智能8000系列汽轮机监控系统硬件实现及软件监控系统的开发
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摘要
随着我国经济的快速发展，用电需求大幅度的提高，电力工业的安全生产成为关键，这样汽轮发电机组的安全运行就提到了议事日程上。如果对其不能够及时准确地进行监控，可能引起整个系统的崩溃，给国民经济带来巨大的损失。然而，我国现有的电力监控设备无法满足需求，研制新型智能化的汽轮机实时监控系统显得十分迫切而又极为重要。因此，武汉理工大学与江阴电力仪表有限公司共同开发了智能8000系列汽轮机实时监控系统。
本文从汽轮机运行安全的实际需要出发，以智能8000系列汽轮机监控系统的研发过程为主线，重点讨论了智能仪表在研发过程的技术路线、研究方法和注意事项等。文中综述了目前国内外汽轮机监控系统的现状、发展和应用；对于监控系统的硬件电路设计，从监测原理、输入输出通道电路设计，通讯接口设计等方面进行了探讨，并充分利用PIC单片机进行了控制软件的设计，分析了部分算法的实现，并创造性将数个原分散的系统仪表的控制程序集成到单一的软件中去，简化了开发过程和用户对软件的管理；同时，文章分析了智能系统仪表可能产生干扰的因素以及相应处理措施；介绍了系统上位机软件的功能，并重点分析了实时数据采集功能的实现方法，给出了具体的程序代码；最后，文章论述了系统的调试方法及实验结果。
现场运行表明，智能化方法设计的监测系统能有效地对工作在现场的汽轮机组起到保护作用。微机实时监控的介入进一步提高了系统的自动化水平，方便了技术人员对现场仪表监控状况的了解与管理。本监测系统安装维护方便，系统工作稳定、运行可靠、测量精度高，监测软件功能齐全，人机界面友好，具有工业生产实用价值。
With rapid development of national economics and huge requirement electricity increasing in industry, safety production is important for power system, which has to be put into consideration for the protection of stream turbine. If the system can't be monitored correctly and timely, it will be caused the collapse of the whole system and bring a great loss of country's economy. Currently monitoring device for stream turbine can't meet the requirement, design of new intelligent real-time monitoring system is very impendency and important. Wuhan University of Technology, cooperated with Jiang Ying Power Meter Corporation, develops a microcomputer real-time monitoring system of 8000 series stream turbine.
For the running safety of stream turbine, the article discusses the design of monitor, developing method, precautions etc. The paper outlines the situation, devolvement and application home and aboard in stream turbine, and also discusses the monitoring principles, circuit design of input and output channel and communication interface. The monitoring software system is designed with PIC microcomputer whose arithmetic is studied in the article. The software groups several scattered procedure into only one, which simplifies the development process and management for users. At the same time, factors and relative measure that may produce the interference in the intelligence system are analyzed. Furthermore, article introduces computer system software function, which stress on the method of real-time data monitoring and the detail procedure code. Finally, test method and experiment result are described.
The intelligent monitoring system safely protects the running of stream turbine in site. At the same time, real-time monitoring software further increases the system's automation level, which is convenient for both technician and management. It is facility to mount and maintain, reliable to operate, and precise to detect. The monitoring software has abundant functions and kind interface.
本文从汽轮机运行安全的实际需要出发，以智能8000系列汽轮机监控系统的研发过程为主线，重点讨论了智能仪表在研发过程的技术路线、研究方法和注意事项等。文中综述了目前国内外汽轮机监控系统的现状、发展和应用；对于监控系统的硬件电路设计，从监测原理、输入输出通道电路设计，通讯接口设计等方面进行了探讨，并充分利用PIC单片机进行了控制软件的设计，分析了部分算法的实现，并创造性将数个原分散的系统仪表的控制程序集成到单一的软件中去，简化了开发过程和用户对软件的管理；同时，文章分析了智能系统仪表可能产生干扰的因素以及相应处理措施；介绍了系统上位机软件的功能，并重点分析了实时数据采集功能的实现方法，给出了具体的程序代码；最后，文章论述了系统的调试方法及实验结果。
现场运行表明，智能化方法设计的监测系统能有效地对工作在现场的汽轮机组起到保护作用。微机实时监控的介入进一步提高了系统的自动化水平，方便了技术人员对现场仪表监控状况的了解与管理。本监测系统安装维护方便，系统工作稳定、运行可靠、测量精度高，监测软件功能齐全，人机界面友好，具有工业生产实用价值。
With rapid development of national economics and huge requirement electricity increasing in industry, safety production is important for power system, which has to be put into consideration for the protection of stream turbine. If the system can't be monitored correctly and timely, it will be caused the collapse of the whole system and bring a great loss of country's economy. Currently monitoring device for stream turbine can't meet the requirement, design of new intelligent real-time monitoring system is very impendency and important. Wuhan University of Technology, cooperated with Jiang Ying Power Meter Corporation, develops a microcomputer real-time monitoring system of 8000 series stream turbine.
