汽轮机监测保护装置测试系统的研究与设计

摘要

汽轮机作为火力发电厂重要的大型旋转机械，处于生产环节中的关键地位，对其安全性和可靠性有很高的要求。为了保障汽轮机组的正常运行，汽轮机监测保护装置(TSI， Turbine Supervisory Instrumentation)在机组的保护中正在被越来越广泛的使用，由此可见，监测保护装置是否可靠在很大程度上也决定了汽轮机组的运行情况。目前汽轮机监测保护装置卡件的定期校验需要拆解送到实验室来进行，并且还必须使用特定厂家的设备，这就造成了汽轮机组停机时间的延长，影响了电厂的正常运行时间。济南大学计算机应用研究所与山东鲁能控制工程有限公司联合研发了汽轮机轴系预测维修装置，可以对全面了解汽轮机的运行状态，这套装置采集的信号来源于TSI。在此装置的基础上，通过增加相应的硬件，对软件进行再开发。在保持汽轮机轴系预测维修装置原功能的基础上，设计开发了具有可视化界面的、可以现场检测汽轮机监测保护装置卡件的汽轮机监测保护装置测试系统。
　　 论文首先介绍了汽轮机轴系预测维修装置的相关内容，通过深入研究，分析汽轮发电机轴系传感器信号的特点及信号的采集、分析方法，总结出汽轮机监测保护装置测试系统对汽轮机轴系各信号的需求，并给出了对测试系统需求信号的模拟实现方法。在此基础上，设计出系统的总体结构，搭建了一个数字化的汽轮机监测保护装置测试系统的硬件平台。
　　 系统的软件框架采用了模块化的设计方法，即先设计系统，再划分任务模块，编写任务流程图，直至最终的编程实现。系统软件的具体实现包括上位机和下位机两个部分。上位机软件提供了可视化的人机界面，用于完成测试所需信号的编辑和预分析、信号的发送和接收、测试数据的存储功能，信号预分析采用了FFT算法。下位机软件根据上位机编辑产生的最终测试信号数据驱动相关硬件电路产生振动、转速、位移等测试信号。针对上下位机之间的通讯需求，设计了相应的通讯协议，并采用WinsockAPI和Packet Driver编程接口进行了实现。
　　 本系统的各项功能已基本完成，可以完成对汽轮机监测保护装置卡件的测试，有较高的实用价值。