能源岛仿真实验装置制造方法及图纸

本实用新型专利技术公开了一种能源岛仿真实验装置，它包括：主控柜１、能源岛三联供模型２、控制计算机３、分析仿真模块４和数据采集显示模块５，其中电源系统６分别连接主控制柜１、能源岛三联供模型２和控制计算机３，其中控制计算机３的一端通过主控柜１连接能源岛三联供模型２、另一端分别连接分析仿真模块４和数据采集显示模块５。本实用新型专利技术通过运行和控制实验，能够给出能源岛系统参数的合理配置和系统分析、仿真中试，使设计人员无需经过示范工程就能筛选出最佳的能源岛设计方案，为建立节能、高效的实际能源岛系统提供了中间实验过程，从而缩短了能源岛系统的设计和建设周期。（*该技术在2015年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及一种特别用于特定应用的数字计算或数据处理设备，特别是涉及一种能源岛仿真实验方法及其装置。
技术介绍
能源岛技术是近年来兴起的一项分布式能量联供方式，它是以微型燃气轮机和蒸汽轮机技术与废气增压透平技术、高温柴油机技术、余热锅炉、新型制冷技术、太阳能技术等结合而组成的联合循环能量联供系统，可同时供应电、热、冷和功以满足用户的特殊需要。适用于重要机关、军事基地、通讯机房、机场、大型体育场以及偏远地方用户的需要，提供灵活的可移动的能源供应。目前，对能源岛的研究主要集中于两个方面一是对于组成能源岛系统的单个部件的性能研究，例如微型燃气轮机的压气机技术和变频技术、或者例如余热锅炉技术和余热型吸收式制冷技术等的研究；另一方面，是对整个能源岛系统的综合性能的研究和优化，例如对于不同组成的能源岛系统进行的有效能分析以及热经济评价分析等。进行这两方面的研究，一是通过建立示范工程针对能源岛系统的实体或者是其局部部件的实体进行；二是通过仿真技术模拟能源岛系统的实体或者是其局部部件的实体进行研究。同时，仿真技术也是实现能源、动力系统分析、以及技术培训的主要手段。电力和能源系统的仿真技术，就其实现的方式可以分为模拟仿真、数字仿真和混合仿真几种方法。模拟仿真是以模拟电路和模拟计算器为核心，数字仿真则是以电子计算机为计算主体，而混合仿真则是利用部分实物主体数据和部分仿真数据作为计算依据而实现的。目前，电站或其他能源系统的仿真装置基本都是以单个机组作为仿真对象，模拟其操作、运行、报警等功能，达到认识系统和技术培训的目的，而以能源系统整体为仿真对象的仿真实验装置较少。另一方面，现有的仿真装置主要注重能够复现实体的运行和报警等基本操作，很少注意其变工况的动态过渡过程方面，因此，现有的能源系统仿真实验装置是不能全面反映并模拟能源系统本身。至于针对更为复杂的能源岛系统的仿真实验装置目前尚未见诸报道。
技术实现思路
本技术的目的是为了提供一种能源岛仿真实验装置，该装置仿真模拟以微型燃气轮机为核心、同时配置余热锅炉和直燃机的热、电、冷三联供能源岛系统的稳态过程、动态过程、调节控制过程、手动控制过程和自动控制过程以及报警过程等，使设计人员不必经过示范工程就能筛选出最佳的能源岛设计方案，该装置也将帮助操作人员熟悉能源岛系统的操作系统和进行技术培训。为了实现上述目的，本技术采取的技术方案一种能源岛仿真实验装置，它包括主控柜、能源岛三联供模型、控制计算机、分析仿真模块和数据采集显示模块，其中电源系统分别连接主控制柜、能源岛三联供模型和控制计算机，控制计算机的一端通过主控柜连接能源岛三联供模型、另一端分别连接分析仿真模块和数据采集显示模块。本技术的有益效果是，通过本装置能实现以模拟仿真为主、数字仿真为辅的混合仿真方法，达到两种方法的优势互补。所述能源岛仿真实验装置可以通过参数设定，实现对燃气轮机0～100KW、余热锅炉和直燃机任意参数配置的所有能源岛系统进行仿真，改变了传统电站仿真系统针对单一机组的局限性。本技术通过运行和控制实验，研究能源岛系统参数的合理配置、控制参数的优化，以及进行系统校和、分析和仿真中试，突破了以往仿真实验系统只局限于操作人员培训的缺点。本技术通过参数设置，可以实现燃气轮机同时或者单独配置直燃机或余热锅炉的能源岛系统进行仿真燃气轮机(0-100KW)、余热锅炉和直燃机任意参数的三联供系统；实现设计和偏离设计工况的稳态运行；启动过程、负荷调节、工况变动等的动态过渡过程仿真；手动控制运行、自动控制运行、报警等的仿真运行，使设计人员不必经过示范工程就能筛选出最佳的能源岛设计方案，为建立节能、高效、经济指标高的实际能源岛系统提供中间实验过程，从而缩短设计和建设周期。