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PLC在發(fā)電機轉(zhuǎn)子測溫上的應用

2017-04-11 11:05:29 大云網(wǎng)  點擊量: 評論 (0)
核心提示:  無論在水力發(fā)電廠還是火力發(fā)電廠,發(fā)電機都是電廠的主要設備,它的任何停機故障都會導致發(fā)電廠無法發(fā)電,因此對發(fā)電機的主要部件的監(jiān)測至關(guān)重要。發(fā)電機的定子和轉(zhuǎn)子是發(fā)電機的核心部件,定子的鐵
核心提示:  無論在水力發(fā)電廠還是火力發(fā)電廠,發(fā)電機都是電廠的主要設備,它的任何停機故障都會導致發(fā)電廠無法發(fā)電,因此對發(fā)電機的主要部件的監(jiān)測至關(guān)重要。發(fā)電機的定子和轉(zhuǎn)子是發(fā)電機的核心部件,定子的鐵芯內(nèi)埋有PT1
  無論在水力發(fā)電廠還是火力發(fā)電廠,發(fā)電機都是電廠的主要設備,它的任何停機故障都會導致發(fā)電廠無法發(fā)電,因此對發(fā)電機的主要部件的監(jiān)測至關(guān)重要。發(fā)電機的定子和轉(zhuǎn)子是發(fā)電機的核心部件,定子的鐵芯內(nèi)埋有PT100的測溫電阻,通過這些元件與監(jiān)控設備連接,可以實時地監(jiān)測定子溫度。由于發(fā)電機的轉(zhuǎn)子是旋轉(zhuǎn)部件,如在轉(zhuǎn)子的各處埋入測溫電阻,則需裝設很多小碳刷將信號引出,這樣給發(fā)電機運行帶來隱患,且工藝上實現(xiàn)也很困難,特別是對于高轉(zhuǎn)速的火力發(fā)電機,因此只能用間接法測量發(fā)電機的轉(zhuǎn)子的溫度。間接法測量是檢測發(fā)電機轉(zhuǎn)子的有關(guān)參數(shù),通過對這些參數(shù)的分析和計算來確定轉(zhuǎn)子溫度。
  1溫度檢測原理發(fā)電機的轉(zhuǎn)子線圈是由銅線繞制而成的,在不同溫度下,銅線的電阻是不同的。當發(fā)電機正常運行時,發(fā)電機轉(zhuǎn)子通有較大的勵磁電流,這使轉(zhuǎn)子線圈的溫度升高,導致銅線圈電阻大。通過轉(zhuǎn)子繞組的電流、電壓的測量,并進行分析和計算可推算出轉(zhuǎn)子繞組的電阻值。發(fā)電機轉(zhuǎn)子溫度的計算是基于計算發(fā)電機轉(zhuǎn)子的線圈的電阻實現(xiàn)的。計算公式如下線圈繞組電抗,Ub為集電環(huán)碳刷壓降的直流分量,Rb為碳刷的電阻,Rl為磁場電壓測點至集電環(huán)碳刷間的直流母排的電阻。基于磁場繞組電阻值的計算結(jié)果,繞組的溫度可按照如下公式計算因此,采集發(fā)電機轉(zhuǎn)子的電壓、電流電量,通過數(shù)據(jù)的分析和計算輸出發(fā)電機的轉(zhuǎn)子溫度值,是檢測裝置的基本設計思想。
  2檢測裝置的構(gòu)成2.1裝置的硬件構(gòu)成檢測裝置由三部分組成。
  電壓變送器、電流變送器轉(zhuǎn)子電流轉(zhuǎn)換是通過轉(zhuǎn)子回路中的2 ~20mA電流變送器完成的。轉(zhuǎn)子電壓是由電壓變送器直接測得,變比為檢測儀控制小箱是本裝置核心部分。為保證裝置可靠,本檢測儀選用日本松下公司的FP0型小型PLC,這種控制器體積小(截面積只有名片大小),重量輕,易安裝。且它可以進行32位浮點運算,且運算速度快(0.9化/步),而且使濾波和計算精度都大大提高。此部分由穩(wěn)壓電源A(供控制器用)、穩(wěn)壓電源B(供觸摸屏用)、CPU模塊、模/數(shù)和數(shù)/模轉(zhuǎn)換模塊組成。檢測儀接受從電壓、電流變送器測得的信號,經(jīng)計算后發(fā)出4~ 20mA轉(zhuǎn)子溫度信號或超溫報警信號,同時還c通過RS232串口COM2傳送給人機界面,如所示。
