[发明专利]基于微处理器的有机工质地热发电协调控制系统及方法

说明书

本发明公开基于微处理器的有机工质地热发电协调控制系统及方法，包括PLC控制器，控制屏，执行机构，测量装置和电源；PLC控制器的输入端连接测量装置的输出端，输出端经伺服模块连接执行机构控制端，执行机构输出端驱动有机工质汽轮机；测量装置用于测量有机工质汽轮机的转速实际值、前座与后座的振动信号、以及包括温度、压力和流量的运行状态参数；控制屏与PLC控制器交互显示控制参数和控制状态；电源用于为PLC控制器，控制屏和测量装置供电；PLC控制器用于根据转速实际值和转速设定值对有机工质汽轮机的转速进行PID控制；并根据振动信号和运行状态参数进行逻辑运算产生参数监测和报警信号。实现了负荷控制。

技术领域

本发明涉及中低温地热发电技术领域，具体为基于微处理器的有机工质地热发电协调控制系统及方法。

背景技术

我国中低温地热资源丰富，开展中低温地热发电热力循环的技术研究，可以推动中低温地热发电技术在我国适宜地区的推广应用，解决区域性电力需求和增加能源供给来源。

有机工质汽轮机作为中低温地热发电热力循环中的关键部件，需要对其展开深入的研究。调速系统作为汽轮发电机组的主要控制系统，其动态特性不仅会对机组的经济性与安全性产生影响，还会对供电质量，主要是对功率和频率产生影咱，从而对电网的稳定性问题产生影响。

汽轮机调速系统经历了三个阶段的发展，目前广泛应用的是数字电液调节系统。常见的汽轮机调速系统已经能较好满足火电机组的正常运行，尚且存在自动控制功能不够完善的问题，而适用于中低温地热发电机组的控制调速系统的发展还多处于仿真研究阶段。根据地热输出源和有机工质发电系统的不同特点，研究关键部件汽轮机和地热输出系统的协调控制策略以及完整的控制系统，目前并没有这方面的报道。

发明内容

针对现有技术中存在的问题，本发明提供基于微处理器的有机工质地热发电协调控制系统及方法，控制简单高效，精度高，能够进行速度、压力和负载的同步调节，保证地热低温发电装置的安全和稳定运行。

本发明是通过以下技术方案来实现：

基于微处理器的有机工质地热发电协调控制系统，包括PLC控制器，控制屏，执行机构，测量装置和电源；

所述的PLC控制器的输入端连接测量装置的输出端，输出端经伺服模块连接执行机构控制端，执行机构输出端驱动有机工质汽轮机；

所述的测量装置用于测量有机工质汽轮机的转速实际值、前座与后座的振动信号、以及包括温度、压力和流量的运行状态参数；

所述的控制屏与PLC控制器交互显示控制参数和控制状态；

所述电源用于为PLC控制器，控制屏和测量装置供电；

所述的PLC控制器用于根据转速实际值和转速设定值对有机工质汽轮机的转速进行PID控制；并根据振动信号和运行状态参数进行逻辑运算产生参数监测和报警信号。

优选的，PLC控制器采用S7-200CPU224XP型PLC，设置有有14个数字量输入测点、10个数字量输出测点、2个模拟量输出测点和1个模拟量输出测点。

优选的，测量装置包括三个无源电磁式转速传感器，分别对应靠近有机工质汽轮机转轴连接的齿轮安装，通过检测齿轮上齿经过其磁极的移动输出对应有机工质汽轮机转速的频率输出信号。

进一步，PLC控制器将测量装置输出端输出的三路频率输出电信号进行幅值转化，使其变成相应的转速实际值，与转速设定值进行比较，当三个信号中至少有两个不符合设定值时，得到有机工质汽轮机的转速实际值，给PLC控制器输出端连接的阀位限制器发出输出信号。

优选的，PLC控制器与上位机之间通过PC/PPI编程电缆连接，上位机端口味USB接口，PLC控制器端口为串行接口，使用RS232或RS485传输协议通信。