For the running safety of stream turbine, the article discusses the design of monitor, developing method, precautions etc. The paper outlines the situation, devolvement and application home and aboard in stream turbine, and also discusses the monitoring principles, circuit design of input and output channel and communication interface. The monitoring software system is designed with PIC microcomputer whose arithmetic is studied in the article. The software groups several scattered procedure into only one, which simplifies the development process and management for users. At the same time, factors and relative measure that may produce the interference in the intelligence system are analyzed. Furthermore, article introduces computer system software function, which stress on the method of real-time data monitoring and the detail procedure code. Finally, test method and experiment result are described.
The intelligent monitoring system safely protects the running of stream turbine in site. At the same time, real-time monitoring software further increases the system's automation level, which is convenient for both technician and management. It is facility to mount and maintain, reliable to operate, and precise to detect. The monitoring software has abundant functions and kind interface.
引文
[1] 杨东哲，汪利等．基于微处理器的智能化旋转机械状态监测与故障诊断系统．机械科学与技术，1995．4：141-144
[2] 李宏，王玲芬等．微机汽轮机监测保护装置．华北电力技术，1994．11：30-35
[3] 张正松，傅尚新等．旋转机械振动监测及故障诊断．机械工业出版社，1991
[4] 王顶辉，谢宝东．汽轮机组实时振动状态监测的最新发展．华北电力技术，1996．10：39-41
[5] 李娆．汽轮机组振动监测系统．能源研究与利用，2001．4：36-38
[6] 候双林，孔俊英．提高汽轮机运行监测水平方法的研究．河北电力技术，1996．2：13-15
[7] 林日升，陈汉平等．汽轮机发电机组传感器伪参数识别技术研究．汽轮机技术，1997．2：93-95
[8] 王永亮．BN3300系统在引进型300MW汽轮机上的应用．汽轮机技术，1994．12：373-376
[9] 包锦华．上海汽轮机有限公司DEH控制系统的开发和生产．上海汽轮机，2000．1：9-11
[10] 毛乐山．RMS700监测保护系统的数据管理系统．清华大学学报(自然科学版)，1996．7：8-12
[11] 杨炜．Vibro-meter汽轮机监测仪表特性及应用．中国电力，2000．11：85-89
[12] 潘丹虮，汪淳．DM2000数据管理监测系统及其应用．机电工程，1998．5：19-22
[13] 赵新民主编．智能仪器原理及设计．哈尔滨工业大学出版社，1990
[14] 赵新民主编．智能仪器设计基础．哈尔滨工业大学出版社，2001
[15] 季建华，都志杰等．智能仪表原理、设计及调试．华东理工大学出版社，1995
[16] 徐爱钧．智能化测量控制仪表原理与设计．北京航空航天大学出版社，1995
[17] 王俊省等．微计算机检测技术及应用．电子工业出版社，1996
[18] 吴道悌．非电量电测技术．西安交通大学出版社，2001
[19] 马明建，周长城．数据采集与处理技术．西安交通大学出版社，1998
[20] 张靖，刘少强．检测技术与系统设计．中国电力出版社，2002
[21] Khan A. A. and Gupta R. S. A. Linear Tbermister Based
Temperature-to-Frequency Converter Using a Delay Network. IEEE Trans. Vol. IM-34, No. 1, March 1985
[22] 吴正毅．测试技术与测试信号处理．北京清华大学出版社，1991
