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1、燃气轮机调速器伺服系统控制参数测试方法及其系统的制作方法燃气轮机调速器伺服系统控制参数测试方法及其系统的制作方法本发明公开了一种燃气轮机调速器伺服系统控制参数测试方法及其系统，主要是在控制逻辑中伺服系统输入环节增设试验功能模块，增加数据采模块来测试反映燃料阀位移的位移传感器信号(测试为并联方式，不影响原控制系统回路)。通过对试验功能模块和试验开关切换进行试验测试，对燃料阀位移信号进行测试与数据分析，可以获得精确的燃气轮机调速器伺服系统控制参数，提高了燃气轮机调速器仿真模型参数的准确性和模型验证的可靠性。应用本发明可全面、快速地完成燃气轮机调速器伺服系统控制参数的测定，实现燃气轮机调速器伺服系统
2、的入网检测、出厂验收检测、日常维护检测，确保其在电网中安全、可靠、稳定地运行，满足电网稳定计算分析需要。【专利说明】燃气轮机调速器伺服系统控制参数测试方法及其系统【技术领域】 0001本发明属于电网稳定性仿真建模分析领域，涉及燃气轮机调速器建模试验技术，尤其是一种燃气轮机调速器伺服系统控制参数测试方法及其系统。【背景技术】 0002燃气轮机发电机组参与电网频率调节响应速最快的机组，在维持电网稳定方面发挥了重要的作用。当电网频率变化时发电机组立刻通过燃气轮机调速器反向调节功率，达到稳定电网频率的目的。电网稳定性仿真计算需要精确的燃气轮机调速器仿真模型，而其模型和参数，必须通过试验进行测试、辩识和
3、验证。目前，燃气轮机发电机组调速器控制设备大多从国外进口，出于知识产权保护或防止控制参数随意更改，其调速器伺服系统设备往往封装，伺服系统输出信号无法进行测试或更改，更无法了解内部控制参数及其控制性能。同时，市场上调速器伺服系统设备种类多，产品的功能、性能参差不齐，其控制性能无法了解，因而有必要进行实测。 0003燃气轮机调速器伺服系统设备性能关系到机组参与电网一次频的性能，以及一次调频过程中电网的稳定性。为了确保电网频率稳定可靠，应依据燃气轮机参与电网调频的实际情况和相关技术要求开展燃气轮机调速器建模及其参数测试工作。【发明内容】 0004本发明要解决的技术问题是提供一种全面、快速、准确的燃气
4、轮机调速器伺服系统控制参数测试方法及其系统，实现燃气轮机调速器伺服系统控制参数的现场精确实测，满足电网稳定计算分析的需要。 0005为解决上述技术问题，本发明采用以下技术方案:燃气轮机调速器伺服系统控制参数测试系统，包括伺服系统设备、EH油泵和油动机、位移传感器、数据采集模块、试验功能模块和试验开关，在伺服系统输入环节增设试验功能模块，并增加与燃料阀行程位移传感器并联的数据采集模块，试验功能模块与伺服系统之间由试验开关连接控制；试验功能模块设有全开全关功能模块和阶跃功能模块。 0006试验功能模块的指令为瞬间阶跃突变指令，直接加到伺服系统，中间无延时和速率限制，伺服系统直接通过油动机驱动燃气轮
5、机燃料阀，使燃气轮机燃料阀同步同量运动。 0007全开全关功能模块具有全开档和全关档，全开档指令使燃气轮机燃料阀快速全开，全关档指令使燃气轮机燃料阀快速全关；阶跃功能模块设有中间位档、正阶跃档、负阶跃档，均为可调。 0008阶跃功能模块的中间位档设为50 %或60 %，指令使燃气轮机燃料阀动作至全行程的中间位，指燃料阀开到50%或60%全行程；正阶跃档设为+10%或+5%，指燃气轮机燃料阀动作量突开10%或5%全行程；负阶跃档设为-5%或-10%，指燃气轮机燃料阀动作量突关5%或10%全行程。 0009使用上述系统的燃气轮机调速器伺服系统控制参数测试方法，在控制逻辑中伺服系统输入环节增设试验功
