汽轮机性能试验无线数采系统开发与应用

张世海，晋风华，姜延灿，兰中秋

(1.贵州电力试验研究院，贵州贵阳550002；2.长沙理工大学，湖南长沙410114)

汽轮机性能试验无线数采系统开发与应用

张世海1，晋风华2，姜延灿1，兰中秋1

(1.贵州电力试验研究院，贵州贵阳550002；2.长沙理工大学，湖南长沙410114)

介绍无线设备用于汽轮机性能试验的新方法以及相应无线数采系统软件的开发。文章从数据模块和用户界面2个主要方面论述软件开发过程，数据模块包括数据提取、数据处理、数据存储等部分，用户界面包括系统设置、传感器设置、参数设置3个部分。无线数采系统搭建开发完成后，通过电厂现场试验，验证系统及软件的可靠性和准确性。

汽轮机；数采系统；性能试验；C＃；软件开发；无线；数据模块

1 前言

汽轮机性能试验是火力发电厂的常规性试验项目，一般在机组大修前后都会开展相关试验，作为机组检修、技术改造的依据，指导电厂能够更有针对性、目的性的开展检修工作，也可以为机组经济运行提供指导。同时，新建机组投运后也会进行验收性能试验，用于检验机组性能是否达到厂家的设计值，是否运行经济等。传统的汽轮机性能试验采用就地安装传感器，采用IMP数据采集板，通过现场布线把传感器和IMP数据采集板连接起来，IMP数据采集板之间也通过布线的方式连接，最后进入数据采集主机，通过USB连接接入电脑〔1－2〕。布置方式如图1所示。这种布线方法测试精度虽然能满足相关导则的要求，但测试设备线路长，电信号在传输过程中受外界环境干扰大，且布线耗费大量人力。目前，一种无线数采系统可解决有线数采方面的不足，无线数采方式省掉了通过线路传输的中间环节，直接通过无线信号传播数据，减少了环境因素对测量数据的影响，相对提高了数据的可靠性〔3〕。

2 无线数采系统硬件组成

汽轮机性能试验无线数采系统由硬件部分和软件部分组成，目前硬件部分一般采用某公司生产的硬件设备，包括无线网关、无线压力变送器、无线差压变送器和无线温度变送器等，硬件布置图如图2所示。

3 无线数采系统软件开发

无线数采系统用于汽轮机性能试验可以相对提高数据精度，公司未提供专门的汽轮机性能试验测试软件，软件部分需要自行开发。下面将重点介绍汽轮机性能试验无线数采系统软件的开发。

3.1 软件开发总体思路

汽轮机性能试验无线系统软件包括数据处理部分和用户界面部分，如图3所示，数据处理部分主要包括数据的提取、数据的处理、数据的保存等模块；用户界面部分主要包括系统设置、界面设置、变送器及参数名称设置等模块〔4〕。由于可以通过网页方式查看无线数采系统中的数据，为方便数据的直观比较，本软件在设计时以提取网页中的数据作为数据来源，并采用C＃语言作为开发工具。

3.2 数据模块

3.2.1 数据提取

数据以表格的形式在网页中显示出来，并在网页中实时刷新，网页表格中数据包含传感器编号、数据获取时间、变送器测量值、无线变送器电池电压等信息。为获取相关的数据，首先要获取对应网页中的数据表格，在该网页中，数据表格的名称是“devices”，然后对网页中的表格进行处理，转换为数组，获取网页表格数据的部分C＃代码如下:

通过getHtmlDate()的处理，将网页中的表格数据转换为C＃语言可以识别的数组形式，方便下一步的数据处理〔5〕。

3.2.2 数据处理

由于原始网页表格中并没有每个设备编号对应的参数名称，网页表格数据转换为数组后，要根据用户界面中的设置，将设备编号及其数据与采集参数名称对应起来，以方便试验人员对各参数数据进行检查。数据处理的部分C＃代码如下:

上述代码中 iniArray是配置文件，tableArray是通过数据提取后得到的表格文件。

3.2.3 数据存储

通过3.2.2中数据处理后，表格中的文件变成以 “参数名:参数值”的表格形式存储在内存中，这样的数据形式方便试验人员对测量参数的实时监测，掌握机组的运行情况。数据以CSV文件的方式存储，所有参数存在一个文件内，且除第1次存储外，后面不再存储 “参数名”，以便离线数据查看。数据存储的部分C＃代码如下:

上述代码中，strIn是已经过处理后的一行参数值数据字符串。

3.3 用户界面

3.3.1 系统参数设置

系统参数设置主要设置采集通道设置的保存路径、采集参数数据的保存路径、网页路径、数据存储间隔时间、电厂信息等。

3.3.2 传感器设置

每个无线变送器都会送出4个参数值，分别为PV，SV，TV，QV，对于无线压力变送器和无线差压变送器，PV是需要的值，对于无线温度变送器PV，SV，TV，QV均可能是需要的值，这取决于现场试验使用的通道。变送器设置的目的，一是将变送器编号与采集参数名称相对应，二是设置变送器4个参数值中哪个是试验中需要的。变送器设置界面如图4所示。

3.3.3 参数设置

参数设置部分主要设置数据监视画面中的字体、颜色、数据表格中的列宽等。也可以根据屏幕的大小自动调整。方便试验人员根据自己的喜好进行设置。除上述模块外，还有采集控制模块，如开始预览、开始采集、暂停采集等。

4 现场应用

汽轮机性能试验无线数采系统开发完成以来，基于该无线数采系统在多个电厂开展了相关试验，如鸭溪电厂、安顺电厂、大方电厂、盘北电厂等，取得了良好的效果，通过该系统采集的数据用于电厂性能试验计算，其结果都符合电厂运行的实际情况。从测量数据的准确性来讲，也比电厂DCS测得的数据可信度要高，特别是对于某些有争议性的测点，电厂DCS测点明显偏离设计值，如某电厂除氧器温度测点，在负荷300M时DCS测量值为164℃，根据经验和其它参数对照，该测点温度明显偏低，后换一次元件，采用无线数采系统测量，该测点温度169℃，基本与实际相符。

5 结论

从现场应用来看，汽轮机性能试验无线数采系统完全能满足现场试验的要求，且操作方便，获取的数据精度、准确性较高。由于无线变送器的使用，很大程度上减轻了试验人员的劳动力，提高了汽轮机性能试验的质量和效率。

〔1〕吕克桥，徐建华.IMP数据采集系统及VBA编程在电站性能考核试验中的应用 〔J〕.电站系统工程，2007，23(03):57-58.

〔2〕吕克桥，张作群，刘缨.IMP数据采集系统在电站性能考核试验中的应用 〔J〕.计量与测试技术.2006，33(08):6-7.

〔3〕李巍.浅谈发电厂汽轮机热力性能试验分析 〔J〕.硅谷，2011，11:146.

〔4〕GB/T 8117.2—2008汽轮机热力性能验收试验规程 〔S〕.北京:中国标准出版社，2008.

〔5〕John Sharp，周靖.Visual C＃2012从入门到精通 〔M〕.北京:清华大学出版社，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

张世海 (1983)，男，汉族，硕士研究生，工程师，主要从事汽轮机故障监测与诊断的方面的研究工作。

10.3969/j.issn.1008-0198.2014.06.007

2014-07-11 改回日期:2014-11-03

中国南方电网有限责任公司科技项目 (K－GZ2012－125)