[23] 黄贤武，郑筱霞．传感器原理与应用．电子科技大学出版社，1995
[24] M. J. Usher and D. A. Keating. Sensors and Transducers. Second Edition. London: MACMILLAN PRESS LTD, 1996
[25] 陈裕泉，李光．现代传感器技术．浙江大学出版社，1995
[26] 徐科军，陈荣保等．自动检测和仪表中的共性技术．清华大学出版社，2000
[27] 黄贤武，郑筱霞．传感器实际应用电路设计．电子科技大学出版社，1997
[28] 李军，贺庆之．检测技术及仪表．中国轻工业出版社，1994
[29] 邱关源．电路．高等教育出版社，1997(第三版)
[30] 康华光．电子技术基础．高等教育出版社，1996．10
[31] 陈奥初等．单片机应用系统设计与实践．北京航天航空大学出版社，1991，10
[32] 胡瑞雯．智能检测与控制系统．西安交通大学出版社，1991．6
[33] 曾天翔．电子设备测试及诊断技术．科学出版社，1990
[34] 李华．MCS—51系列单片机实用接口技术．北京航空航天大学出版社，2001
[35] 吴正毅．测试技术与测试信号处理．北京清华大学出版社，1991
[36] Johnson C. D. and Richeh H. A. Highly Accurate Resistance Deviation to Frequency Converter with Programmable Sensitivity and Resolution. IEEE Trans, Vol, IM-35, No. 2, June 1986: 178-181
[37] 赵负图．数据采集与控制系统．北京科学技术出版社，1987．9
[38] 周杏鹏．检测技术及系统设计．东南大学出版社，1998．12
[39] 何立民．单片机应用技术选编．北京航天航空大学出版社，1999．10
[40] 王有绪，许杰等．PIC系列单片机接口技术及应用系统设计．北京航天航空大学出版社，2001．5
[41] 武锋．PIC系列单片机的开发应用技术．北京航天航空大学出版社，2000．4
[42] PIC16/17 MICROCONTROLLES. AN MCU ARCHITECTURE YOU CAN BUILD ON. Microchip Technology Inc.
[43] Microchip Technology Inc. PIC16F87X数据手册．北京航空航天大学出版社，2001．6
[44] Muszynska, A. synchronousand Self-Excited Rotor Vibrations Cased by a Full
SnnularRub. Proceedingsof the Eighth Machinery Dynamics Seminar NRC, No. 23619. Halifax, Nova Scotia, Canada, October 1984.
[45] 王幸之．单片机应用系统抗干扰技术．北京航天航空大学出版社，2000．9
[46] 白努雳．Protel PCB 99电路设计快易通．北京大学出版社，2001．2
[47] International Conference on Electromagnetic Compatibility. University of warwick UK. 1997
[48] V. Prasad Kodal. Engineering Electromagnetic Compatibility Principles, measurements, and technologies. IEEE Press, 1996
[49] 薛天宇．一种实时多任务系统软件设计方法．电子技术应用，2001．4：11-15
[50] 胡荣根．Visual Basic 6.0中文版数据库和Internet编程．清华大学出版社，1999．9
[51] 宜晨．Visual Basic 6.0中文版实用培训教程．电子工业出版社，1999
[52] 李湘江．基于VB串行通信技术的应用开发．机械与电子，2002．1：61-64
[53] Annual Report. Electric Power Research Institute Monitoring & Diagnostic Center
[2] 李宏，王玲芬等．微机汽轮机监测保护装置．华北电力技术，1994．11：30-35
[3] 张正松，傅尚新等．旋转机械振动监测及故障诊断．机械工业出版社，1991
[4] 王顶辉，谢宝东．汽轮机组实时振动状态监测的最新发展．华北电力技术，1996．10：39-41
[5] 李娆．汽轮机组振动监测系统．能源研究与利用，2001．4：36-38
[6] 候双林，孔俊英．提高汽轮机运行监测水平方法的研究．河北电力技术，1996．2：13-15
[7] 林日升，陈汉平等．汽轮机发电机组传感器伪参数识别技术研究．汽轮机技术，1997．2：93-95
[8] 王永亮．BN3300系统在引进型300MW汽轮机上的应用．汽轮机技术，1994．12：373-376
[9] 包锦华．上海汽轮机有限公司DEH控制系统的开发和生产．上海汽轮机，2000．1：9-11
[10] 毛乐山．RMS700监测保护系统的数据管理系统．清华大学学报(自然科学版)，1996．7：8-12
[11] 杨炜．Vibro-meter汽轮机监测仪表特性及应用．中国电力，2000．11：85-89
[12] 潘丹虮，汪淳．DM2000数据管理监测系统及其应用．机电工程，1998．5：19-22