6、能模块，增加数据采模块来测试反映燃料阀位移的位移传感器信号。 0010上述燃气轮机调速器伺服系统控制参数测试方法，包括以下步骤: 0011a、机组停机非并网状态，调速器具备开机启动运行条件；通过启动EH油泵实现燃气轮机调速器伺服系统对燃料阀油动机的控制，驱动燃料阀的油动机接受控制指令，按指令正常动作； 0012b、启动数据采集模块，将试验开关切换至试验功能模块，试验功能模块选择全开全关功能模块的全关档使燃料阀处于全关状态，燃料阀全关后选择全开全关功能模块的全开档指令使燃料阀快速全开；稳定后选择全开全关功能模块的全关档指令使燃料阀快速全关；停止采集信号；保持全开全关功能模块处于全关档；燃料阀全开
7、、全关测试过程结束，停止数据采集模块； 0013C、再启动数据采集模块，切换试验开关至试验功能模块，试验功能模块选择阶跃功能模块的中间位档指令使燃料控制至50%全行程位置；阶跃功能模块选择正阶跃档突变指令+10%，燃料阀突开10%的全行程量；稳定后阶跃功能模选择中间位档，使燃料控制至50%全行程位置；稳定后阶跃功能模块选择负阶跃档突变指令-10%，使燃料阀突关10%的全行程量；稳定后切换开关选择全开全关功能模块，因全开全关功能模块处于全关档使燃料阀快速全关；燃料阀阶跃测试过程结束，停止数据采集模块； 0014d、停止油泵，将试验开关切换至燃料阀指令，恢复系统至正常运行状态；整个试验测试过程结束
8、。 0015上述燃气轮机调速器伺服系统控制参数测试方法，还包括以下步骤: 0016e、通过燃料阀全开、全关过程数据采集模块记录到的录波曲线各时刻的燃料阀位移数据，计算驱动燃料阀油动机的开启时间常数To和关闭时间常数Tc ； 0017f、通过数据采集模块对阶跃功能模块试验过程中测试燃料阀油动机动作过程数据，以及燃料阀油动机的开启时间常数和关闭时间常数，基于matlab建立仿真模型，并采用最小二乘法拟合，获得燃气轮机伺服系统控制参数。 0018针对目前燃气轮机调速器伺服系统控制参数缺乏有效测试技术的问题，发明人设计了一整套完善的测试系统，并据此建立了相应的测试方法，主要是在控制逻辑中伺服系统输入环
9、节增设试验功能模块，增加数据采模块来测试反映燃料阀位移的位移传感器信号，由于数据采模块对燃料阀行程位移传感器信号的测试为并联方式，不影响原控制系统回路。EH油泵硬件设备启动、调速器具备开机启动运行是进行测试的前提条件。按照本发明，通过对试验功能模块和试验开关切换进行试验测试，对燃料阀位移信号进行测试与数据分析，可以获得精确的燃气轮机调速器伺服系统控制参数，提高了燃气轮机调速器仿真模型参数的准确性和模型验证的可靠性。本发明解决了在燃气轮机调速器伺服系统输出环节无法直接测取信号来获取伺服系统控制参数问题，应用本发明可全面、快速地完成燃气轮机调速器伺服系统控制参数的测定，实现燃气轮机调速器伺服系统的
10、入网检测、出厂验收检测、日常维护检测，确保其在电网中安全、可靠、稳定地运行，满足电网稳定计算分析需要。【专利附图】【附图说明】 0019图1是正常燃料阀指令通过伺服系统控制燃气轮机燃料阀的工作原理示意图。 0020图2是应用本发明进行伺服系统控制参数测试的工作原理示意图。 0021图3是本发明燃气轮机调速器伺服系统控制参数测试系统中试验功能模块示意图，图中:1全开全关功能模块，2阶跃功能模块。 0022图4是应用本发明进行燃料阀全关过程测试的试验录波曲线，图中:1燃料阀位移信号，2燃料阀指令。 0023图5是应用本发明进行燃料阀全开过程测试的试验录波曲线，图中:1燃料阀位移信号，2燃料阀指令。
11、 0024图6是应用本发明通过获得的油动机关闭时间常数Tc和开启时间常数To建立的matlab仿真模型。 0025图7是燃料阀正阶跃(+10%突变阶跃)matlab仿真模型计算结果与燃料阀实测数据的拟合对比曲线(从50%阶跃至60%)，图中:1燃料阀仿真开度，2燃料阀实测开度。 0026图8是燃料阀负阶跃(-10%突变阶跃)matlab仿真模型计算结果与燃料阀实测数据的拟合对比曲线(从50%阶跃至40%)，图中:1燃料阀仿真开度，2燃料阀实测开度。 0027图9是应用本发明实测获得的伺服系统控制参数进行发电机组一次调频试验(正频差+lOr/min)的仿真与实测负荷对比曲线，图中:1实际曲线，2
