一种测量汽轮发电机组转动惯量的方法技术

本发明专利技术公开了一种测量汽轮发电机组转动惯量的方法，利用就地转速盘齿轮录波信号的正弦波计数的技术手段，计算1ms级高精度的转子动态转速，进而利用此转速计算汽轮发电机组转动惯量。本发明专利技术的测量汽轮发电机组转动惯量的方法克服了常规转速测量方法中动态转速误差大的不利因素，所采用的仪器设备均为常规仪器，所采用的数据处理软件均为常规功能软件，具有物理概念清晰、操作简单、测量精度高等优点。

A Method for Measuring Turbine-Generator Unit Rotational Inertia

【技术实现步骤摘要】
一种测量汽轮发电机组转动惯量的方法
本专利技术涉及汽轮发电机组测量领域，具体涉及一种测量汽轮发电机组转动惯量方法。
技术介绍
转动惯量(MomentofInertia)是刚体绕轴转动时惯性（回转物体保持其匀速圆周运动或静止的特性）的量度，用字母I或J表示。在经典力学中，转动惯量（又称质量惯性矩，简称惯距）通常以I或J表示，SI单位为kg·m²。对于一个质点，I=mr²，其中m是其质量，r是质点和转轴的垂直距离。转动惯量在旋转动力学中的角色相当于线性动力学中的质量，可形式地理解为一个物体对于旋转运动的惯性，用于建立角动量、角速度、力矩和角加速度等数个量之间的关系。转动惯量作为汽轮发电机组调节系统和危急保安系统动态特性研究的重要物理参数，需在汽轮发电机组复役前的甩负荷试验中加以测算，一般工程计算的数学模型如下所示：a=△nτ/△tJ=1000n0P0/ω02aη其中，a为甩负荷瞬间的转子初始飞升速率，单位为（r/min）/s；△nτ为甩负荷瞬间初始线性段△t时间内转速飞升值；J为转子转动惯量，单位为kg·m2；n0为甩负荷瞬间前初始转速；P0为甩负荷瞬间前初始发电机负荷值；ω0为甩负荷瞬间前初始角速度；η为发电机效率，甩负荷初始的电磁损耗变化可以忽略不计，因此以99%计算。转子初始飞升速率a需要转子动态转速的测量计算，甩负荷初始线性升速段一般在20ms时间内，对应转速变化量在3-5r/min。现场静态转速测量的精度一般可达到3000±1r/min，最高可达到3000±0.1r/min，即使以最少±0.1r/min误差计算，△nτ/△t误差也将增加2%-3.33%，这显然已不能允许。而当前甩负荷试验中，转速录波采集对象选择为汽轮发电机组DCS控制系统二次转送的转速信号，其引入的A/D通道转换系统误差更加无法预估。如不能进一步提高转子动态转速测量精度，数学模型中a、n0、ω0精度也将无法保证，转动惯量的计算精度也将受到不利影响。基于上述情况，本专利技术提出了一种测量汽轮发电机组转动惯量的方法，可有效解决以上问题。
技术实现思路
为了提高现有汽轮发电机组转动惯量的测量精度，本方法提出了一种高精度的汽轮发电机组动态转速的测量方法。在测量过程中，不需要采集DCS控制系统二次转送的转速信号，而是利用就地转速盘齿轮录波信号的正弦波计数，推算出1ms时刻内的高精度转子转速、角速度、转子飞升速率，进而使测得的转动惯量更精确。为解决以上技术问题，本专利技术提供的技术方案是：一种测量汽轮发电机组转动惯量的方法，利用就地转速盘齿轮录波信号的正弦波计数的技术手段，计算1ms级高精度的转子动态转速，进而利用此转速计算汽轮发电机组转动惯量。优选的，包括下列步骤：（1）采样录波设备直接采集就地一路至三路转速盘齿轮正弦波信号，并同步记录发电机出口线路开关SOE信号、电网线路断路器开关SOE信号的触发时刻；（2）由步骤（1）得到的转速盘齿轮正弦波信号传递至数据后台分析软件，以SOE信号作为触发时刻，以1ms作为时间记录轴，记录触发时刻前后20～80ms时间内每1ms的波峰触发次数Tk；（3）由步骤（2）得到的触发次数Tk，计算每1ms的动态转子转速nk=60000Tk/m，其中，m为对应的转速盘齿轮数；（4）由步骤（3）得到的动态转子转速nk，计算SOE时刻触发瞬间的转子初始飞升速率a=△nτ/△t，其中，△nτ为SOE信号触发瞬间的初始线性段△t时间内转速飞升值；（5）由步骤（4）得到的转子初始飞升速率a，计算转子转动惯量J=1000n0P0/ω02aη，其中，n0为甩负荷瞬间前初始转速；P0为甩负荷瞬间前初始发电机负荷值；ω0为甩负荷瞬间前初始角速度；η为发电机效率。本专利技术的测量汽轮发电机组转动惯量的方法克服了常规转速测量方法中动态转速误差大的不利因素，所采用的仪器设备均为常规仪器，所采用的数据处理软件均为常规功能软件，具有物理概念清晰、操作简单、测量精度高等优点。在测量过程中，不需要采集DCS控制系统二次转送的转速信号，而是利用就地转速盘齿轮录波信号的正弦波计数，推算出1ms时刻内的高精度转子转速、角速度、转子飞升速率，进而使测得的转动惯量更精确。本专利技术通过常用的50kHz分辨率级齿轮录波信号引入，能够更加精确定义甩负荷瞬间初始线性段△t时间，减少了△t时间内转速飞升值的计算误差，提高了n0和ω0的测量精度，减少了汽轮发电机组动态转速对转子转动惯量系统误差量的引入。而且，随着以后录波设备分辨级率的技术发展，本专利技术的测量汽轮发电机组转动惯量的方法的测量精度也将进一步得到提高。更优选的，步骤（1）中，所述录波设备的分辨率不低于50kHz。更优选的，步骤（1）中，所述录波设备以50kHz的分辨率，直接采集就地一路至三路转速盘齿轮正弦波信号。更优选的，步骤（2）中，记录触发时刻前后30～60ms时间内每1ms的波峰触发次数Tk。更优选的，步骤（5）中，所述η以99%计算。本专利技术与现有技术相比，具有以下优点及有益效果：本专利技术的测量汽轮发电机组转动惯量的方法克服了常规转速测量方法中动态转速误差大的不利因素，所采用的仪器设备均为常规仪器，所采用的数据处理软件均为常规功能软件，具有物理概念清晰、操作简单、测量精度高等优点。在测量过程中，不需要采集DCS控制系统二次转送的转速信号，而是利用就地转速盘齿轮录波信号的正弦波计数，推算出1ms时刻内的高精度转子转速、角速度、转子飞升速率，进而使测得的转动惯量更精确。本专利技术通过常用的50kHz分辨率级齿轮录波信号引入，能够更加精确定义甩负荷瞬间初始线性段△t时间，减少了△t时间内转速飞升值的计算误差，提高了n0和ω0的测量精度，减少了汽轮发电机组动态转速对转子转动惯量系统误差量的引入。而且，随着以后录波设备分辨级率的技术发展，本专利技术的测量汽轮发电机组转动惯量的方法的测量精度也将进一步得到提高。具体实施方式为了使本领域的技术人员更好地理解本专利技术的技术方案，下面结合具体实施例对本专利技术的优选实施方案进行描述，但是不能理解为对本专利的限制。实施例1：一种测量汽轮发电机组转动惯量的方法，利用就地转速盘齿轮录波信号的正弦波计数的技术手段，计算1ms级高精度的转子动态转速，进而利用此转速计算汽轮发电机组转动惯量。实施例2：一种测量汽轮发电机组转动惯量的方法，利用就地转速盘齿轮录波信号的正弦波计数的技术手段，计算1ms级高精度的转子动态转速，进而利用此转速计算汽轮发电机组转动惯量。优选的，包括下列步骤：（1）采样录波设备直接采集就地一路至三路转速盘齿轮正弦波信号，并同步记录发电机出口线路开关SOE信号、电网线路断路器开关SOE信号的触发时刻；（2）由步骤（1）得到的转速盘齿轮正弦波信号传递至数据后台分析软件，以SOE信号作为触发时刻，以1ms作为时间记录轴，记录触发时刻前后20～80ms时间内每1ms的波峰触发次数Tk；（3）由步骤（2）得到的触发次数Tk，计算每1ms的动态转子转速nk=60000Tk/m，其中，m为对应的转速盘齿轮数；（4）由步骤（3）得到的动态转子转速nk，计算SOE时刻触发瞬间的转子初始飞升速率a=△nτ/△t，其中，△nτ为SOE信号触发瞬间的初始线性段△t时间内转速飞升值；（5）由步骤（4）得到的转子本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种测量汽轮发电机组转动惯量的方法，其特征在于，利用就地转速盘齿轮录波信号的正弦波计数的技术手段，计算1ms级高精度的转子动态转速，进而利用此转速计算汽轮发电机组转动惯量。

