水轮发电机空气冷却器温度调控系统改造设计

发布时间：2017-05-01 09:08

  本文关键词：水轮发电机空气冷却器温度调控系统改造设计，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：随着水电机组所带负荷的不同,水轮发电机风洞内温度也会不同。尤其在水电厂汛期大发电期间,水电机组经常处于超负荷运行状态,此时水轮发电机定子、转子等部件的发热量会超过机组额定运行时的发热量,导致水轮发电机风洞内温度升高。因此,空气冷却器的冷却水流量应该跟随发电机组所带负荷进行自动调节,以保证在各种负荷工况下,水轮发电机各部件运行温度均在允许范围内。空冷式水轮发电机空气冷却器温度调控系统包括温度采集和冷却水量调节两大部分。目前,多数水轮发电机空气冷却器的测温元件仍然采用传统的热电阻,这种测温元件的缺点在于模拟量信号在传送过程中易受外界干扰,致使温度检测结果不准确,影响对空气冷却器出口空气温度的控制效果。另外,调节冷却水流量依旧采用手动方式,由于温度调节具有滞后性,且空气冷却器彼此之间相互影响,导致运行人员手动调节工作量大,调节时间长,对机组的稳定运行具有一定的影响。因此,本文对水轮发电机空气冷却器的温度调控系统进行改造设计。本文设计的温度调控系统采用DS18B20检测空气冷却器出口空气温度,利用数字量信号代替模拟量信号进行传输,增强信号在传输过程中的抗干扰能力,取消模拟量信号到数字量信号的二次转换,这样不仅使采集的温度值更加准确,也促进了水电厂的数字化建设。温度调控系统的执行机构采用电动调节阀,实现空气冷却器对出口空气温度的自动调节。控制器采用自校正控制策略进行优化,实现温度的自整定,使得温度调控系统的性能更加优良。通过实验室试验结果表明:基于自校正控制策略的控制器能够实现在温度明显变化时,自动调整电动调节阀开度,保证了空气冷却器出口空气的温度在规定范围内,达到了系统改造设计的预期效果。该设计思路可在水电厂中推广应用,对水电厂的数字化建设及节水节能均有积极意义。
【关键词】：水轮发电机 空气冷却器 温度调节 自校正控制策略
【学位授予单位】：长春工程学院
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TV734.2
【目录】：

• 摘要3-4
• Abstract4-6
• 主要符号表6-9
• 第1章 绪论9-13
• 1.1 引言9-10
• 1.2 温度自动控制国内外研究现状10-11
• 1.3 单片机在温度自动控制中的应用现状11
• 1.4 自适应控制策略在温度自动控制中的应用概述11-12
• 1.5 论文总体结构12-13
• 第2章 空气冷却器温度调控系统方案设计13-22
• 2.1 工程背景13-14
• 2.2 空气冷却系统理论计算14-18
• 2.2.1 水轮发电机发热量计算15-17
• 2.2.2 空气冷却器的冷却水量计算17-18
• 2.3 温度调控系统控制器设计18-21
• 2.3.1 控制策略18-19
• 2.3.2 控制器设计19-20
• 2.3.3 控制器性能20-21
• 2.4 本章小结21-22
• 第3章 空气冷却器温度调控系统软、硬件设计22-51
• 3.1 温度调控系统元件选择22-33
• 3.1.1 控制器选择22-23
• 3.1.2 温度信号采集元件23-30
• 3.1.3 温度显示元件30-32
• 3.1.4 执行机构32-33
• 3.2 空气冷却器温度调控系统硬件电路设计33-44
• 3.2.1 AT89C51单片机硬件结构33-34
• 3.2.2 复位电路设计34-35
• 3.2.3 读取内部程序存储器电路设计35
• 3.2.4 时钟电路设计35-36
• 3.2.5 温度显示电路设计36-37
• 3.2.6 测温电路设计37-38
• 3.2.7 执行机构控制电路设计38-43
• 3.2.8 空气冷却器温度调控系统硬件电路图43-44
• 3.2.9 系统抗干扰设计44
• 3.3 空气冷却器温度调控系统程序设计44-49
• 3.3.1 总体设计思想44
• 3.3.2 程序设计方法44-45
• 3.3.3 程序设计语言45
• 3.3.4 控制程序设计的关键要素45-49
• 3.4 仿真调试49-50
• 3.5 本章小结50-51
• 第4章 实验调试与分析51-55
• 4.1 现场运行数据分析51
• 4.2 实验系统组成51-52
• 4.3 实验内容52-53
• 4.4 实验结果分析53-54
• 4.5 本章小结54-55
• 第5章 总结55-56
• 参考 文献56-58
• 在学期间发表的学术论文及其他成果58-59
• 在学期间参加的专业实践及工程项目研究工作59-60
• 致谢60

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