[13] 赵新民主编．智能仪器原理及设计．哈尔滨工业大学出版社，1990
[14] 赵新民主编．智能仪器设计基础．哈尔滨工业大学出版社，2001
[15] 季建华，都志杰等．智能仪表原理、设计及调试．华东理工大学出版社，1995
[16] 徐爱钧．智能化测量控制仪表原理与设计．北京航空航天大学出版社，1995
[17] 王俊省等．微计算机检测技术及应用．电子工业出版社，1996
[18] 吴道悌．非电量电测技术．西安交通大学出版社，2001
[19] 马明建，周长城．数据采集与处理技术．西安交通大学出版社，1998
[20] 张靖，刘少强．检测技术与系统设计．中国电力出版社，2002
[21] Khan A. A. and Gupta R. S. A. Linear Tbermister Based
Temperature-to-Frequency Converter Using a Delay Network. IEEE Trans. Vol. IM-34, No. 1, March 1985
[22] 吴正毅．测试技术与测试信号处理．北京清华大学出版社，1991
[23] 黄贤武，郑筱霞．传感器原理与应用．电子科技大学出版社，1995
[24] M. J. Usher and D. A. Keating. Sensors and Transducers. Second Edition. London: MACMILLAN PRESS LTD, 1996
[25] 陈裕泉，李光．现代传感器技术．浙江大学出版社，1995
[26] 徐科军，陈荣保等．自动检测和仪表中的共性技术．清华大学出版社，2000
[27] 黄贤武，郑筱霞．传感器实际应用电路设计．电子科技大学出版社，1997
[28] 李军，贺庆之．检测技术及仪表．中国轻工业出版社，1994
[29] 邱关源．电路．高等教育出版社，1997(第三版)
[30] 康华光．电子技术基础．高等教育出版社，1996．10
[31] 陈奥初等．单片机应用系统设计与实践．北京航天航空大学出版社，1991，10
[32] 胡瑞雯．智能检测与控制系统．西安交通大学出版社，1991．6
[33] 曾天翔．电子设备测试及诊断技术．科学出版社，1990
[34] 李华．MCS—51系列单片机实用接口技术．北京航空航天大学出版社，2001
[35] 吴正毅．测试技术与测试信号处理．北京清华大学出版社，1991
[36] Johnson C. D. and Richeh H. A. Highly Accurate Resistance Deviation to Frequency Converter with Programmable Sensitivity and Resolution. IEEE Trans, Vol, IM-35, No. 2, June 1986: 178-181
[37] 赵负图．数据采集与控制系统．北京科学技术出版社，1987．9
[38] 周杏鹏．检测技术及系统设计．东南大学出版社，1998．12
[39] 何立民．单片机应用技术选编．北京航天航空大学出版社，1999．10
[40] 王有绪，许杰等．PIC系列单片机接口技术及应用系统设计．北京航天航空大学出版社，2001．5
[41] 武锋．PIC系列单片机的开发应用技术．北京航天航空大学出版社，2000．4
[42] PIC16/17 MICROCONTROLLES. AN MCU ARCHITECTURE YOU CAN BUILD ON. Microchip Technology Inc.
[43] Microchip Technology Inc. PIC16F87X数据手册．北京航空航天大学出版社，2001．6
[44] Muszynska, A. synchronousand Self-Excited Rotor Vibrations Cased by a Full
SnnularRub. Proceedingsof the Eighth Machinery Dynamics Seminar NRC, No. 23619. Halifax, Nova Scotia, Canada, October 1984.
[45] 王幸之．单片机应用系统抗干扰技术．北京航天航空大学出版社，2000．9
[46] 白努雳．Protel PCB 99电路设计快易通．北京大学出版社，2001．2
[47] International Conference on Electromagnetic Compatibility. University of warwick UK. 1997
[48] V. Prasad Kodal. Engineering Electromagnetic Compatibility Principles, measurements, and technologies. IEEE Press, 1996
[49] 薛天宇．一种实时多任务系统软件设计方法．电子技术应用，2001．4：11-15
[50] 胡荣根．Visual Basic 6.0中文版数据库和Internet编程．清华大学出版社，1999．9
[51] 宜晨．Visual Basic 6.0中文版实用培训教程．电子工业出版社，1999
[52] 李湘江．基于VB串行通信技术的应用开发．机械与电子，2002．1：61-64
[53] Annual Report. Electric Power Research Institute Monitoring & Diagnostic Center