便携式单抽汽蒸汽轮机模拟器的设计

摘要

伴随着单抽汽蒸汽轮机在供电供热和工业制造当中的广泛应用，其汽轮机控制器系统也快速发展起来，然而众多刚研发出来的汽轮机控制器系统在真实汽轮机上的调试试验一直都存在着很多问题，如试验不方便、存在经济浪费及具有危险性等。由于实际应用需要和现代电子技术的飞速发展，设计出能够代替真实汽轮机作为被控对象的汽轮机模拟器设备是非常必要的。汽轮机模拟器的研究在国外非常受重视，且发展迅速，而我国的汽轮机模拟器发展相对比较缓慢，难以和外国的先进的技术相提并论。
　　基于现代成熟的计算机和数字信号处理技术，本文针对工程需求的实际情况，设计了以数字信号处理器（DSP）为核心的、人机界面更友好的、灵活性更强的便携式单抽汽蒸汽轮机模拟器系统。
　　首先，基于单抽汽蒸汽轮机的基本结构和功能，本文确立了模拟器系统基本组成。然后通过对执行元件滑阀油动机和单抽汽蒸汽轮机工作原理的分析，采用机理建模的方法，对滑阀油动机和蒸汽轮机建立了动态数学模型，最终确立了系统的设计方案。
　　其次，设计采用模块化思想，搭建了以DSP为处理器核心、以FPGA为辅助控制器、以LabVIEW为人机界面开发工具的功能比较完善、可靠性比较高的便携式单抽汽蒸汽轮机模拟器系统。并且为系统设计了以太网通信接口以及RS232扩展通信接口，方便了系统的应用扩展。
　　最后，论文完成了模拟器系统各个模块的硬件平台设计及其软件实现，并设计出了灵活性好、实用性强、操作便捷的人机界面。并通过对高压阀调节阀门和抽汽阀阀门信号采集调试、模拟器转速输出调试、网口通讯功能调试和系统联调等，证明了便携式单抽汽蒸汽轮机模拟器系统具有较高的综合性能和实际应用价值。

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第1章 绪论

1.1 论文研究背景及意义

1.2 国内外发展现状

1.3 论文主要研究内容

第2章 模拟器系统的方案设计

2.1 便携式单抽汽蒸汽轮机模拟器总体结构和组成

2.2 模拟对象数学模型的建立

2.3 模拟器总体方案设计

2.4 本章小结

第3章 模拟器硬件电路设计

3.1 系统硬件总体结构框图

3.2 模拟器系统的核心处理器

3.3 模拟量输入输出硬件电路设计

3.4 开关量输入输出硬件电路设计

3.5 转速信号输出电路设计

3.6 通信电路设计

3.7 数据存储器设计

3.8 本章小结

第4章 模拟器的软件设计

4.1 系统软件开发环境

4.2 模拟器程序总体设计

4.3 任务调度程序设计

4.4 模拟器内部算法设计

4.5 本章小结

第5章 模拟器人机界面设计与系统调试

5.1 系统人机界面开发环境

5.2 模拟器人机界面设计

5.3 系统调试

5.4 本章小结

结论

参考文献

攻读硕士学位期间发表的论文和取得的科研成果

致谢

附录 电路板