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    (原上海啟測機電科技發(fā)展有限公司)

    地  址: 上海市真南路4268號
    電  話: 021-69898517
    銷售熱線: 013962902700
    傳  真: 021-69898527
    網(wǎng)  址: lyggljj.com
       


    燃氣渦輪發(fā)動機試驗臺
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    一、設(shè)計思想

    燃氣渦輪發(fā)動機試驗臺系統(tǒng)由三部分組成,分別為燃氣輪機試驗臺數(shù)據(jù)監(jiān)測系統(tǒng)、水力測功機測量控制系統(tǒng)、燃氣輪機外圍輔助設(shè)備。 燃氣渦輪發(fā)動機試驗臺數(shù)據(jù)監(jiān)測系統(tǒng)負責(zé)燃氣輪機本體及臺架外系統(tǒng)參數(shù)的顯示和數(shù)據(jù)存儲。兩個系統(tǒng)彼此獨立運作,但數(shù)據(jù)互通,并做有冗余設(shè)計。每個系統(tǒng)又分為兩部分,分別是硬件部分和軟件部分。硬件部分主體為電腦,通過電腦搭載的軟件系統(tǒng)來實現(xiàn)傳統(tǒng)儀器儀表使用硬件實現(xiàn)的各種功能,從而減少了硬件數(shù)量,提高了系統(tǒng)性能的穩(wěn)定性和可靠性;軟件部分主體為虛擬儀器平臺,它集成了各類虛擬儀器的主要功用,如數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)分析、硬件控制等,加上可以自主編程的人機操作界面,達到了使數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)使用更為便捷的目的,同時大大減小了儀器儀表的開發(fā)費用。

    水力測功機測量控制系統(tǒng)負責(zé)水力測功器參數(shù)的顯示和控制,并將采集到的信息傳輸給燃氣輪機試驗臺數(shù)據(jù)監(jiān)測系統(tǒng);

    燃氣輪機外圍輔助系統(tǒng)保障燃氣輪機正常運行。

    二、方案概述

    2.1 燃氣輪機外圍輔助系統(tǒng)及其監(jiān)測方案

    燃氣輪機試驗臺是一項復(fù)雜的工程,其不僅需要燃氣輪機及各試驗參試設(shè)備全部妥善安裝,更離不開各燃氣輪機試驗臺外系統(tǒng)的支持。一個完備的燃氣輪機試驗臺至少應(yīng)具備的外系統(tǒng)及其測點布置列舉如下:

    2.1.1、燃油系統(tǒng)。燃油系統(tǒng)負責(zé)供給燃氣輪機運行所需的燃油;燃油系統(tǒng)前端連接燃油箱,燃油進入燃油系統(tǒng)后,先經(jīng)過粗濾器,過濾油中雜質(zhì),再經(jīng)過燃油增壓泵增加, 最終經(jīng)燃油精濾器精濾后,直接連接燃氣輪機燃油系統(tǒng),在各個燃氣輪機運行工況供給燃油。燃油系統(tǒng)通過裝在回油管路上的調(diào)節(jié)閥控制輸入燃氣輪機燃油的流量。數(shù)據(jù)監(jiān)測系統(tǒng)需要監(jiān)測燃油系統(tǒng)輸入燃氣輪機燃油系統(tǒng)燃油的壓力、溫度、流量等參數(shù)。

    2.1.2、滑油系統(tǒng)。滑油系統(tǒng)負責(zé)供給燃氣輪機轉(zhuǎn)軸潤滑的潤滑油;燃氣輪機能否可靠工作在很大程度上取決于滑油系統(tǒng)的狀態(tài)。燃氣輪機運行時,各結(jié)合面必須供給滑油以減少結(jié)合面的摩擦和磨損,防止其出現(xiàn)腐蝕、表面硬化甚至零部件脫落現(xiàn)象。此外,潤滑油還可以帶走部分高溫件產(chǎn)熱、摩擦產(chǎn)熱、結(jié)合面間硬夾雜物等,也可作為某些自動 裝置的工作液體。由于消耗量小,滑油系統(tǒng)大多都做成循環(huán)式的,滑油從滑油箱中流入燃氣輪機滑油系統(tǒng),并接收工作過的滑油,將其經(jīng)過過濾、換熱后重新返回滑油箱; 油系統(tǒng)通過裝在冷卻水系統(tǒng)上的調(diào)節(jié)閥控制滑油回油溫度,當滑油箱溫度過低時,可以通過滑油加熱系統(tǒng)對滑油進行加熱。數(shù)據(jù)監(jiān)測系統(tǒng)需要監(jiān)測滑油箱溫度、液位和進出口滑油壓力、溫度等。

