一种燃气轮机控制系统半物理仿真试验装置制造方法及图纸

技术编号:15681681 阅读:131 留言:0更新日期:2017-06-23 12:02
本实用新型专利技术公开了一种燃气轮机控制系统半物理仿真试验装置,用以解决燃气轮机在全工况下控制系统性能评估的技术问题,包括油箱(1)、液位计(2)、温度计(3)、柱塞泵(7)、压力传感器(8)、高压精油滤(11)、燃油计量阀(13)、燃油流量计(14)、压力传感器(15)、温度传感器(16)、停车电磁阀(17)、压力调节阀(18)、压力传感器(19)、电磁换向阀(20)、作动筒(21)、燃气轮机控制器(22)、Ng小惯性变速电机(25)、Ng音轮测速机构(26)、Ng矢量电机控制装置(28)、燃气轮机实时模型计算机(29)、Np小惯性变速电机(30)、Np音轮测速机构(31)、Np矢量电机控制装置(32)等。

【技术实现步骤摘要】
一种燃气轮机控制系统半物理仿真试验装置
本技术涉及一种半物理仿真试验装置,主要涉及燃气轮机在极端工况条件下控制系统性能验证,以及全工况下控制系统性能评估的设备。
技术介绍
燃气轮机控制系统作为燃气轮机核心部件,在燃气轮机运行过程中起到大脑和指挥中心作用,因此验证极端工况条件下控制系统的可靠性,以及全面评估全工况下燃气轮机控制系统的性能尤为重要。针对目前燃气轮机控制系统采用真实燃气轮机评估控制系统性能方法存在成本高,周期长、极端工况试验难等评估和验证方法的缺点,提出一种通过燃气轮机数学模型代替真实燃气轮机的方法,考核燃气轮机控制系统燃气发生器转速闭环控制、动力涡轮闭环控制、进口导叶角度控制、保护逻辑验证及极端条件下的性能进行试验与评估的装置与方法。
技术实现思路
本技术针对目前燃气轮机控制系统采用真实燃气轮机评估控制系统性能方法存在成本高,周期长、极端工况试验难等不足,提出了一种燃气轮机控制系统半物理仿真试验装置,该技术降低了燃气轮机控制系统的研发成本、缩短了试验周期、拓宽了控制系统性能验证试验的工况,并提高了燃气轮机控制系统的可靠性。本技术为解决其技术问题所采用的技术方案为:一种燃气轮机控制系统半物理仿真试验装置,包括燃油供应单元、Ng转速模拟单元、Np转速模拟单元、仿真激励单元、燃气轮机控制器,其特征在于,--所述燃油供应单元,其作用为模拟燃气轮机的燃油供应,包括油箱,所述油箱内设置有用于测量油箱液位的液位计、用于测量油箱中燃油温度的温度传感器Ⅰ;所述油箱的出口管路上设置有柱塞泵,所述柱塞泵的进口处设置有用于滤去燃油杂质的粗油滤,所述柱塞泵的出口管路上依次设置有用于测量柱塞泵出口燃油压力的压力传感器Ⅰ、用于滤去燃油杂质的高压精油滤;所述高压精油滤的出口管路分为两个支路,其中一个支路连接至燃油分配器,该支路上设置有燃油计量阀、燃油流量计、压力传感器Ⅱ、温度传感器Ⅱ和停车电磁阀,另一个支路连接至作动筒,该支路上依次设置有压力调节阀、压力传感器Ⅲ和电磁换向阀;其中,所述液位计、温度传感器Ⅰ与燃气轮机控制器通信连接,用于测量油箱中的燃油液位和燃油温度,并将相应的信号传递给燃气轮机控制器;所述柱塞泵与燃气轮机控制器通信连接,燃气轮机控制器通过控制所述柱塞泵的驱动电机来调节柱塞泵出口的燃油压力;所述压力传感器Ⅰ与燃气轮机控制器通信连接,用于测量柱塞泵的出口燃油压力,并将该信号传递给燃气轮机控制器;所述燃油计量阀与燃气轮机控制器通信连接,燃气轮机控制器通过控制燃油计量阀的开度来控制输送至所述燃油分配器的燃油量;所述燃油流量计与仿真激励单元通信连接,将输送至所述燃油分配器的燃油流量信号传递给仿真激励单元;所述压力传感器Ⅱ、温度传感器Ⅱ与燃气轮机控制器通信连接,分别用于测量输送至所述燃油分配器的燃油压力和温度,并将相应的信号传递给燃气轮机控制器;所述停车电磁阀与燃气轮机控制器通信相连,燃气轮机控制器通过控制所述停车电磁阀来实现停止对燃油分配器供油,进行紧急停车;所述压力调节阀用于调节输送至所述作动筒的燃油压力;所述压力传感器Ⅲ与燃气轮机控制器通信相连,用于测量所述压力调节阀出口的