[發(fā)明專利]一種蒸汽發(fā)電機(jī)控制器

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201410331027.9
• 申請日: 2014-07-12
• 公開（公告）號: CN104199317B
• 公開（公告）日: 2016-11-09
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 肖艷軍;李永聰;姜云峰;張賀
• 申請（專利權(quán)）人: 河北工業(yè)大學(xué)
• 主分類號: G05B19/04
• 分類號: G05B19/04
• 代理公司: 天津翰林知識產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 12210
• 代理人: 李濟(jì)群

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及蒸汽發(fā)電控制技術(shù)領(lǐng)域，具體為一種蒸汽發(fā)電機(jī)控制器。

背景技術(shù)

在蒸汽發(fā)電過程中，因蒸汽流量、溫度等參數(shù)常常不穩(wěn)定、變化幅度大，加之負(fù)載設(shè)備的啟、停等操作會引起起電機(jī)輸出端的功率變化，加大了輸出電能質(zhì)量控制的難度。上述任何一種因素的變化都會造成發(fā)電機(jī)輸出電能不穩(wěn)定，實(shí)際中通常是兩個(gè)或更多因素同時(shí)變化并相互作用，繼而使得發(fā)電機(jī)輸出電能更加不穩(wěn)定。針對這種情況，現(xiàn)有的解決方法是：通過檢測發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)速并控制蒸汽流量調(diào)節(jié)閥的開度，以此構(gòu)成閉環(huán)調(diào)節(jié)回路，從而達(dá)到穩(wěn)定輸出電能目的。

但實(shí)際使用中發(fā)現(xiàn)這種發(fā)電設(shè)備控制器存在以下缺點(diǎn)：

(1)熱能轉(zhuǎn)換效率低。主要原因在于上述控制器采用單一變量控制結(jié)構(gòu)，例如：通過定時(shí)采樣檢測發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)速，利用PID等調(diào)節(jié)算法，來調(diào)節(jié)蒸汽流量調(diào)節(jié)閥的開度，進(jìn)而控制進(jìn)入蒸汽動力機(jī)的氣體流量。然而蒸汽所蘊(yùn)含的內(nèi)能不僅僅與流量相關(guān)，還與溫度、壓力等參數(shù)相關(guān)，因此單一變量調(diào)節(jié)方法，不能更好地將蒸汽內(nèi)能轉(zhuǎn)換成電能，因而導(dǎo)致其熱能轉(zhuǎn)換效率低下。

(2)操作不便。主要表現(xiàn)在這種控制器在調(diào)試完成后程序中的各種控制參數(shù)相對固化，一旦蒸汽特性波動超出原先預(yù)設(shè)定的范圍，由操作工人重新修改或調(diào)試的難度大，通常只能由專業(yè)人員進(jìn)行現(xiàn)場調(diào)試；個(gè)別控制器會設(shè)計(jì)操作按鍵，但因其缺乏相關(guān)的交互手段，使得非專業(yè)人員在修正控制參數(shù)時(shí)，無法準(zhǔn)確預(yù)測該參數(shù)修改而改變的控制效果，達(dá)不到理想的控制目的，更甚者會造成設(shè)備無法正常工作或引起事故。

(3)管理不便。主要表現(xiàn)在:這種控制器主要針對單臺發(fā)電機(jī)組,而單獨(dú)工作具有孤立性，因此真正意義上的無人值守是不易實(shí)現(xiàn)的，一旦出現(xiàn)故障，即便控制器本身有自我保護(hù)功能，但由于其工作狀態(tài)無法被其它設(shè)備或者監(jiān)控室了解，因此會對與其相關(guān)的設(shè)備造成不可估計(jì)的損害，這點(diǎn)尤其體現(xiàn)不能斷電的負(fù)載設(shè)備上，以及使用該機(jī)組對管道蒸汽降壓的涉及以蒸汽為工作介質(zhì)的相關(guān)生產(chǎn)過程或設(shè)備上。

