汽轮机作为火电厂中的核心设备,其控制性能关系到电能质量和电网安全。汽轮机的转速控制对维持电网频率稳定至关重要,这要求汽轮机能够在一个很小的范围内保持稳定的额定转速。随着科技的快速发展,汽轮机的控制技术不断进步,目前普遍采用数字电液控制系统(DEH)进行精确控制。DEH控制系统的性能直接关联到整个机组和电网的稳定运行以及供电品质。然而,实际生产中系统动态过程难以精确获得,因此本文提出一种基于Matlab和InTouch工控软件的DEH控制系统仿真方法,为系统动态过程的研究、故障分析、操作人员培训提供有效手段。
DEH控制系统由液压控制系统和电控系统两大部分组成。液压系统是调节的动力单元,负责驱动阀门,按照指令改变其开度。而电控部分则实现转速控制、功率控制、手/自动切换、汽轮机保护等功能,并形成阀门的指令信号。
文章的DEH控制系统建模仿真部分主要研究转速控制环节。通过建立DEH系统的运动方程并导出传递函数,即得到系统的数学模型。根据转速调节回路的简化框图,将实际测得的机组转速与设定转速进行比较,从而获得偏差信号。通过比例、积分处理后,得出调节阀开度的信号。该信号经过伺服放大器放大,转化为高压油压信号,通过电液伺服阀控制高压主汽阀油动机位移,进而调节主汽阀开度,控制蒸汽流量,使机组转速稳定。
在文中,作者详细描述了单机运行和并列运行时转子的动态特性,给出了转子时间常数和电机转子惯性环节的具体参数。同时,对蒸汽容积和油动机的动态特性也进行了数学建模,将它们视为惯性环节进行分析,并提供了近似的传递函数。测速、测功的反馈传递函数则通过PID控制器模型简化为一个一阶惯性环节,便于通过控制参数进行调整。
此外,仿真中使用的Matlab软件,尤其是其Simulink模块,为DEH控制系统提供了强大的建模仿真环境。利用Simulink进行系统动态特性的建模和仿真,可以直观地观察系统在不同工况下的动态响应。而InTouch工控软件则用来制作操作界面,使得DEH控制系统仿真的操作更加直观和便利。通过Matlab与InTouch的通信,可以模拟实际工作条件下的控制过程,从而对系统的动态过程进行研究。
为了确保仿真结果的准确性和可靠性,文章还提出了对汽轮机DEH控制系统仿真的验证方法,以及可能存在的限制和改进方向。通过这种方法开发的汽轮机DEH控制系统仿真试验机,不仅可以进行系统的抗扰性试验,重现系统故障以分析故障原因,还可以用于培训电厂操作人员,提高其操作水平。
本文提出的方法为汽轮机DEH控制系统的仿真提供了一套完整的解决方案,具有重要的实用价值和指导意义。通过Matlab和InTouch软件的结合使用,不仅实现了汽轮机控制系统的精确建模和仿真,还通过开发用户友好的界面,大大提高了仿真实验的便利性和可靠性。这对于推动电力行业的技术创新和操作人员的专业技能提升具有积极的影响。