【技术特征摘要】
1.一种测量汽轮发电机组转动惯量的方法，其特征在于，利用就地转速盘齿轮录波信号的正弦波计数的技术手段，计算1ms级高精度的转子动态转速，进而利用此转速计算汽轮发电机组转动惯量。2.根据权利要求1所述的测量汽轮发电机组转动惯量的方法，其特征在于，包括下列步骤：（1）采样录波设备直接采集就地一路至三路转速盘齿轮正弦波信号，并同步记录发电机出口线路开关SOE信号、电网线路断路器开关SOE信号的触发时刻；（2）由步骤（1）得到的转速盘齿轮正弦波信号传递至数据后台分析软件，以SOE信号作为触发时刻，以1ms作为时间记录轴，记录触发时刻前后20～80ms时间内每1ms的波峰触发次数Tk；（3）由步骤（2）得到的触发次数Tk，计算每1ms的动态转子转速nk=60000Tk/m，其中，m为对应的转速盘齿轮数；（4）由步骤（3）得到的动态转子转速nk，计算SOE时刻触发瞬间的转子初始飞升速率a=△nτ/△t，...

【专利技术属性】
技术研发人员：谢尉扬，戴敏敏，宋振明，蒋宇轩，钟佳华，鲍丽娟，习超，
申请(专利权)人：浙江浙能嘉华发电有限公司，浙江浙能电力股份有限公司，
类型：发明
国别省市：浙江,33