节元件的缺点加以补偿。过程调节元件具 有部分由结构决定的、部分有意应用的、受到限制的执行速度。气动 控制配件常常只能够行进总行程的10%(每秒)不到。泵吸极限控制阀门和引导叶片调节驱动有意地在关闭速度上加以限制，从而避免不可 靠的快速接近到泵吸极限处的工作点处。这点在实施部分行程测试时 需要注意，因为否则警报能被错误地触发。
在使用观察器27时，所测得的泵吸极限控制阀门的位置并不直 接与针对该位置的理论值进行比较，而是与观察器的输出量进行比 较。通过弹簧力开启的泵吸极限控制阀门能够仅以受限制的执行速
度，通过在电控液压转换器22的入口 24的节气门23，进行关闭。喉 管23的界面越狭窄，阀门关闭的就越慢。
观察器27为调节驱动28的泵吸极限控制阀门的动态仿真模型。 这种乂见察器在诸^口在"Ein Beitrag zur digitalen Pumpschutzregelung von Turbokompressoren(涡轮压缩机的数字泵吸保护控制的贡献)"，波鸿鲁 尔大学控制系统和控制技术教席系列出版物，31册，中进行描述。
只要其在其功能中未受影响，观察器27的输出信号就始终与泵 吸极限控制阀门5的位置相符合。只要观察器正确仿真出实际的阀门 调节特性，并且阀门正常工作，即使在阀门理论值以跃变形式变化， 且燃油入口强烈缩小时，观察器的输出也与实际阀门位置相符合。
部分行程测试或可手动，部分自动或全自动地实施。在手动实施 时，测试信号通过操作员手动给出。同样，岡门反馈的观察由操作员 进行。在全自动化时，在定期时间间隔内开始测试，并且之后全自动 地结束。在针对最后一个阀门的最后一次测试过程结束后，测试自动 控制被重新设置回到原始状态，并供下次测试过程使用。对测试结果 的存档也是全自动进行的。
根据本发明的进一步设计方案，当测试信号对于过程参量的影响 未正确补偿时，该测试信号的影响能被降低，通过将速度(测试变量以 该速度进行变化)与过程参量的理论值和实际值的差值相关，进行改 变。如果偏差为零，则测试以最大可靠的和/或最大可能的速度进行。 过程参量的理论值和实际值之间的偏差越大，过程参量的变化就越 慢。在极端情况下甚至有可能，测试信号完全不被调节或甚至与所设的方向相反进行调节，直至过程参量的理论值和实际值的差值重新可 接受为止。
图6示出了根据本发明的用于泵吸极限控制阀门的部分行程测试 系统的第五实施形式的框图；与前面所描述的实施形式相吻合的元件 具有相符合的标记符号。
根据第五实施形式的部分行程测试系统包括泵吸极限监控器16， 其输出经由最小值选择器18输送给泵吸极限控制器17。因此，在测 试运行时，也能避免压缩机2的泵吸，因为相应的、针对泵吸极限控 制阀门5的调节参量(其由泵吸极限控制监控器16用于避免泵吸而给 出)在需要情况下接通到位置控制器19上，其相应地执行泵吸极限控 制阀门5。
由位置测量器6获得的泵吸极限控制阀门5的位置被反馈回来， 并在加法器中，减去由泵吸极限控制器17给出的理论位置。如果位 置理论值和位置实际值之间的差值在数值上超过第一或第二边界值 12和/或20，将触发警报，并且在超过第二边界值时，测试以受控方 式终止。通过该位置监控，也能够及时地辨识出泵吸极限控制阀门在 开始时的难于通过性一一其表现为在打开和关闭时增加的滞后性。
在测试开始前，首先检验，是否有足够的容量储备以供使用。只 有在该情况下，测试才会实施。此外检验，引导叶片控制机构8是否 仅执行至一个确定的边界值，其诸如与最大可能的引导叶片开启的 95%相符合。优选地，在测试期间，通过该方法持续进行检验，是否 有足够的容量以补偿通过出于测试目开启泵吸极限控制阀门5产生的 流出量，也就是说引导叶片还未执行到其最大流通面积的95%或更多。 一旦引导叶片更大地开启，并因此具有以下风险，即，通过泵吸极限 控制阀门5的更大的流出量不再能够得到补偿，而对过程产生干扰， 则测试以可控的方式终止。
