油动机快关外部缓冲性能及实验台设计研究

摘要

汽轮机是把蒸汽的热能转化为旋转机械的动能,进而驱动发电机进行发电的大型设备。由于电网的复杂性和动态性能,对汽轮机的安全性提出很高的要求,所以,为了保证汽轮机能够持续安全稳定地运行,必须使用汽轮机控制系统。目前,在汽轮机调节控制领域越来越多使用汽轮机数字电液控制系统(DEH)。DEH系统是由液压系统和机电控制系统组成,而DEH系统的执行构件正是油动机,由此可见,油动机的性能对DEH系统的准确性、灵敏性和快速性具有重要影响,尤其是为了保证汽轮机良好的甩负荷动态性能,更是要求在必要时刻油动机能够快速带动阀门关闭。
　　基于此,目前油动机结构设计中,越来越多使用单侧油动机,即阀门关闭时依靠巨大的弹簧力实现。由于油动机系统是典型的液压缸系统,在巨大的弹簧力作用下,油动机活塞将快速回零,若无任何缓冲装置,阀门将对门壁产生撞击,轻则损坏阀门和装备,重则导致安全事故。所以,油动机关闭的安全性是另一个需要解决的问题,这就要求设计油动机时必须要设计缓冲结构来保证阀门安全关闭。为了解决这个矛盾,最好的方法是研究和设计油动机的快关缓冲性能,找出各个设计参数对油动机缓冲性能的影响,从而设计出最优的油动机缓冲结构。
　　基于目前液压缓冲装置的一般设计和现有油动机的缓冲结构设计,本文将着重研究外部缓冲结构的油动机,这种外部缓冲结构因为更加安全可靠和更好的缓冲能力,广泛应用在核电机组汽轮机系统中。本研究建立此种油动机单级缓冲和多级缓冲的数学模型,得出油动机结构参数和环境参数对油动机快关缓冲性能的影响。进而设计相应的油动机实验平台,对油动机的快关参数,如延迟时间、关闭时间、终端速度、缓冲腔压力等一系列参数进行测量。通过改变不同的参数值,来研究不同参数对油动机快关缓冲的实际影响,并和仿真分析结果进行比较,验证模型分析的合理性和可行性。验证了模型的正确性后,通过模型分析可以得到其他结构参数和环境参数对油动机快关缓冲性能的影响,这些结论可以为此种类型油动机的结构设计、元器件选型和现场工况控制等提供理论依据和数据支持。

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第一章 绪论

1.1 课题的背景和意义

1.2 汽轮机调节系统和执行部件油动机的概述

1.3 液压缓冲装置

1.4 本文的主要内容和结构安排

第二章 油动机外部缓冲数学建模和仿真分析

2.1 引言

2.2 油动机外部缓冲机理分析

2.3 油动机快关缓冲系统的数学建模

2.4 油动机快关缓冲过程仿真分析

2.5 本章总结

第三章 油动机快关外部缓冲性能的实验研究

3.1 引言

3.2 单侧油动机缓冲实验目的与工作原理

3.3 实验台硬件系统和实验流程设计

3.4 实验结果和仿真结果的对比分析

3.5 本章总结

第四章 油动机测控系统软件设计

4.1 引言

4.2 基于labview油动机测试软件概述

4.3油动机性能测控系统软件架构设计

4.4 油动机测控系统数据处理

4.4 本章总结

第五章 全文总结及展望

5.1 全文总结

5.2 全文展望

参考文献

致谢

攻读硕士学位期间发表的论文及项目经历