燃油压力,并将该信号传递给燃气轮机控制器;所述电磁换向阀与燃气轮机控制器通信连接,燃气轮机控制器通过控制所述电磁换向阀来调节所述作动筒的进油方向;所述作动筒与燃气轮机控制器通信连接,用于调节进口导叶角度,并将进口导叶角度信号传递给所述燃气轮机控制器;--Ng转速模拟单元,其作用为模拟燃气轮机的Ng转速信号,包括Ng矢量电机控制装置、Ng小惯性变速电机、Ng音轮测速机构,其中,所述Ng矢量电机控制装置一端与所述燃气轮机控制器和仿真激励单元通信连接,另一端与所述Ng小惯性变速电机通信连接,所述Ng矢量电机控制装置用于接收所述仿真激励单元的控制信号,并根据控制信号控制所述Ng小惯性变速电机的转速,继而模拟燃气轮机的Ng转速;所述Ng小惯性变速电机的输出端设置所述Ng音轮测速机构,所述Ng音轮测速机构与所述燃气轮机控制器通信连接,所述Ng音轮测速机构将采集到的小惯性电机Ng转速信号传递给所述燃气轮机控制器;--Np转速模拟单元,其作用为模拟燃气轮机的Np转速信号,包括Np矢量电机控制装置、Np小惯性变速电机、Np音轮测速机构,其中,所述Np矢量电机控制装置一端与所述燃气轮机控制器和仿真激励单元通信连接,另一端与所述Np小惯性变速电机通信连接,所述Np矢量电机控制装置用于接收所述仿真激励单元的控制信号,并根据控制信号控制所述Np小惯性变速电机的转速,继而模拟燃气轮机的Np转速;所述Np小惯性变速电机的输出端设置所述Np音轮测速机构,所述Np音轮测速机构与所述燃气轮机控制器通信连接,所述Np音轮测速机构将采集到的小惯性电机转速Np采集信号传递给所述燃气轮机控制器;--所述仿真激励单元,其包括仿真机和加载的燃气轮机数学模型,其中,所述燃油流量计与仿真激励单元通信连接,将输送至所述燃油分配器的燃油流量信号传递给仿真激励单元,所述仿真激励单元根据所述燃油流量计反馈的燃油流量信号来计算燃气轮机的Ng转速、Np转速或进口导叶角度,并根据计算出的燃气轮机的Ng转速或Np转速计算燃气轮机的燃料量;所述燃气轮机控制器与仿真激励单元通信连接,所述仿真激励单元通过比较其自身计算出的Ng转速或Np转速与所述燃气轮机控制器所采集到的模拟Ng转速信号或模拟Np转速信号,并进一步地通过比较其自身计算出的燃气轮机的燃料量与所述燃气轮机控制器所采集到的燃料量,来考核所述燃气轮机控制器的性能。优选地,所述半物理仿真试验装置还包括Np转速模拟单元,其被配置为模拟燃气轮机的Np转速信号,包括Np矢量电机控制装置、Np小惯性变速电机、Np音轮测速机构,其中,所述Np矢量电机控制装置一端与所述燃气轮机控制器和仿真激励单元通信连接,另一端与所述Np小惯性变速电机通信连接,所述Np矢量电机控制装置用于接收所述仿真激励单元的控制信号,并根据控制信号控制所述Np小惯性变速电机的转速,继而模拟燃气轮机的Np转速;所述Np小惯性变速电机的输出端设置所述Np音轮测速机构,所述Np音轮测速机构与所述燃气轮机控制器通信连接,所述Np音轮测速机构将采集到的小惯性电机转速Np采集信号传递给所述燃气轮机控制器。优选地,所述燃油供应单元中,所述油箱还设置有与其连接的燃油冷却系统,用于冷却油箱内的燃油。优选地,所述燃油供应单元中,所述柱塞泵的进口处还设置有手动开关阀,在维修柱塞泵等部件时,可以关闭手动开关阀。优选地,所述燃油供应单元中,所述柱塞泵与高压精油滤之间的管路上还设置有压力表,用于测量并显示柱塞泵出口燃油压力。优选地,所述燃油供应单元中,所述高压精油滤的出口处设置有防止燃油逆流的单向阀。优选地,所述燃油供应单元中,所述柱塞泵与高压精油滤之间的管路上还设置有溢流阀,所述溢流阀的出口与油箱连接,用于燃油流回油箱。优选地,所述燃油供应单元中,所述燃油计量阀为LQ燃油计量阀。优选地,所述半物理仿真试验装置还包括上位机,所述上位机与所述燃气轮机控制器通信连接,所述上位机被配置为获得所述燃气轮机控制器接收的信号和处理的结果,并将控制程序下载到所述燃气轮机控制器。优选地,所述半物理仿真试验装置还包括状态本文档来自技高网...