    2.1.3、壓縮空氣系統(tǒng)。壓縮空氣系統(tǒng)負責(zé)供給燃氣輪機氣動控制、噴油嘴供氣等所需的壓縮空氣;場地上,壓縮空氣直接從空壓站引出,數(shù)據(jù)監(jiān)測系統(tǒng)需監(jiān)測壓縮空氣總管壓力。

    2.1.4、水系統(tǒng)。水系統(tǒng)負責(zé)水力測功器(功率輸出端)的水供應(yīng)和潤滑油的冷卻。各系統(tǒng)用水直接從進水母管引出,故數(shù)據(jù)監(jiān)測系統(tǒng)僅需監(jiān)水系統(tǒng)中進水母管壓力。

    2.1.5、進排氣系統(tǒng)。進氣系統(tǒng)負責(zé)給低壓壓氣機輸送空氣,排氣系統(tǒng)負責(zé)排放燃氣輪機運行產(chǎn)生的廢氣。由于直接輸入氣體進入燃氣輪機,進氣系統(tǒng)是燃氣輪機試驗臺檢查 要求最高的外系統(tǒng)。必須定期進行檢查,確保各進氣室、水平進氣轉(zhuǎn)接段、上進氣轉(zhuǎn)接段無異物,各進氣濾器、防護網(wǎng)完好。排氣系統(tǒng)要注意排放廢氣的指標,確保其不超過 相關(guān)的環(huán)保標準。數(shù)據(jù)監(jiān)測系統(tǒng)需監(jiān)測進氣總壓、進氣靜壓、進氣溫度、排氣總壓、排氣溫度等參數(shù)。

    2.1.6、視頻監(jiān)控系統(tǒng)

    2.1.7、消防系統(tǒng)

    2.1.8、燃氣輪機試驗臺數(shù)據(jù)監(jiān)測系統(tǒng)

    由于需監(jiān)測的信號點較多,為便于設(shè)計者的程序維護、線路布置和維護人員的檢修,計劃在燃氣輪機試驗臺旁設(shè)計數(shù)據(jù)采集箱,數(shù)據(jù)采集箱內(nèi)裝有數(shù)據(jù)采集單元和數(shù)據(jù)采集 站。數(shù)據(jù)采集單元負責(zé)給各傳感器供電,并接收各傳感器信號。數(shù)據(jù)采集站整合現(xiàn)場采 集到的數(shù)據(jù)整合進入數(shù)據(jù)采集箱,最終匯入上位機并由軟件讀取,組成完整的燃氣輪機 試驗臺數(shù)據(jù)監(jiān)測系統(tǒng)。

    2.1.9、水力測功機測量控制系統(tǒng)

    水力測功機是燃氣輪機試驗重要的一環(huán),本次水力測功器測量控制系統(tǒng)中所配合使用的水力測功器為上海啟策公司生產(chǎn)的水力測功器,在測功器本體上設(shè)有滑油站、扭矩測量設(shè)備等。 其配套的測量控制系統(tǒng)主要包含以下幾部分:

    ① 數(shù)據(jù)監(jiān)測:采集測功器正常運行所需的各種數(shù)據(jù),如進出水溫度、進水壓力、滑油壓力等,當有監(jiān)測數(shù)據(jù)超限時及時報警。

    ② 進出水閥:采集進出水閥閥位信號及其運行狀態(tài),當閥卡塞或達到最大最小閥位 時報警;對閥位的控制方面,運行人員可采用旋轉(zhuǎn)編碼器對進出水閥進行手動控制,也可使用由計算機控制。

