一種燃機控制系統測試裝置及方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及自動控制技術領域，具體涉及一種燃機控制系統測試裝置及方法。
【背景技術】
[0002]隨著燃氣輪機(簡稱燃機)不斷提高的性能指標，為滿足燃機控制系統的穩定性和可靠性，則燃機控制系統的燃機控制的準確度和算法的復雜度也成倍的增長，這就對燃機控制系統設計提出了更高的要求。直接在燃機上運行燃機控制系統是驗證燃機控制系統性能的最好方式，但純物理的試驗不僅成本高，而且由于試驗一般會采用極限工況，故而風險也較大，復雜程度也偏高。于是，作為聯合循環電站動力來源的燃機，在投入實際工業使用前都會經歷大量的仿真試驗、性能測試等環節用以提高燃機的工作穩定性和可靠性。世界上主要的燃機供貨商都建立了針對旗下燃機機型的燃機控制系統的測試裝置，并設計了測試方法。主要的技術方案有以下5種:
[0003]1、純數字測試，驗證控制邏輯、優化控制算法，采用正向編程的方式對燃機順控、停機控制和報警、遮斷等信號進行測試。
[0004]2、針對特有的設計結構或技術，設計可以測試燃機控制系統性能的方案，如通用電氣公司GE利用不銹鋼冷卻空氣回路模擬燃機的“H”級冷卻技術。
[0005]3、信號調理箱，對燃機控制系統測試中的信號進行模擬，結構如圖1。信號調理箱用來對傳感器信號進行模擬，其工作原理是:(I)控制器發出控制指令，執行機構動作；(2)傳感器將執行機構動作信息以模擬量的方式傳遞給信號調理箱；(3)信號調理箱將模擬量轉化為數字信息并傳遞給燃機模型；(4)燃機模型經過計算將該時刻燃機狀態發送給信號調理箱；(5)信號調理箱將狀態信息轉化為模擬量并反饋回控制器，實現閉環。
[0006]4、根據物理過程模擬，通過測量具有類似物理過程的裝置的物理特性，來近似的模擬燃機運行過程。比如，機械式離心調速器的工作原理是:隨著轉子轉速的變化，離心飛錘遠離或靠近中心運動，其帶動的連桿將做直線上的往復運動，該直線位移量可等比例看作燃料流量的變化。有些研宄所采用機械式離心調速器模擬燃機轉子轉速與燃料流量變化的對應關系，并利用此關系來驗證燃機控制系統控制邏輯、優化控制算法。
[0007]5、半物理測試，半物理測試的“半物理”是指:在整個燃機控制系統中只有控制對象是燃機模型，其余設備均與真實燃氣輪發電機組相同，即當去掉燃機模型而接入真實燃機時，整個半物理測試仍可以正常進行。半物理測試的設備越接近電廠實際情況，其測試效果越好。
[0008]燃機設計目的是一個成熟的工業產品，將為電廠發電機組提供動力。燃機控制系統若采用純數字的測試方式，雖然可以低成本、零風險的驗證控制邏輯和算法，但對于實際的1接口、傳感器噪聲和執行機構滯后等情況缺乏考慮，將嚴重影響控制系統的研發質量；若采用半物理的測試方式，雖然可以最大限度的貼合電廠實際，但成本較高，需要大量人力、物力以及場地的投入；若采用信號調理的測試方式，可模擬真實的傳感器信號類型給控制器，以及將傳感器采集的信號轉化為模型可識別的信息，但無法模擬燃機的主要執行機構一一閥門的特性，而閥門特性是影響控制系統性能的主要因素之一。若采用類似物理過程的方式測試，雖然物理過程相似，但實際的測量參數可能會出現固有的偏差，并且由于設計結構等原因，其比例關系不易建立，最終影響測量的性能分析。
【發明內容】
[0009]本發明所要解決的技術問題是如何控制燃機控制系統測試的成本和風險，并且較真實的反映燃機各工況、運行中的參數變化的問題。
