工业汽轮机电液控制系统的研制与仿真分析

论文摘要

随着工业技术的飞速发展,工业汽轮机被广泛应用于石化、电力、冶金、环保和能源等工业领域。工业汽轮机是指除中心公用电站用汽轮机和船舶用汽轮机以外的各类汽轮机,是大型工业装置中的关键动力设备。其控制系统承担着转速和负荷调节及工况控制的任务,直接影响着机组运行的安全性、可靠性、经济性以及自动化程度。传统的机械液压控制系统,其结构组成决定了自身具有难以克服的调节精度和自动化程度低、工作特性固定、调节功能少等缺点,而进口的电液控制系统成本过高,难于维护,因此开发出适合现代工业汽轮机的性能优良、性价比高的电液控制系统已势在必行。本文从工业汽轮机安全运行的实际要求出发,较为系统地设计和分析了基于PLC的工业汽轮机电液控制系统;首先,根据控制方案的总体设计要求,分别对电液伺服系统、控制系统的硬件和软件部分进行了设计,然后对工业汽轮机控制系统中的主汽阀和调速阀进行了计算和选择;接着在ADAMS中对转速控制系统机械部分进行虚拟样机建模,并进行了运动仿真;最后,利用ADAMS/Hydraulics模块,建立了液压系统的模型,通过机械和液压系统的联合仿真,对所设计的转速控制系统性能进行测试。结果表明,该控制系统具有很好的性能,调速系统能够根据用户需要对汽轮机转速进行调节,并且具有很好的动、静态特性;本控制系统具有自动化程度高,安装维护方便,系统工作稳定、运行可靠、调节精度高等良好的特性。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 课题研究的背景和意义
• 1.2 国内外工业汽轮机控制系统的发展概况
• 1.2.1 国外工业汽轮机控制系统的发展概况
• 1.2.2 国内工业汽轮机控制系统的发展概况
• 1.3 液压系统仿真技术的发展
• 1.4 课题来源
• 1.5 本文主要研究内容
• 第2章 工业汽轮机控制系统的设计
• 2.1 控制系统的总体设计方案
• 2.2 控制系统的组成及功能
• 2.3 电液伺服系统的设计
• 2.3.1 电液伺服阀的选择
• 2.3.2 电液伺服阀放大器的选择
• 2.4 控制系统的硬件设计
• 2.5 控制系统的软件设计
• 2.6 本章小结
• 第3章 控制系统调节汽阀的设计
• 3.1 调节阀的介绍
• 3.1.1 调节阀的组成
• 3.1.2 调节阀的工作原理及流量特性
• 3.1.3 调节阀的选择
• 3.1.4 调节阀的不平衡力分析
• 3.2 主汽阀的设计
• 3.2.1 主汽调节阀的动静态分析
• 3.2.2 主汽阀的计算与选择
• 3.3 调速阀的设计
• 3.3.1 调速阀的计算与选择
• 3.3.2 执行机构受力分析
• 3.3.3 执行元件参数的确定
• 3.4 本章小结
• 第4章 基于ADAMS 的工业汽轮机控制系统仿真
• 4.1 虚拟样机技术及ADAMS 软件
• 4.1.1 虚拟样机技术简介
• 4.1.2 ADAMS 软件简介
• 4.2 工业汽轮机控制系统机械系统的建模与仿真
• 4.2.1 机械部分的建模
• 4.2.2 机械部分的运动学仿真
• 4.3 控制系统液压系统的建模与仿真
• 4.3.1 液压系统虚拟样机技术
• 4.3.2 调速机构液压系统的建模
• 4.4 控制系统的机械-液压部分的联合仿真分析
• 4.4.1 控制系统的液压系统与机械系统的接口
• 4.4.2 虚拟样机机械系统与液压系统仿真分析
• 4.5 本章小结
• 结论
• 参考文献
• 攻读硕士学位期间发表的学术论文
• 致谢