Academic Company Events NI Developer Zone Support Solutions Products & Services Contact NI MyNI

Laborelec 公司以 NI CompactRIO 與 PXI 模擬並測試發電廠的渦輪速度控制器

  Print

此畫面擷圖顯示負載拒斥 (Load rejection) 測試之後的 ARTIST。

Author(s):
Wouter Termote - Laborelec SV, Dept. AISY

Industry:
Industrial Controls/ Devices/ Systems, Energy/Power

Products:
Compact FieldPoint, CompactRIO, PXI/CompactPCI, LabVIEW, FPGA Module

The Challenge:
將現有的渦輪速度控制器測試設備與軟體,升級至自動化、可移動,且使用者適用的測試與模擬環境。

The Solution:
使用 NI 圖形化介面提升軟體,並升級硬體為可輕鬆移動的單一裝置;並可迅速進行視覺呈現、大幅縮減開發與安裝時間,並持續完整使用現有系統的功能。

"在 Laborelec,我們於 1985 年構想了第一版的進階即時互動式渦輪模擬 (Advanced Real-Time Interactive Simulation of Turbines,ARTIST) 的模擬軟體 (Net Simulator)。在接下來的 20 年間,我們新增許多更完整的功能至該軟體。"

© Laborelec我們於 1985 年構想了第一版的進階即時互動式渦輪模擬 (Advanced Real-Time Interactive Simulation of TurbinesARTIST) 的模擬軟體 (Net Simulator)。在接下來的 20 年間,我們新增許多更完整的功能至該軟體。

透過此系統我們可於發電廠中測試蒸氣渦輪速度控制器。在規劃的維護計畫中,我們連接速度控制器至 ARTIST 系統,以模擬外接元件、渦輪狀態、電源網路 (Power grid) 狀態,與電力需求。根據這些狀態,渦輪速度控制器將必須適當的同步化渦輪增壓器 (Turbo-alternator),並調整活門等等。由於一般電廠、天然氣電廠,或核能電廠的速度控制器一旦發生問題,均可能導致極高的費用,甚至損壞渦輪;因此隨機測試這些功能為十分重要的例行工作。

 

舉例來說當我們自電源網路切斷蒸汽渦輪時我們使用 ARTIST 檢驗控制器是否能夠迅速控制蒸汽渦輪的速度。我們亦於電源網路的頻率波動 (Frequency fluctuation) 期間,使用該系統測試渦輪控制器的行為 (Behavior)。現有系統的限制即為該可攜性。系統裝載於大型機箱中,並包含數個條形圖表紙記錄器 (Strip chart recorder) 與類比獨立裝置。我們無法於渦輪速度控制器旁邊再安裝控制箱 (Control cabin)。我們將系統整合至以 C++ 所撰寫的衍生程式所羅列的程式碼相等於 5 本大型書本。在整合之後,將造成費時的維護作業與升級限制。

 

建置新的 ARTIST 系統

我們於 2005 年同時升級硬體與軟體並升級 ARTIST 軟體為圖形化的環境。我們以 NI LabVIEW 程式碼取代了超過 50,000 C++ 程式設計瑪,並於 LabVIEW 中再使用難以重新進行程式設計的核心 C 程式碼。在完成此過程之後,我們讓使用者能夠看到更實際的工業級程序。舉例來說,使用者可於多種電源網路條件下,迅速監控速度控制器的行為。再進一步來說,我們以包含了 NI CompactRIO PXI,並可輕鬆移動的系統,取代先前的 ARTIST 硬體。如此大幅提升了機動性,並縮短渦輪速度控制器附近的 ARTIST 模擬器安裝時間。

 

硬體建置

透過此模組化軟體的方式我們可以迅速更換硬體。亦可固定每組外接訊號至系統的任一個輸入。ARTIST 程式具有可定義每個輸入的設定模組。因此可固定輸入至實際 I/O 訊號,或至內部的軟體模擬。在稍後的案例中,我們將系統作為操作者與系統維護員的訓練模擬器,或使用之以測試新的程序控制架構。亦可連接 OPC 至其他程序或外接 DCS。透過 The MathWorks, Inc. MATLAB® Simulink® 軟體我們可插入已開發的模型。

針對實際 I/O我們可透過最高 100 Hz 的控制迴路 (Control-loop) 速率使用此系統整合 NI Compact FieldPoint/或透過 NI CompactRIO以整合高速渦輪轉速計訊號的模擬作業與其超過時效的低品質訊號。

此整個系統包含 Microsoft Windows XP 作業系統的 1 PXI 機箱 PXI 控制器PXI 機箱 亦包含 1 NI PXI-5404 頻率產生器,可產生 50 Hz 的淨訊號 (Net signal)

 

適於不同使用者的高價值工具

ARTIST 並不僅為廠房操作者的檢驗工具。舉例來說,維護人員可於維修或替換零件之後,使用 ARTIST 測試速度控制器,或測試新的處理控制結構與參數。Electrabel 公司為領先的歐洲能源公司,並為荷比盧同盟市場的第一名;亦於該訓練中心使用 ARTIST,以指導新的員工。

透過 ARTIST 程式工程師可實地測試比利時境內的大多數火力發電單位並進行調整。新的 ARTIST 已於 2006 年第一次使用於 Doel 4 號核能電廠修正期間。根據使用者的反應,Laborelec 將針對最大效能,持續升級模擬軟體 (Net simulator)

 

 

MATLAB® Simulink® The MathWorks, Inc. 的註冊商標。

Author Information:
For more information on this Case Study, contact:
Wouter Termote
Laborelec SV, Dept. AISY
Tel: +32 (0)2 382 03 22
Fax: +32 (0)2 382 02 41
wouter.termote@laborelec.com

Browse All Case Studies »

  Print