[0010]為此目的，第一方面，本發明提出一種燃機控制系統測試裝置，所述裝置包括:控制器、執行模塊、1接口及轉速模塊；
[0011]所述控制器，用于在接收到上位機發送的啟動信號之后，將第一控制信號發送到所述執行模塊；以及
[0012]接收所述轉速模塊發送的轉速反饋信號，比較所述轉速反饋信號是否與預設轉速信號相同，若不相同，則向所述執行模塊發送第二控制信號，以再次接收所述轉速模塊發送的轉速反饋信號并重復與預設轉速信號的比較過程；否則，停止向所述執行模塊發送第二控制信號；
[0013]所述執行模塊，用于根據所述控制器發送的第一控制信號或第二控制信號，按照預設執行動作，得到執行信號并將所述執行信號發送到所述1接口；
[0014]所述1接口，用于根據所述執行模塊發送的執行信號，按照預設轉換規則，將所述執行信號轉換為第三控制信號，并將所述第三控制信號發送到預設燃機模型，以使所述燃機模型根據所述第三控制信號，得到燃機轉速數字信號；以及
[0015]接收所述預設燃機模型發送的燃機轉速數字信號，將所述燃機轉速數字信號轉換為燃機轉速模擬信號并將所述燃機轉速模擬信號發送到所述轉速模塊；
[0016]所述轉速模塊，用于根據所述1接口發送的燃機轉速模擬信號，得到轉速反饋信號，并將所述轉速反饋信號發送到所述控制器。
[0017]可選的，所述執行模塊包括:執行機構和傳感器；
[0018]所述執行機構，用于根據所述控制器發送的第一控制信號或第二控制信號，按照預設執行動作，得到執行信號；
[0019]所述傳感器，用于采集執行信號，并將所述執行信號發送到所述1接口。
[0020]可選的，所述執行機構為閥門。
[0021]可選的，所述執行機構為滑臺機構；
[0022]相應地，所述執行信號為位移信號；所述傳感器為位移傳感器。
[0023]可選的，所述轉速模塊包括:變頻器、伺服電機以及旋轉變壓器；
[0024]所述變頻器，用于根據所述1接口發送的燃機轉速模擬信號調整所述伺服電機的轉速，以使所述伺服電機的轉速達到燃機轉速；
[0025]所述旋轉變壓器，用于采集伺服電機轉速信號，并將所述伺服電機轉速信號作為轉速反饋信號發送到所述控制器。
[0026]可選的，所述伺服電機為連接有可調負載的伺服電機。
[0027]第二方面，本發明還提出一種基于上述裝置的燃機控制系統測試方法，所述方法包括:
[0028]控制器在接收到上位機發送的啟動信號之后，將第一控制信號發送到執行模塊；
[0029]所述執行模塊根據所述控制器發送的第一控制信號，按照預設執行動作，得到執行信號并將所述執行信號發送到1接口；
[0030]所述1接口根據所述執行模塊發送的執行信號，按照預設轉換規則，將所述執行信號轉換為第三控制信號，并將所述第三控制信號發送到預設燃機模型，以使所述燃機模型根據所述第三控制信號，得到燃機轉速數字信號；
[0031]所述1接口接收所述燃機模型發送的燃機轉速數字信號，將所述燃機轉速數字信號轉換為燃機轉速模擬信號并將所述燃機轉速模擬信號發送到轉速模塊；
[0032]所述轉速模塊根據所述1接口發送的燃機轉速模擬信號，得到轉速反饋信號，并將所述轉速反饋信號發送到所述控制器；
[0033]所述控制器接收所述轉速模塊發送的轉速反饋信號，比較所述轉速反饋信號是否與預設轉速信號相同，若不相同，則向所述執行模塊發送第二控制信號，以再次接收所述轉速模塊發送的轉速反饋信號并重復與預設轉速信號的比較過程