附图说明图1 微型燃气轮机动态过程仿真等效电路网络图；图2 能源岛仿真模拟系统结构图；图3 能源岛三联供模型连接关系图； 具体实施方式以下结合附图对本技术具体描述一种由本装置实现的能源岛仿真实验方法，其步骤(a)根据相似理论将能源岛三联供系统的能量传递关系及其各个部件的传递函数转化为电路模拟网络，如图1所示，所述电路模拟网络由压气机模拟电路、燃烧室模拟电路、回热器模拟电路、燃气透平模拟电路、转速模拟控制电路、轴系转子力平衡模拟电路、阀门调节模拟电路、工况参数给定电路、部件参数设定电路、直燃机模拟电路以及余热锅炉模拟电路组成；(b)根据步骤a确立的电路模拟网络建立能源岛三联供系统实物模型，所述实物模型包括燃气轮机、余热锅炉、直燃机和用户操作台，通过数据采集设备采集该实物模型各个部件的参数值；(c)提供一个人机交互软件界面，由用户在该软件界面中选择能源岛系统的各个部件模拟配置能源岛三联供系统，提示用户输入由步骤b确定的系统各个部件的参数值，然后该软件根据部件连接关系式、工质连接关系式以及相应的热动力学关系式判断用户模拟配置的能源岛三联供系统是否有缺陷并将结果反馈给用户。能源岛仿真实验装置，如图2所示，它包括主控柜1、能源岛三联供模型2、控制计算机3、分析仿真模块4和数据采集显示模块5，其中电源系统6分别连接主控制柜1、能源岛三联供模型2和控制计算机3，其中控制计算机3的一端通过主控柜1连接能源岛三联供模型2、另一端分别连接分析仿真模块4和数据采集显示模块5。主控制柜1中参数设定面板9、操作方式面板10、负荷调节面板11和启动停机面板12连接模拟电路板8，所述模拟电路板8连接显示仪表面板7。如图3所示，所述能源岛三联供模型2中燃气轮机系统13分别连接直燃机16、余热锅炉17和发电机14，发电机14通过变压器15和电塔及传输线23连接到用户楼房20，所述直燃机16的一端通过连接管路25连接到用户楼房20、另一端通过烟筒23连接的余热锅炉17连接到用户楼房20、其第三和第四端分别连接冷却塔18和水池19，所述余热锅炉17连接水池19，燃料罐21分别连接燃气轮机系统13、直燃机16和余热锅炉17。所述能源岛三联供模型2中置有八个可调阀门，其中燃气轮机燃料阀门25置于燃气轮机系统13和燃料罐9之间的管路上，直燃机补燃阀门26置于燃气轮机系统13和直燃机16之间的管路上，直燃机余热阀门27置于直燃机16和余热锅炉17之间的管路上，直燃机给水阀28置于直燃机16和水池19之间的管路上，用户常温水阀门29置于水池19和用户楼房20之间的管路上，余热锅炉给水阀30置于余热锅炉17和水池19之间的管路上，余热锅炉余热阀门31置于直燃机16和余热锅炉17之间的管路上，余热锅炉补燃阀32置于燃料罐9和余热锅炉17之间的管路上。所述能源岛三联供模型2中置有三个给水泵，其中直燃机回水泵33置于直燃机16和冷却塔18之间的管路上，直燃机给水泵34置于直燃机16和水池19之间的管路上，余热锅炉给水泵35置于余热锅炉17和水池19之间的管路上。本技术采用了模拟和数字仿真相结合的混合仿真技术，主要通过模拟计算加、减、微分、积分等和部分数字计算乘除法的方法，实现以微型燃气轮机为核心、同时配置余热锅炉和直燃机的热、电、冷三联供系统的稳态运行、动态过程、调节控制过程、手动控制和自动控制以及报警等功能。整个仿真实验系统包括硬件和软件两部分，硬件系统提供基本的模拟计算和设定、本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种能源岛仿真实验装置，其特征在于，它包括：主控柜（１）、能源岛三联供模型（２）、控制计算机（３）、分析仿真模块（４）和数据采集显示模块（５），其中电源系统（６）分别连接主控制柜（１）、能源岛三联供模型（２）和控制计算机（３），控制计算机（３）的一端通过主控柜（１）连接能源岛三联供模型（２）、另一端分别连接分析仿真模块（４）和数据采集显示模块（５）。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：崔国民，李美玲，王静，关欣，
申请(专利权)人：上海理工大学，
类型：实用新型
国别省市：31[中国|上海]