水轮机模型试验台自动化试验系统研制

论文摘要

水能作为一种可再生的清洁能源,一直受到人们的广泛关注。水轮机作为将水能转化为电能的机械,其效率的高低直接决定着水电站对水能资源的利用率,而水轮机的运行稳定性也直接关系到水电站的长期安全稳定运行,因此,水轮机的水力效率与稳定性成为评价水轮机性能优劣的重要指标。原型水轮机的各项水力性能指标是通过将其缩比模型安装在水力机械模型试验台上进行模型试验测量,然后经过相似换算推知,由此可见,水轮机模型试验台在水轮机的研究领域扮演着至关重要的角色。水轮机模型试验台通常由管路封闭式循环水力系统,数据采集系统以及电气控制系统三部分构成。其中电气控制系统通过对水泵电机,测功电机转速以及相应的管路阀门控制实现对模型试验所需工况的调节;数据采集系统对工况稳定的模型水轮机各参数进行测量记录及分析。首先深入介绍了水轮机模型试验需求及原理,并对模型水轮机各项试验所需测量基本参数的测量方法及精度要求进行了详细分析,针对这些需求对水轮机模型试验台的电气控制系统以及数据采集系统进行硬件选型与软件设计,研制了全新的水轮机模型试验台自动化试验系统。系统采用的NI Lab VIEW DCS工具包对电气控制系统的控制界面进行设计,采用PLC编程软件STEP7进行后台控制程序,实现水泵电机,测功电机的调速控制以及对管路各阀门及其他相关电气设备的控制;数据采集系统的硬件平台采用基于NI PXI总线的数据采集系统板卡及c DAQ现地数据采集单元进行搭建,采用NI Lab VIEW图像化软件进行数据采集与分析软件的开发,实现水轮机模型试验所需参数的采集、计算、分析与存储。在实现电气PLC控制和数据采集两套系统基础上,利用软、硬件接口技术将原本分立的两套系统有机的集成为一体,实现模型水轮机效率试验及压力脉动试验的工况自动调节与数据采集,实现试验的自动化操作。通过实测数据误差分析的结果表明自动试验系统的精度满足IEC 60193:1999规程要求,经比对,在自动化操作与手动控制条件下,国内某电站模型验收试验结果一致。水轮机模型试验台自动化试验系统的研制,在保留了原有传统手动试验功能的同时,将原本分立的两套系统有机的集成为一体,实现了自动试验的功能,为将水轮机模型试验模式从“多人执行”到“少人值守”的进程转化,起到了积极的推进作用。

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文章来源

类型: 硕士论文

作者: 葛睿萱

导师: 强盛

关键词: 水轮机,模型试验台,效率试验,压力脉动,自动化试验

来源: 哈尔滨工业大学

年度: 2019

分类: 基础科学,工程科技Ⅱ辑

专业: 地球物理学,水利水电工程

单位: 哈尔滨工业大学

分类号: TV136.1

DOI: 10.27061/d.cnki.ghgdu.2019.005390

总页数: 78

文件大小: 2920k

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