在测试开始时，通过积分器13生成测试信号，其首先在时间跨 度上增加，直至由存储器14向积分器13输送正的，优选为恒定的被积函数。为了终止测试，接着向积分器输送负的被积函数，其提供在 时间上减小的测试信号11。该测试信号11在加法器中切换至流量控
制器9的输出，并且导致，引导叶片控制机构8接收到调节量，其在
增加的测试信号时导致更大的引导叶片开启，也就是更大的流量，以 及在减小的测试信号11时导致更小的引导叶片开启，也就是更小的流量。
通过这种方法，引导叶片能够以可控的方式首先比用于流量理^仑 值的调节所需情况下更大地开启，并随后重新回到某一个位置，在该 位置内流量理论值重新精确地调整。这能够诸如简单地通过以下方式 加以实现，即，在测试运行的前半部分，将恒定的正被积函数提输送
积分器13,并在后半部分，将数值相同的负被积函数提输送积分器 13。为了控制测试的终止，还能够对于从测试开始时所经历的持续时 间，简单地将数值相同的负被积函数输送给积分器13在优选地变型 中，被积函数能够与流量控制器的理论值和实际值之间的偏差在数值 上相同，这样，测试信号11在更大的理论-实际偏差下，变化地更緩 慢，并且对流量控制器而言，有了用于平衡控制干扰的机会。
按照压缩机2在其特性场内工作点的位置，所决定的引导叶片开 启的补偿，由于过程中的非线性，需要不同的泵吸极限阀门开度。此 外，在根据本发明的第五实施例的测试系统中，提供有补偿函数，其 能够由计算方式或经验方式决定。为此，压缩机特性场能够例如将终 端压力-体积流量划分为以下区域，其各自在两个不同压力(诸如在 2bar至3bar之间，在3bar至4bar之间，等等)并且在两个不同的引导 叶片位置(诸如在10%开启和20%开启之间，在10%开启至20%开启 之间，等)进行延伸。对于每一个定义了上述区域的压力，能够获悉， 流量在引导叶片位置从所定义的引导叶片位置的两个区域中的一个 变化至另一个变化时如何进行改变，流量在诸如在引导叶片开启从 10%至20%、 2bar下增加多少。通过该泵吸极限控制阀门5的设计曲 线，能够获得阀门调节，并与各个特性参数组(压力，引导叶片位置变化)相协调，其对流量变化精确地加以弥补。
在函数发生器21中，泵吸极限控制阀门的相应位置变化与现由
压缩机2实际产生的压力，诸如为2bar,以及引导叶片调节驱动8所 给出的调节参量，诸如从10%至20%开启开度的变化，根据补偿函数 进行协调，也就是这样的阀门调节，其将由于精确执行的引导叶片调 节所产生的流量变化精确地加以4卜偿。
该阀门调节然后加到泵吸极限控制阀门5的实际位置上，并从而 作为新的理论值，输送给泵吸极限控制器17。只要上述阐明的最小值 选择器并未接通首要的泵吸极限监控器16的输出，以避免压缩机2 的泵吸，泵吸极限控制17便经由位置控制器19以如下次序改变泵吸 极限控制阀门5的位置，即，在实际压力下，精确地对所实施的引导 叶片调节进行补偿。
通过加上由补偿函数得到的用以实际位置的阀门调节， 一方面能 将过程的非线性加以考虑，并且另一方面，在开始时未完全关闭的泵 吸极限控制阀门上，也能够采用该测试。
代替压缩机后的终端压力，补偿函数能够同样地以其压力关系或 焓差值为基础。
在前文描述的实施形式中，需要进行测试的设备已经具有容量控 制，在其中流量借助于流量测量装置获得，并输送给流量控制器9, 并且通过该流量控制器9跟踪由理论值生成器10所给出的理论流量。 在其中没有这种容量控制的设备中，有利地，可以借助于辅助容量控 制器，其仅仅在测试时工作，将过程运行的干扰，诸如在不完全补偿 函数上，进行平衡控制或至少将其降低。
为此，在本发明进一步的实施中，在测试开始时，压缩机2后的 压力值被获取并存储。
该压力值在测试时，作为压力理论值，被输送到辅助容量控制器 或流量控制器，控制器能够设计为诸如比例积分控制器。辅助容量控 制器，由理论压力值和实际当前的压力值的差值，构成了用于第二过
17过程调节元件，诸如引导叶片调节驱动或转速控制的调节参量。该调 节参量被加到以下参数上(其出于测试目的被切换到第二过程调节元 件上)，则引起诸如引导叶片呈梯形的开启和关闭。