  轉(zhuǎn)子測溫裝置的原理方框圖人機界面一觸摸屏人機界面采用觸摸屏,選用HITECH公司的工業(yè)級人機界面。它能取代傳統(tǒng)的控制面板功能,可節(jié)省PLC的I/O模組,按鈕開關(guān),數(shù)字設定,指示燈等,且隨時顯示重要的訊息。根據(jù)需要編輯的各種界面,通過頁面轉(zhuǎn)換可以顯示實時檢并可通過設定界面對裝置進行系統(tǒng)參數(shù)整定。
  2.2裝置的軟件構(gòu)成信號濾波、計算及邏輯關(guān)系由PLC完成,在NAIS的FPGR軟件環(huán)境下編程;/O選擇、歷史數(shù)據(jù)儲存、曲線繪制等由HITECH人機界面完成,在SADP3軟件環(huán)境下編程。
  2.2.1信號的濾波由于發(fā)電機的磁場電壓是可控硅直流側(cè)輸出,因此含有高次諧波及換弧電壓等干擾信號。如不進行濾波,則可導致測溫輸出5 ~20度的波動。采用慣性濾波和去極值平均濾波法的復合濾波。
  慣性濾波:低通濾波傳遞函數(shù)為G(S)=Y(S)/X(S)=V(TdXS樣值;m為濾波系數(shù);Td為對應于軟件的運算周期。
  慣性濾波用于消除電壓信號中的高次諧波。
  去極值平均濾波法:連續(xù)采樣N次,同時找出其最大值和最小值,然后N― 2個采樣值求平均值。此方法用于消除換弧電壓尖峰的干擾。
  2.2.2數(shù)值計算為保證精度,采用32位浮點計算。由于PLC的輸入和輸出量都是0 ~4000的整數(shù)量,應在輸入和輸出處進行轉(zhuǎn)換,另外合理安排計算順序,防止數(shù)值溢出。
  如數(shù)值溢出可導致PLC死機,因此編程時對一些特殊工況進行考慮。
  面和調(diào)試界面,并設不同級別的密碼。用戶界面主要用于顯示數(shù)據(jù)、歷史溫度記錄及超溫事件記錄,調(diào)試界面則用于設定發(fā)電機參數(shù)、PLC的I/O、A/D及D/A的校驗和模擬試驗。
  3程序的調(diào)試與裝置的試驗3.1HITECH人機界面測溫度溫度歷史記錄曲線,a溫度歷史數(shù)據(jù)顯示p艦的開關(guān),然后將心機與觸屏遇RS232通i訊首先將編譯后的程序在PC機上進行仿真操作,檢驗各界面的功能塊及漢字的顯示及各界面切換,要避免界面切換出現(xiàn)死循環(huán)。以上功能調(diào)整正常后,按照HITECH的說明書設定觸屏后側(cè)應用科技線連接,將程序下載,如在下載過程中出現(xiàn)故障,必須重新下載,否則人機界面以后運行會出現(xiàn)故障。
  3.2人機界面與PLC的通訊3.3PLC的軟件調(diào)試選擇一臺勵磁裝置,使其可控硅輸出與大阻值的模擬轉(zhuǎn)子負載連接,通過變送器將電壓信號輸入PLC.利用FpwinGR軟件中的timechartmonitor觀察經(jīng)軟件濾波后的波型,不斷調(diào)整Td和m的值(式(2),式(3)),選出最佳的設定值。
  模擬不同工況時的發(fā)電機轉(zhuǎn)子電壓和電流值,并計算出理論轉(zhuǎn)子溫度,與實際的顯示的溫度進行比較,通過調(diào)整有關(guān)參數(shù)使偏差最小。
  用發(fā)電機轉(zhuǎn)子相同材質(zhì)的銅線(線徑較細),繞制高阻線圈(R=344n),在線圈中通入恒電流,并將線圈置入恒溫箱中。逐漸升高恒溫箱的溫度,比較恒溫箱的溫度與實際顯示的溫度,調(diào)整軟件中a(式(1))的值,使顯示溫度與實際溫度接近。經(jīng)調(diào)整后,測量結(jié)果如表1.表1調(diào)整后的測量結(jié)果實際溫度顯示溫度實際溫度顯示溫度4結(jié)束語通過72h的模擬試驗和現(xiàn)場的運行說明用NAIS的PLC和HITECH的人機界面設計的裝置完全能滿足現(xiàn)場的要求,并且具有顯示界面友好、可靠性高等優(yōu)點。由于此裝置所有硬件都采用成熟產(chǎn)品,無需自制PCB板,對不同的應用只需更改軟件即可,此文有一定的借鑒意義。
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責任編輯:電小二

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