汽輪機監測保護的探討論文
汽輪機監測保護的探討論文
摘 要：隨著我國電力工業科技進步和電力體制改革的變化，發電企業對汽輪發電機組狀態監測和故障診斷技術提出了新的要求;現行的裝置檢修體制已阻礙了電力生產企業效益的進一步提高，採用先進的檢修體制已勢在必行。提出了一套完整的汽輪發電機組的線上保護方法（TSI）系統，進行了軟硬體設計。
關鍵詞：汽輪機；監測；保護系統
一、汽輪機監測保護系統監視元件
振動監視元件是以微控制器為核心研製的，為了對輸入訊號進行有效的處理，要求所選用的 CPU 速度快，整合度高，指令系統簡單，根據目前世界上線上控制發展的趨勢和市場上提供的產品，監視元件選用 8098 微控制器。8098 微控制器為準 16 位微控制器，外接晶片簡單，具有 16 位處理速度，典型指令的執行時間為 2μ s，它的主要特性：十六位中央處理器；具有高效的指令系統；集成了取樣保持器和四路十位 A/D 轉換器；具有高速輸入口 HSI，高速輸出口 HSO 和脈寬調製輸出 PWM；具有監視定時器，可以在產生軟硬體故障時，使系統復位，恢復 CPU 工作。監視保護系統的設計方法和步驟分為：系統總體設計，硬體設計，軟體設計。它是指根據測量系統的功能要求和技術特性，反覆進行系統構思，綜合考慮硬體和軟體的特點，原則：能用軟體實現的就不用硬體，但值得一提的是軟體會佔用 CPU 的時間。為了縮短研製週期，儘可能利用熟悉的機型或利用現有的資料進行改進和移值，並採用可利用的軟硬體資源，然後根據系統的要求增加所需要的功能，在完全滿足系統功能的同時，為提高系統工作的可靠性和穩定性，還必須充分考慮到系統的抗干擾能力。
二、汽輪機監測保護系統的硬體設計
主要是指微控制器的選擇和功能擴充套件，感測器的選擇，I/O 口的選擇，通道的配置，人機對話裝置的配置。振動監視元件由三個相互聯絡的部分組成，分別是顯示板模組，主機板模組，繼電器板模組。
8098 內有一個脈衝寬度調置器PWM可用來完成數字訊號至模擬訊號的轉換。我們將PWM用於產生鍵相輸入比較電路的界限電壓。同時 8098 微控制器的.HSO也可以軟體程式設計構成脈衝調寬輸出，我們利用HSO.0、HSO.1 構成兩路脈衝調寬輸出,用於通頻振幅及 1 信頻振幅模擬量輸出.脈衝調寬輸出訊號TTL電平的調製脈衝,經CD4053 緩衝電平變換.使訊號振幅變為 0－5V，再經過RC濾波，得到直流電壓訊號，再經過一級同相跟隨，實現阻抗變換，得到要求的 0－2.5V或 1－5V的直流電壓訊號輸出，其輸出阻抗R0=0.電壓訊號經V/I轉換，便可得到 0－10mA或 4－20mA電流輸出。
8098 微控制器本身只有 32 根I/O線，其中 16 根作為系統地址、資料匯流排，8 根HIS/HSO線，4根模擬量輸入線，還有 4 根多功能線，可用作TXD、RXD以及外中斷輸入、脈寬調製輸出，這些I/O口各有用途，監視元件為了進行引數設定及響應系統監視元件訊號，必須進行I/O功能擴充套件。當微控制器提供的I/O介面不夠用時，需要擴充套件I/O介面以實現TSI功能。8098 有四個埠即p0、p2、p3、p4，共 32 根I/O線，監視保護系統設計時，p0 一部分作為模擬量輸入線；p2 一部分作為序列口，另有一部分作為脈衝寬度調製輸出；p3作為資料匯流排和地址匯流排低八位複用；p4的一部分提供地址匯流排的高八位。I/O通道擴充套件電路：一種以 8155 作為外圍介面，另一種以 8255 作為外圍介面。外圍介面主要有 8155，8255，8279，EPROM選用的是 2764，掉電保護用的是EPROM2864。8155 和 8255 是作為普通的輸入和輸出口使用的，它們主要用於設定開關狀態的輸入及報警狀態的輸出。
三、汽輪機監測保護系統的軟體設計
主要是應用軟體的設計。根據系統功能要求設計。在設計應用軟體時，必須考慮到微控制器的指令系統和軟體功能，並與硬體統籌考慮。微控制器的系統開發，其軟體設計不可能相對於硬體而獨立，其軟體總要與硬體結合在一起，實現要求的功能。當應用系統總體方案一經審定，硬體系統設定基本定型，大量的工作將是軟體系統的程式設計與除錯。振動監視元件軟體的設計採用模組程式設計法，模組法的優點是把一個較為複雜的程式化為編制和裝配幾個比較簡單的程式，使程式設計容易實現。由於塊與塊之間具有一定的獨立性，如果其程式模組需要修改或變動時，將隻影響模組內部程式，而對其它程式模組的影響很小，或基本沒影響就很方便，它主要由下面幾個部分組成：標準的自檢程式模組；取樣以及通道計算程式模組；設定值調整程式模組，報警程式模組。
自檢程式模組：該模組檢查系統的電源電壓是否正常，系統將以故障碼的形式提示使用者：系統電源出現故障，並指出哪一路電源處於故障狀態。系統得自檢功能由上電自檢，迴圈自檢和使用者請求自檢三部分組成。在自檢過程中，系統解除所有形式的保護。如果自檢過程中發現故障，那麼監視保護系統一直處於自檢狀態，直至使用者排除了故障為止。
取樣及通道值計算程式模組：本程式模組首先對監視保護系統處於的狀態進行判斷，這些狀態是指監視保護系統是否處於通道旁路和危險旁路，如果監視保護系統某一通道處於旁路狀態，那麼解除繼電器報警，系統正常燈熄，旁路燈亮，同時通道指示值為 0。
報警程式模組：如果兩通道的測量值之差即差值超過警告或危險設定值，那麼監視保護系統將處於警告或危險狀態，這時顯示面板上的警告或危險報警燈亮，同時將驅動警告或危險繼電器，如果處於危險旁路狀態，那麼僅僅是兩個通道的危險燈亮而危險繼電器則不動作。如果監視元件處於通電抑制狀態，那麼將解除所有形式的報警。
參考文獻：
［1］@劉峻華，黃樹紅，陸繼東．汽輪機故障診斷技術的發展與展望［J］.汽輪機技術．2004，（12）.
［2］@馮小群，杜永祚.新型動態測試與訊號分析系統的研製［J］.華北電力學院學報，2004，（6）.