由此，在测试期间， 一方面对第二过程调节元件有意地进行调节， 从而为了测试目的，补偿第一过程调节元件的调节，例如泵吸极限控 制阀门。另一方面确定了，在运行过程中，至少基本上，在测试开始 时给出的过程参量，例如存在的压力，也存在于正常运行中。因此， 能够将尤其是不精确性，其在上文所述的补偿函数决定时给出，或其 它的干扰进一步加以平衡控制。
在测试结束时，辅助容量控制器的理论值跟踪到实际的压力值， 这样控制差值变为零，也就是辅助容量控制器的输出同样地回到零。 为此优选地，诸如经由继电器，辅助容量控制器的输出(其能够经由限 制器减小)与作为控制器差值的颠倒的符号进行切换。
前文中，根据优选的实施形式对本发明进行描述。当然，对此的 修改也是可能的。尤其地，不同的实施形式的单独元件能够相互之间 进行组合，以及/或者能够在单独的实施形式中加以忽略。参考标记列表 1蒸汽涡轮机
2压缩机
3带有转换速度测量的引导叶片控制(可选)
4泵吸极限控制
5泵吸极限控制阀门
6位置测量
7流量测量设备
8引导叶片调节驱动
9流量控制器
10流量理论值生成器
11测试信号
12极限值生成器1
13积分器
14存储器(触发式)
15测试
16泵吸极限监控器
17泵吸极限控制器
18最小值选择器
19位置控制器
20极限值生成器2
21函数发生器
22电控液压转换器
23节气门
24入口
25出口
26阀理论值
27观察器
28调节驱动
权利要求
1. 一种涡轮机(2)，其带有第一过程调节元件(5)、第二过程调节元件(8)以及用于测试第一过程调节元件(5)的测试系统，其中第一过程调节元件(5)和第二过程调节元件(8)设置成用于控制相同的过程参量，其特征在于，为测试第一过程调节元件(5)，测试系统将两个过程调节元件(5，8)如下相反地进行调节，即，将在过程参量上调节的影响基本消除。
2. 根据权利要求1所述涡轮机，其特征在于，提供有用于过程参 量控制的控制器(17/19)，以经由第一过程调节元件的调节，对通过第 二过程调节元件(8)的尤其是连续的调节所产生的参量变化加以补偿。
3. 根据权利要求1或2所述涡轮机，其特征在于，两个过程调节 元件相反的调节如下进行平衡，即，测试过程在基本没有对涡轮机后 方的过程产生不利影响下进行。
4. 根据前述权利要求中任一项所述的涡轮机，其特征在于，所述 第一过程调节元件(5)是阔门，尤其是泵吸极限控制阀门。
5. 根据前述权利要求中任一项所述的涡轮机，其特征在于，所述 测试系统是部分行程测试系统。
6. 根据前述权利要求中任一项所述的涡轮机，其特征在于，所述 涡轮机是涡轮压缩机。
7. 根据权利要求6所述涡轮机，其特征在于，所述过程参量是通 过涡轮压缩机的流量和/或终端压力和/或进气压力和/或功率，并且第 二过程调节元件是用于调节引导叶片的装置和/或用于改变涡轮压缩 机转速的装置和/或节流配件和/或后f 1导器和/或旁通配件。
8. 根据权利要求7所述涡轮机，其特征在于，通过用于调节引导 叶片的装置的流量的变化是连续的流量提高，该流量提高在到达最大 值后，重新连续地减小到输出值。
9. 根据前述权利要求中任一项所述的涡轮机，其特征在于，测试系统具有辅助容量控制器，该辅助容量控制器的输出与到过程调节元件(5)或过程调节元件(8)的调节信号相加，辅助容量控制器的理论值在测试中与在测试开始时的过程参量相符合，辅助容量控制器的调节参 量在测试结束时回到零，并且辅助容量控制器在第一过程调节元件和 第二过程调节元件上起作用。
10. —种用于测试涡轮机的过程调节元件的功能的方法，其中设 置有第一过程调节元件(5)、第二过程调节元件(8)以及用于测试第一过 程调节元件(5)的测试系统，并且第 一过程调节元件(5)和第二过程调节 元件(8)设置成用于控制相同的过程参量，其特征在于，为了测试第一 过程调节元件(5),对第二过程调节元件(8)进行如下操作，即，过程参 量改变，而所述第一过程调节元件操作成通过第二过程调节元件(8) 基本上对所述过程参量的变化进行补偿。