一种燃气轮机控制系统半物理仿真试验装置

【技术保护点】
一种燃气轮机控制系统半物理仿真试验装置,包括燃油供应单元、Ng转速模拟单元、Np转速模拟单元、仿真激励单元、燃气轮机控制器,其特征在于,‑‑所述燃油供应单元,其被配置为模拟燃气轮机的燃油供应,包括油箱,所述油箱内设置有用于测量油箱液位的液位计、用于测量油箱中燃油温度的温度传感器Ⅰ;所述油箱的出口管路上设置有柱塞泵,所述柱塞泵的进口处设置有用于滤去燃油杂质的粗油滤,所述柱塞泵的出口管路上依次设置有用于测量柱塞泵出口燃油压力的压力传感器Ⅰ、用于滤去燃油杂质的高压精油滤;所述高压精油滤的出口管路分为两个支路,其中一个支路连接至燃油分配器,该支路上设置有燃油计量阀、燃油流量计、压力传感器Ⅱ、温度传感器Ⅱ和停车电磁阀,另一个支路连接至作动筒,该支路上依次设置有压力调节阀、压力传感器Ⅲ和电磁换向阀;其中,所述液位计、温度传感器Ⅰ与燃气轮机控制器通信连接,用于测量油箱中的燃油液位和燃油温度,并将相应的信号传递给燃气轮机控制器;所述柱塞泵与燃气轮机控制器通信连接,燃气轮机控制器通过控制所述柱塞泵的驱动电机来调节柱塞泵出口的燃油压力;所述压力传感器Ⅰ与燃气轮机控制器通信连接,用于测量柱塞泵的出口燃油压力,并将该信号传递给燃气轮机控制器;所述燃油计量阀与燃气轮机控制器通信连接,燃气轮机控制器通过控制燃油计量阀的开度来控制输送至所述燃油分配器的燃油量;所述燃油流量计与仿真激励单元通信连接,将输送至所述燃油分配器的燃油流量信号传递给仿真激励单元;所述压力传感器Ⅱ、温度传感器Ⅱ与燃气轮机控制器通信连接,分别用于测量输送至所述燃油分配器的燃油压力和温度,并将相应的信号传递给燃气轮机控制器;所述停车电磁阀与燃气轮机控制器通信相连,燃气轮机控制器通过控制所述停车电磁阀来实现停止对燃油分配器供油,进行紧急停车;所述压力调节阀用于调节输送至所述作动筒的燃油压力;所述压力传感器Ⅲ与燃气轮机控制器通信相连,用于测量所述压力调节阀出口的燃油压力,并将该信号传递给燃气轮机控制器;所述电磁换向阀与燃气轮机控制器通信连接,燃气轮机控制器通过控制所述电磁换向阀来调节所述作动筒的进油方向;所述作动筒与燃气轮机控制器通信连接,用于调节进口导叶角度,并将进口导叶角度信号传递给所述燃气轮机控制器;‑‑Ng转速模拟单元,其作用为模拟燃气轮机的Ng转速信号,包括Ng矢量电机控制装置、Ng小惯性变速电机、Ng音轮测速机构,其中,所述Ng矢量电机控制装置一端与所述燃气轮机控制器和仿真激励单元通信连接,另一端与所述Ng小惯性变速电机通信连接,所述Ng矢量电机控制装置用于接收所述仿真激励单元的控制信号,并根据控制信号控制所述Ng小惯性变速电机的转速,继而模拟燃气轮机的Ng转速;所述Ng小惯性变速电机的输出端设置所述Ng音轮测速机构,所述Ng音轮测速机构与所述燃气轮机控制器通信连接,所述Ng音轮测速机构将采集到的小惯性电机Ng转速信号传递给所述燃气轮机控制器;‑‑Np转速模拟单元,其作用为模拟燃气轮机的Np转速信号,包括Np 矢量电机控制装置、Np小惯性变速电机、Np音轮测速机构,其中,所述Np矢量电机控制装置一端与所述燃气轮机控制器和仿真激励单元通信连接,另一端与所述Np小惯性变速电机通信连接,所述Np矢量电机控制装置用于接收所述仿真激励单元的控制信号,并根据控制信号控制所述Np小惯性变速电机的转速,继而模拟燃气轮机的Np转速;所述Np小惯性变速电机的输出端设置所述Np音轮测速机构,所述Np音轮测速机构与所述燃气轮机控制器通信连接,所述Np音轮测速机构将采集到的小惯性电机转速Np采集信号传递给所述燃气轮机控制器;‑‑所述仿真激励单元,其被配置为加载燃气轮机的数学模型,其中,所述燃油流量计与仿真激励单元通信连接,将输送至所述燃油分配器的燃油流量信号传递仿真激励单元,所述仿真激励单元根据所述燃油流量计反馈的燃油流量信号来计算燃气轮机的Ng转速、Np转速或进口导叶角度,并根据计算出的燃气轮机的Ng转速或Np转速计算燃气轮机的燃料量;所述燃气轮机控制器与仿真激励单元通信连接,所述仿真激励单元通过比较其自身计算出的Ng转速或Np转速与所述燃气轮机控制器所采集到的模拟Ng转速信号或模拟Np转速信号,并进一步地通过比较其自身计算出的燃气轮机的燃料量与所述燃气轮机控制器所采集到的燃料量,来考核所述燃气轮机控制器的性能。...