12、仿真曲线。 0028图10是应用本发明实测获得的伺服系统控制参数进行发电机组一次调频试验(负频差-lOr/min)的仿真与实测负荷对比曲线，图中:1实际曲线，2仿真曲线。【具体实施方式】 0029图1显示了正常燃料阀指令通过伺服系统控制燃气轮机燃料阀的工作原理。 0030图2显示了本发明燃气轮机调速器伺服系统控制参数测试方法及其系统的工作原理，同样包括伺服系统设备(软件模块或卡件)、EH油泵和油动机、位移传感器(LVDT)，但通过电厂分散控制系统(如德国西门子DCS控制系统)逻辑控制组态在伺服系统输入环节增设试验功能模块，并增加与燃料阀行程位移传感器并联的数据采集模块(对燃料阀行程位移传感器信
13、号的测试为并联方式，不影响原控制系统回路)，试验功能模块与伺服系统之间由试验开关连接控制；试验功能模块设有全开全关功能模块和阶跃功能模块(如图 3)。试验功能模块的指令为瞬间阶跃突变指令，直接加到伺服系统，中间无延时和速率限制，伺服系统直接通过油动机驱动燃气轮机燃料阀，使燃气轮机燃料阀同步同量运动。 0031其中，全开全关功能模块具有全开档和全关档，全开档指令使燃气轮机燃料阀快速全开，全关档指令使燃气轮机燃料阀快速全关；阶跃功能模块设有中间位档、正阶跃档、负阶跃档，均为可调。 0032阶跃功能模块的中间位档可设为50%或60%，指令使燃气轮机燃料阀动作至全行程的中间位，指燃料阀开到50%或60
14、%全行程；正阶跃档可设为+10%或+5%，指燃气轮机燃料阀动作量突开10%或5%全行程；负阶跃档可设为-5%或-10%，指燃气轮机燃料阀动作量突关5%或10%全行程。 0033试验功能模块通过切换开关选择全开全关功能模块或阶跃功能模块功能，全开全关模块通过开关I完成燃料阀全开和全关过程试验；阶跃功能模块通过开关2完成燃料阀正阶跃和负阶跃过程试验。EH油泵启动且调速器具备开机运行条件是满足试验测试前提。 0034使用上述系统进行燃气轮机调速器伺服系统控制参数测试包括以下步骤: 0035a、机组停机非并网状态，调速器具备开机启动运行条件；通过启动EH油泵实现燃气轮机调速器伺服系统对燃料阀油动机的控
15、制，驱动燃料阀的油动机接受控制指令，按指令正常动作； 0036b、启动数据采集模块(信号采集系统，如尼高利高速采集仪)，将试验开关切换至试验功能模块，试验功能模块选择全开全关功能模块的全关档使燃料阀处于全关状态，燃料阀全关后选择全开全关功能模块的全开档指令使燃料阀快速全开(全开过程录波曲线如图4);稳定后选择全开全关功能模块的全关档指令使燃料阀快速全关(全关过程录波曲线如图5);停止采集信号；保持全开全关功能模块处于全关档；燃料阀全开、全关测试过程结束，停止数据采集模块； 0037C、再启动数据采集模块采集燃料阀位移信号，切换试验开关至试验功能模块，试验功能模块选择阶跃功能模块的中间位档指令使燃料控制至50%全行程位置；阶跃功能模块选择正阶跃档(突变指令+10% )，燃料阀突开10%的全行程量(全过程录波曲线如图7);稳定后阶跃功能模选择中间位档，使燃料控制至50%全行程位置；稳定后阶跃功能模块选择负阶跃档(突变指令_10%)，使燃料阀突关10%的全行程量(全过程录波曲线如图8);稳定后切换开关选择全开全关功能模块，因全开全关功能模块处于全关档使燃料阀快速全关；燃料阀阶跃测试过程结束，停止数据采集模块； 0038d、停止油泵，将试验开关切换至燃料阀指令，恢复系统至正常运行状态；整个试验测试过程结束。 0039e、通过燃料阀全开、全关过程数据采集模块记
