汽輪機性能試驗無線數采系統開發與應用

張世海，晉風華，姜延燦，蘭中秋

(1.貴州電力試驗研究院，貴州貴陽550002；2.長沙理工大學，湖南長沙410114)

汽輪機性能試驗無線數采系統開發與應用

張世海1，晉風華2，姜延燦1，蘭中秋1

(1.貴州電力試驗研究院，貴州貴陽550002；2.長沙理工大學，湖南長沙410114)

介紹無線設備用于汽輪機性能試驗的新方法以及相應無線數采系統軟件的開發。文章從數據模塊和用戶界面2個主要方面論述軟件開發過程，數據模塊包括數據提取、數據處理、數據存儲等部分，用戶界面包括系統設置、傳感器設置、參數設置3個部分。無線數采系統搭建開發完成后，通過電廠現場試驗，驗證系統及軟件的可靠性和準確性。

汽輪機；數采系統；性能試驗；C＃；軟件開發；無線；數據模塊

1 前言

汽輪機性能試驗是火力發電廠的常規性試驗項目，一般在機組大修前后都會開展相關試驗，作為機組檢修、技術改造的依據，指導電廠能夠更有針對性、目的性的開展檢修工作，也可以為機組經濟運行提供指導。同時，新建機組投運后也會進行驗收性能試驗，用于檢驗機組性能是否達到廠家的設計值，是否運行經濟等。傳統的汽輪機性能試驗采用就地安裝傳感器，采用IMP數據采集板，通過現場布線把傳感器和IMP數據采集板連接起來，IMP數據采集板之間也通過布線的方式連接，最后進入數據采集主機，通過USB連接接入電腦〔1－2〕。布置方式如圖1所示。這種布線方法測試精度雖然能滿足相關導則的要求，但測試設備線路長，電信號在傳輸過程中受外界環境干擾大，且布線耗費大量人力。目前，一種無線數采系統可解決有線數采方面的不足，無線數采方式省掉了通過線路傳輸的中間環節，直接通過無線信號傳播數據，減少了環境因素對測量數據的影響，相對提高了數據的可靠性〔3〕。

2 無線數采系統硬件組成

汽輪機性能試驗無線數采系統由硬件部分和軟件部分組成，目前硬件部分一般采用某公司生產的硬件設備，包括無線網關、無線壓力變送器、無線差壓變送器和無線溫度變送器等，硬件布置圖如圖2所示。

3 無線數采系統軟件開發

無線數采系統用于汽輪機性能試驗可以相對提高數據精度，公司未提供專門的汽輪機性能試驗測試軟件，軟件部分需要自行開發。下面將重點介紹汽輪機性能試驗無線數采系統軟件的開發。

3.1 軟件開發總體思路

汽輪機性能試驗無線系統軟件包括數據處理部分和用戶界面部分，如圖3所示，數據處理部分主要包括數據的提取、數據的處理、數據的保存等模塊；用戶界面部分主要包括系統設置、界面設置、變送器及參數名稱設置等模塊〔4〕。由于可以通過網頁方式查看無線數采系統中的數據，為方便數據的直觀比較，本軟件在設計時以提取網頁中的數據作為數據來源，并采用C＃語言作為開發工具。

3.2 數據模塊

3.2.1 數據提取

數據以表格的形式在網頁中顯示出來，并在網頁中實時刷新，網頁表格中數據包含傳感器編號、數據獲取時間、變送器測量值、無線變送器電池電壓等信息。為獲取相關的數據，首先要獲取對應網頁中的數據表格，在該網頁中，數據表格的名稱是“devices”，然后對網頁中的表格進行處理，轉換為數組，獲取網頁表格數據的部分C＃代碼如下:

通過getHtmlDate()的處理，將網頁中的表格數據轉換為C＃語言可以識別的數組形式，方便下一步的數據處理〔5〕。

3.2.2 數據處理

由于原始網頁表格中并沒有每個設備編號對應的參數名稱，網頁表格數據轉換為數組后，要根據用戶界面中的設置，將設備編號及其數據與采集參數名稱對應起來，以方便試驗人員對各參數數據進行檢查。數據處理的部分C＃代碼如下:

上述代碼中 iniArray是配置文件，tableArray是通過數據提取后得到的表格文件。

3.2.3 數據存儲

通過3.2.2中數據處理后，表格中的文件變成以 “參數名:參數值”的表格形式存儲在內存中，這樣的數據形式方便試驗人員對測量參數的實時監測，掌握機組的運行情況。數據以CSV文件的方式存儲，所有參數存在一個文件內，且除第1次存儲外，后面不再存儲 “參數名”，以便離線數據查看。數據存儲的部分C＃代碼如下:

上述代碼中，strIn是已經過處理后的一行參數值數據字符串。

3.3 用戶界面

3.3.1 系統參數設置

系統參數設置主要設置采集通道設置的保存路徑、采集參數數據的保存路徑、網頁路徑、數據存儲間隔時間、電廠信息等。

3.3.2 傳感器設置

每個無線變送器都會送出4個參數值，分別為PV，SV，TV，QV，對于無線壓力變送器和無線差壓變送器，PV是需要的值，對于無線溫度變送器PV，SV，TV，QV均可能是需要的值，這取決于現場試驗使用的通道。變送器設置的目的，一是將變送器編號與采集參數名稱相對應，二是設置變送器4個參數值中哪個是試驗中需要的。變送器設置界面如圖4所示。

3.3.3 參數設置

參數設置部分主要設置數據監視畫面中的字體、顏色、數據表格中的列寬等。也可以根據屏幕的大小自動調整。方便試驗人員根據自己的喜好進行設置。除上述模塊外，還有采集控制模塊，如開始預覽、開始采集、暫停采集等。

4 現場應用

汽輪機性能試驗無線數采系統開發完成以來，基于該無線數采系統在多個電廠開展了相關試驗，如鴨溪電廠、安順電廠、大方電廠、盤北電廠等，取得了良好的效果，通過該系統采集的數據用于電廠性能試驗計算，其結果都符合電廠運行的實際情況。從測量數據的準確性來講，也比電廠DCS測得的數據可信度要高，特別是對于某些有爭議性的測點，電廠DCS測點明顯偏離設計值，如某電廠除氧器溫度測點，在負荷300M時DCS測量值為164℃，根據經驗和其它參數對照，該測點溫度明顯偏低，后換一次元件，采用無線數采系統測量，該測點溫度169℃，基本與實際相符。

5 結論

從現場應用來看，汽輪機性能試驗無線數采系統完全能滿足現場試驗的要求，且操作方便，獲取的數據精度、準確性較高。由于無線變送器的使用，很大程度上減輕了試驗人員的勞動力，提高了汽輪機性能試驗的質量和效率。

〔1〕呂克橋，徐建華.IMP數據采集系統及VBA編程在電站性能考核試驗中的應用 〔J〕.電站系統工程，2007，23(03):57-58.

〔2〕呂克橋，張作群，劉纓.IMP數據采集系統在電站性能考核試驗中的應用 〔J〕.計量與測試技術.2006，33(08):6-7.

〔3〕李巍.淺談發電廠汽輪機熱力性能試驗分析 〔J〕.硅谷，2011，11:146.

〔4〕GB/T 8117.2—2008汽輪機熱力性能驗收試驗規程 〔S〕.北京:中國標準出版社，2008.

〔5〕John Sharp，周靖.Visual C＃2012從入門到精通 〔M〕.北京:清華大學出版社，2013.

Development and application of turbine performance test w ireless data acquisition system

ZHANG Shi-hai1，JIN Feng-hua2，JIANG Yan-can1，LAN Zhong-qiu1
(1.Guizhou Electric Power Research Institute，Guiyang，Guizhou 550002；2.Changsha University of Science and Technology，Changsha 410114)

A new method by which wireless instrument is used in turbine performance test and its relevantwireless system soft are introduced in this paper.From two aspects of data module and user interface，the software development process is introduced.The data module concludes data extraction，data processing，data storage，and user interface concludes system setting interface，sensor setting interface，parameter setting interface.The reliability and accuracy of system have been verified by the field test in power plants after completion of wireless data acquisition system development.

turbine；data acquisition system；performance test；C＃；software development；wireless；datamodule

TM715

A

1008-0198(2014)06-0026-03

張世海 (1983)，男，漢族，碩士研究生，工程師，主要從事汽輪機故障監測與診斷的方面的研究工作。

10.3969/j.issn.1008-0198.2014.06.007

2014-07-11 改回日期:2014-11-03

中國南方電網有限責任公司科技項目 (K－GZ2012－125)