11. 根据权利要求IO所述方法，其特征在于，所述第一过程调节 元件(5)的测试如下进行，即，第二过程调节元件(8)受到尤其是连续的 调节，并且在与第一过程调节元件(5)串联的控制器(17， 19)中，激活 过程参量控制，该过程参量控制对由于第二过程调节元件(8)的调节产 生的过程参量变化进行补偿。
12. 根据权利要求10或11所述方法，其特征在于，所述第一过 程调节元件(5)的功能测试如下进行，即，所述第一过程调节元件和所 述第二过程调节元件，尤其通过带符号计算的、测试信号(ll)与串联 的控制器的输出量的相加，相反地受到尤其是连续的调节，其中通过 在中间连接的非线性的放大元件(21)，两个过程调节元件进行如下调 节，即，所述过程参量不变化或仅仅发生轻微变化。
13. 根据权利要求12所述方法，其特征在于，关于测试信号变化 的梯度依赖于过程参量对理论值的偏差而进行如下改变，即，在较大 的偏差下，测试参量改变较小。
14. 根据权利要求10至13任一项所述方法，其特征在于，所述 第一过程调节元件的功能测试如下进行，即，在与所述第一过程调节元件(5)串联的控制器(17, 19)中形成来自控制器在测试开始时的输出 量与尤其是持续变化的测试信号之间的、额外的控制差值，并且该控 制差值切换至最小值选择器，其接收该循环的主控制量的控制差值作为第二输入，并且用于第一过程调节元件(5)的测试信号是这样的，即，所述过程参量不改变或仅仅发生轻^t变化。
15. 根据权利要求10至14任一项所述方法，其特征在于，切换 到所述第 一过程调节元件和所述第二过程调节元件(5，8)的测试信号通 过非线性的函数元件(21)如下相互一致地进行改变，即，所述过程参 量不改变或仅仅发生轻微变化。
16. 根据权利要求10至15任一项所述方法，其特征在于，切换 到所述第一过程调节元件和所述第二过程调节元件(5,8)的测试信号通 过非线性的特性曲线族如下相互一致地进行调节，即，与保持恒定的 过程参量和/或其它过程参量相关，选择出与测试信号相互一致的特性 曲线，并且当过程参量位于两条特性曲线之间时，在两条特性曲线之 间进行插值。
17. 根据权利要求16所述方法，其特征在于，所述保持恒定的过 程参量和/或其它过程参量包括涡轮机的终端压力、压力比和/或焓差 值。
18. 根据权利要求10至17任一项所述方法，其特征在于，由对述过程调节元件是否正确跟随理论值，并且当出现不可靠的偏差时发 出警报。
19. 根据权利要求18所述方法，其特征在于，当理论值和实际值 的偏差超过、尤其是远远超过边界值(12， 20)时，测试被中断。
20. 根据权利要求10至19任一项所述方法，其特征在于，串联 有观察器(27)，该观察器(27)对所述第一过程调节元件和/或所述第二 过程调节元件(5,8)的动态特性进行如下仿真，即，所述观察器的输出 与所述过程调节元件的所期待的调节行为相符合。
21. 根据权利要求10至20任一项所述方法，其特征在于，在多 个并联安装的、待测试的过程调节元件上，所述测试如下进行，即， 对所有并联的过程调节元件同时和/或相同地进行控制。
22. 根据权利要求10至20任一项所述方法，其特征在于，在多 个并联安装的、待测试的过程调节元件上，所述测试如下进行，即， 仅仅分量，尤其仅是各过程调节元件的分量，在其它之后进行测试。
全文摘要
一种涡轮机(2)，其带有第一过程调节元件(5)、第二过程调节元件(8)以及用于测试第一过程调节元件(5)的测试系统，其中第一过程调节元件和第二过程调节元件对相同的过程参量产生影响。为测试第一过程调节元件(5)，测试系统经由第二过程调节元件(8)对过程参量进行改变。经由第一过程调节元件(5)对过程参量通过第二过程调节元件(8)产生的变化再加以补偿。
文档编号G05B19/406GK101479678SQ200780024513
公开日2009年7月8日 申请日期2007年6月27日 优先权日2006年6月28日
发明者U·格布哈特, W·布洛坦伯格 申请人:曼涡轮机股份公司