【技术特征摘要】
1.一种燃气轮机控制系统半物理仿真试验装置,包括燃油供应单元、Ng转速模拟单元、Np转速模拟单元、仿真激励单元、燃气轮机控制器,其特征在于,--所述燃油供应单元,其被配置为模拟燃气轮机的燃油供应,包括油箱,所述油箱内设置有用于测量油箱液位的液位计、用于测量油箱中燃油温度的温度传感器Ⅰ;所述油箱的出口管路上设置有柱塞泵,所述柱塞泵的进口处设置有用于滤去燃油杂质的粗油滤,所述柱塞泵的出口管路上依次设置有用于测量柱塞泵出口燃油压力的压力传感器Ⅰ、用于滤去燃油杂质的高压精油滤;所述高压精油滤的出口管路分为两个支路,其中一个支路连接至燃油分配器,该支路上设置有燃油计量阀、燃油流量计、压力传感器Ⅱ、温度传感器Ⅱ和停车电磁阀,另一个支路连接至作动筒,该支路上依次设置有压力调节阀、压力传感器Ⅲ和电磁换向阀;其中,所述液位计、温度传感器Ⅰ与燃气轮机控制器通信连接,用于测量油箱中的燃油液位和燃油温度,并将相应的信号传递给燃气轮机控制器;所述柱塞泵与燃气轮机控制器通信连接,燃气轮机控制器通过控制所述柱塞泵的驱动电机来调节柱塞泵出口的燃油压力;所述压力传感器Ⅰ与燃气轮机控制器通信连接,用于测量柱塞泵的出口燃油压力,并将该信号传递给燃气轮机控制器;所述燃油计量阀与燃气轮机控制器通信连接,燃气轮机控制器通过控制燃油计量阀的开度来控制输送至所述燃油分配器的燃油量;所述燃油流量计与仿真激励单元通信连接,将输送至所述燃油分配器的燃油流量信号传递给仿真激励单元;所述压力传感器Ⅱ、温度传感器Ⅱ与燃气轮机控制器通信连接,分别用于测量输送至所述燃油分配器的燃油压力和温度,并将相应的信号传递给燃气轮机控制器;所述停车电磁阀与燃气轮机控制器通信相连,燃气轮机控制器通过控制所述停车电磁阀来实现停止对燃油分配器供油,进行紧急停车;所述压力调节阀用于调节输送至所述作动筒的燃油压力;所述压力传感器Ⅲ与燃气轮机控制器通信相连,用于测量所述压力调节阀出口的燃油压力,并将该信号传递给燃气轮机控制器;所述电磁换向阀与燃气轮机控制器通信连接,燃气轮机控制器通过控制所述电磁换向阀来调节所述作动筒的进油方向;所述作动筒与燃气轮机控制器通信连接,用于调节进口导叶角度,并将进口导叶角度信号传递给所述燃气轮机控制器;--Ng转速模拟单元,其作用为模拟燃气轮机的Ng转速信号,包括Ng矢量电机控制装置、Ng小惯性变速电机、Ng音轮测速机构,其中,所述Ng矢量电机控制装置一端与所述燃气轮机控制器和仿真激励单元通信连接,另一端与所述Ng小惯性变速电机通信连接,所述Ng矢量电机控制装置用于接收所述仿真激励单元的控制信号,并根据控制信号控制所述Ng小惯性变速电机的转速,继而模拟燃气轮机的Ng转速;所述Ng小惯性变速电机的输出端设置所述Ng音轮测速机构,所述Ng音轮测速机构与所述燃气轮机控制器通信连接,所述Ng音轮测速机构将采集到的小惯性电机Ng转速信号传递给所述燃气轮机控制器;--Np转速模拟单元,其作用为模拟燃气轮机的Np转速信号,包括N...

【专利技术属性】
技术研发人员:曾德堂谭春青董学智高庆张超炜袁怡祥申小明
申请(专利权)人:中国科学院工程热物理研究所
类型:新型
国别省市:北京,11

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