汽輪發電機組甩負荷試驗
汽輪發電機組甩負荷試驗
成都泰斯特電子
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摘要:針對汽輪發電機組甩負荷試驗的要求，提出了包括前端調理到數據采集一套完整的測試方案。由於該方案的數采部分采用了多通道、並行采集技術，不僅可記錄整個汽輪機組甩負荷試驗的全過程，而且能正確反映相應安全控製機構的動作時間；同時它還可以作為發電機組日常的監測係統來使用。目前該方案已在某新建電廠甩負荷試驗得到了成功的驗證。
關鍵詞;汽輪機 發電機組甩負荷試驗 數據采集多通道 並行測試
一、引言
火力發電一般通過燃燒煤粉或其它燃料以產生蒸汽，進而推動汽輪機轉動來帶動發電機發電。汽輪機的轉速決定所發交流電的頻率f。因我國目前所用交流電頻率f為50Hz，即通常所說的工頻，所以要求在發電時，汽輪機轉速n（即發電機轉速）必須穩定在3000r/min左右；發電機所發電的功率，取決於汽輪機轉矩所做的功。為了使汽輪機轉速n穩定在一定的範圍內，就相應有一套行程閥、液(ye)壓(ya)控(kong)製(zhi)閥(fa)等(deng)組(zu)成(cheng)的(de)控(kong)製(zhi)係(xi)統(tong)來(lai)控(kong)製(zhi)汽(qi)輪(lun)機(ji)使(shi)其(qi)正(zheng)常(chang)運(yun)行(xing)。一(yi)旦(dan)控(kong)製(zhi)係(xi)統(tong)失(shi)靈(ling)，發(fa)電(dian)機(ji)組(zu)在(zai)突(tu)然(ran)卸(xie)負(fu)荷(he)時(shi)將(jiang)引(yin)起(qi)轉(zhuan)速(su)的(de)飛(fei)升(sheng)，嚴(yan)重(zhong)時(shi)會(hui)引(yin)發(fa)重(zhong)大(da)事(shi)故(gu)。因(yin)此(ci)，在(zai)一(yi)個(ge)新(xin)發(fa)電(dian)廠(chang)完(wan)工(gong)或(huo)原(yuan)有(you)電(dian)廠(chang)大(da)修(xiu)後(hou)，均(jun)應(ying)作(zuo)相(xiang)應(ying)的(de)甩(shuai)負(fu)荷(he)試(shi)驗(yan)，以(yi)驗(yan)證(zheng)控(kong)製(zhi)係(xi)統(tong)的(de)可(ke)靠(kao)性(xing)。
二、甩負荷試驗相關信號描述
在甩負荷試驗中，所關心的信號種類主要可分為：轉速（r/min）、壓力（Mp）（包括有油壓及蒸汽壓）、行程（mm）、流量（t/h）、溫度（℃），發電機功率（Kw）及電壓（Kv）等。這些物理量除了一路轉速為正弦波信號外，另外的信號均為電流或電壓信號。
以上信號中，傳感器輸出的是4-20mA電流的物理量分別有：一次、二次脈動油壓、潤滑油壓、調節油壓、主蒸汽壓力、調節級壓力、再熱蒸汽壓力，左、中、右側高壓油動機行程，主汽流量、給水流量，主汽溫度、再熱汽溫、高壓缸排汽溫度，高、中、低壓缸脹差等共22路；發電機功率對應輸出的是0-2.5mA的小電流；主汽溫度、再熱汽溫、高壓缸排汽溫度等輸出的是0~50mV的小電壓；從發電機A、B、C三段分別取出的電壓/電流即是三PT/CT，經一次側衰減後接入到測試係統的PT仍高達0-100V，而CT則高達0-50安匝。
針對上述信號特點，我們必須分別設計相應的前端調理；而根據正常甩負荷試驗要求，發電機組一般是從3000r/min過衝到3400r/min後，在控製係統的作用下以略低於3400r/min的轉速進入另一個穩定態，整個過程大約為3S左右，為了記錄控製機構相應動作的時序及溫度、壓力等信號，因而要求後端的數采係統為多路、並行采集。
三、總體測試方案
甩負荷試驗總體測試框圖如圖1所示，大體上分為傳感器、前端調理、並行數采三部分。
圖1甩負荷試驗總體測試框圖
對於轉速信號雖然隻有一路，但在甩負荷試驗中至關重要，因為轉速傳感器輸出的信號為正弦波，為此需對其進行隔離、整形，以輸出標準的TTL方波，並專門設計了一款計數卡來對它進行采集，它可以以等間隔的時間Δt，將記錄的轉速脈衝個數存儲在計數卡上的存儲器中，從而滿足甩負荷試驗的特殊要求。
對於4-20mA電流信號，我們在前端調理中用25Ω取樣後，然後用差分放大器放大10倍以轉化為0-5V電壓信號；對於0-2.5mA的小電流信號，其取樣電阻為20Ω，而差分放大器的放大倍數為100倍，從而保證對應的輸出電壓也為0-5V；至於三路0-50mV的小電壓信號，則隻需用放大倍數為100倍的差分放大器直接進行放大即可。對於三路從一次PT/CT過來的信號，市麵上有直接將其進一步降低的二次PT/CT產品，很容易將它們轉變為0-3.5V的電壓信號。
關於多路、並行采集，使用的是我公司非常成熟的TST3000係列的並行采集卡，總共使用了32路，最高采樣率為1MHz，A/D分辨率為12Bits，板上存儲深度可高達1M個樣點，實際使用時采樣率為25KHz、采樣長度設為128K即可，這樣就能記錄大約5S，完全滿足記錄時間大於3S的要求，因而用我公司性價更好的TST5000係列的並行采集器也是可行的。
四、結語
benwenjieshaodeqilunjishuaifuheshiyanceshixitong，muqianyizaimoudianchangchenggongdiwanchengleshuaifuheshiyan，congeryanzhenglebenfangandekexingxing。buguowomentongshiyeyaozhichudeshi，youyudianchangdegezhongganraojiaoduo，tebieshiqididianweiyoushijiugaodasanshiduofu，yinciruhezhengquechulixinhaojiediwentifeichangzhongyao，fouzekenenggenbencaibudaoxinhao，zheshiwomenzaixianchangtiaoshibukehuibidewenti。
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