(4)維護(hù)不便。主要表現(xiàn)在由于這種控制器在設(shè)計(jì)時(shí)便針對固定的控制對象，可能在某些功能上會留出富余的控制輸入輸出點(diǎn)，但其預(yù)留功能點(diǎn)也具有針對性，因此不便于后續(xù)為增強(qiáng)輸出電能質(zhì)量而新增或者改變的一些儀器儀表或執(zhí)行機(jī)構(gòu)等設(shè)備，從而無法滿足對后續(xù)功能改進(jìn)和優(yōu)化的需要；另一方面，若采用嵌入式系統(tǒng)作控制器會因器件固化在電路板上，使得出現(xiàn)電路故障時(shí)，不利于快速檢修，對工廠的生產(chǎn)造成影響。

(5)不利于工廠未來的智能化升級。由于這種控制器不能向中央控制系統(tǒng)發(fā)送狀態(tài)信息參數(shù)，也無法接受中央控制系統(tǒng)發(fā)送的控制指令，這種功能上的上下“政令”不通，必將成為未來工廠智能化升級的障礙，造成經(jīng)濟(jì)上的損失。

發(fā)明內(nèi)容

針對現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明擬解決的技術(shù)問題是：提供一種蒸汽發(fā)電機(jī)控制器。該控制器以一種嵌入式控制系統(tǒng)作為核心，能監(jiān)控發(fā)電機(jī)的工作狀況并進(jìn)行智能調(diào)控，操作方便，控制簡單，易于推廣應(yīng)用。

本發(fā)明解決所述技術(shù)問題的技術(shù)方案是：設(shè)計(jì)一種蒸汽發(fā)電機(jī)控制器。該控制器用于對蒸汽動力機(jī)、增速機(jī)構(gòu)和發(fā)電機(jī)進(jìn)行調(diào)控，包括微處理器和電源模塊，還包括編碼器、流量調(diào)節(jié)閥、監(jiān)測儀、溫度傳感器、濕度傳感器、油泵、電機(jī)、控制面板、風(fēng)扇、散熱管和油箱；所述增速機(jī)構(gòu)安裝在蒸汽動力機(jī)與發(fā)電機(jī)之間；

所述微處理器為整個(gè)控制器的核心部件，分別與電源模塊、編碼器、流量調(diào)節(jié)閥、監(jiān)測儀、溫度傳感器、濕度傳感器、電機(jī)、控制面板、風(fēng)扇電連接；

所述微處理器包括單片機(jī)、通訊總線模塊、模擬量處理模塊、普通I/O接口及高速I/O接口；所述通訊總線模塊、模擬量處理模塊、普通I/O接口及高速I/O接口分別與單片機(jī)的引腳電連接；所述單片機(jī)通過內(nèi)部編程設(shè)定，將單片機(jī)的各個(gè)引腳重新規(guī)劃定義，使之與通訊總線模塊、模擬量處理模塊、普通I/O接口及高速I/O接口匹配；

所述通訊總線模塊是微處理器與外部進(jìn)行數(shù)據(jù)交換的通道，包含3種通訊接口，具體為RS232、RS485和CAN總線接口；其中RS232接口與控制面板的觸控屏電連接，RS485接口與監(jiān)測儀電連接，CAN總線與工廠現(xiàn)場CAN總線電連接；

所述模擬量處理模塊包括1號模擬輸入、2號模擬輸入和模擬輸出，其中1號模擬輸入和2號模擬輸入均為4路12bit、最高響應(yīng)采樣頻率為100Ksps的ADC轉(zhuǎn)換通道，模擬輸出為2路12bit的DAC模擬輸出轉(zhuǎn)換通道；所述1號模擬輸入的通道分別與溫度傳感器、濕度傳感器連接電連接；模擬輸出的一路通道與流量調(diào)節(jié)閥電連接；