    ③ 扭矩測量:傳感器位于水力測功器腔室內(nèi),測量控制系統(tǒng)接收實時扭矩值并計算功率。

    ④轉(zhuǎn)速測量:傳感器位于水力測功器軸末端,測量控制系統(tǒng)接收實時轉(zhuǎn)速值并計算功率。

    ⑤ 校準模塊:可使用系統(tǒng)自帶的校準模塊進行校準。校準時,先確定零位,再使用測力環(huán)增大測功器扭矩并度數(shù),再輸入至校準模塊中即可。

    三、系統(tǒng)性分析

    ① 可靠性設(shè)計

    硬件方面,本次數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)設(shè)計在現(xiàn)場單獨設(shè)計了數(shù)據(jù)采集站,整合了場地采集的信號,在滿足設(shè)計要求的前提下燃氣輪機試驗臺數(shù)據(jù)采集系統(tǒng),大大簡化了線路數(shù)量, 也就提高了可靠性;軟件方面,數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)軟件使用了兩臺主/備服務(wù)站,連入同局域網(wǎng)中互為備份,只要其中任意一臺正常工作,系統(tǒng)可以正常運作且數(shù)據(jù)傳輸完整。

    ② 測試性設(shè)計

    在燃氣輪機試驗臺進行試驗前靜態(tài)調(diào)試時,可給數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)供電進行檢查。程序中會顯示和水力測功器測量控制系統(tǒng)與場地數(shù)據(jù)采集站的連接狀態(tài),實現(xiàn)自檢測,并可以通過進出水閥旋鈕對進出水閥遠控狀態(tài)進行調(diào)試。

    ③ 安全性設(shè)計

    燃氣輪機試驗臺數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)設(shè)計了故障檢測系統(tǒng),對信號輸入異常、信號超差等 狀態(tài)進行檢測并報警,及時提醒運行人員確認,保障燃氣輪機運行安全;水力測功器測量控制系統(tǒng)設(shè)計了進出水閥鎖定系統(tǒng),當有信號異常或掉電現(xiàn)象發(fā)生時,進出水閥會維持當前閥位并報警,確保不會因為水力測功器運行狀態(tài)異常導(dǎo)致燃氣輪機不安全狀態(tài)的發(fā)生。

    ④ 維修性設(shè)計

    在依照設(shè)計原則與需求的前提下,本次設(shè)計盡量減少了轉(zhuǎn)接頭布置,并大量采用了電連接器設(shè)計,具備防插錯功能;傳感器均以系統(tǒng)為單位統(tǒng)一安裝,提高了傳感器檢定、 故障檢查的便利性;同時進行了標準化設(shè)計,在用的數(shù)個燃氣輪機試驗臺均采用同類傳感器、相同電氣接口和相同采集通道順序,保證了在系統(tǒng)出現(xiàn)嚴重故障時,除進行模塊 更換檢查外,也可通過整體更換的方式進行快速維修,確保燃氣輪機試驗臺數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)整體維修的簡易、快捷。

    ⑤ 綜合保障性設(shè)計

    本次設(shè)計中,各系統(tǒng)實現(xiàn)了通用化,各模塊均可互換;同時采用備用模塊設(shè)計,降低了運行人員在運行檢查和維修時的技術(shù)要求。

    ⑥環(huán)境適應(yīng)性設(shè)計

    滑油系統(tǒng)中設(shè)計了加熱模塊,當滑油因溫度低導(dǎo)致流動不暢時可進行加熱;各數(shù)據(jù)采集柜所使用的模塊可以在 0~60 攝氏度下工作,滿足臺架要求。

    四、試驗臺系統(tǒng)圖及主要測量點




    1. 大氣壓力
    2. 大氣溫度
    3. 大氣濕度
    4. 燃機進口壓降
    5. 燃機排氣壓降
    6. 燃機排氣溫度
    7. 測功器轉(zhuǎn)速
    8. 測功器扭矩
    9. 測功器功率
    10. 燃料流量
    11. 燃料壓力
    12. 燃料溫度




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