PLC在發電機轉子測溫上的應用

2017-04-11 11:05:29 大云網　點擊量：評論 (0)

核心提示：　　無論在水力發電廠還是火力發電廠，發電機都是電廠的主要設備，它的任何停機故障都會導致發電廠無法發電，因此對發電機的主要部件的監測至關重要。發電機的定子和轉子是發電機的核心部件，定子的鐵

核心提示：　　無論在水力發電廠還是火力發電廠，發電機都是電廠的主要設備，它的任何停機故障都會導致發電廠無法發電，因此對發電機的主要部件的監測至關重要。發電機的定子和轉子是發電機的核心部件，定子的鐵芯內埋有PT1

　　無論在水力發電廠還是火力發電廠，發電機都是電廠的主要設備，它的任何停機故障都會導致發電廠無法發電，因此對發電機的主要部件的監測至關重要。發電機的定子和轉子是發電機的核心部件，定子的鐵芯內埋有PT100的測溫電阻，通過這些元件與監控設備連接，可以實時地監測定子溫度。由于發電機的轉子是旋轉部件，如在轉子的各處埋入測溫電阻，則需裝設很多小碳刷將信號引出，這樣給發電機運行帶來隱患，且工藝上實現也很困難，特別是對于高轉速的火力發電機，因此只能用間接法測量發電機的轉子的溫度。間接法測量是檢測發電機轉子的有關參數，通過對這些參數的分析和計算來確定轉子溫度。

　　1溫度檢測原理發電機的轉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。當發電機正常運行時，發電機轉子通有較大的勵磁電流，這使轉子線圈的溫度升高，導致銅線圈電阻大。通過轉子繞組的電流、電壓的測量，并進行分析和計算可推算出轉子繞組的電阻值。發電機轉子溫度的計算是基于計算發電機轉子的線圈的電阻實現的。計算公式如下線圈繞組電抗，Ub為集電環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碳刷間的直流母排的電阻。基于磁場繞組電阻值的計算結果，繞組的溫度可按照如下公式計算因此，采集發電機轉子的電壓、電流電量，通過數據的分析和計算輸出發電機的轉子溫度值，是檢測裝置的基本設計思想。

　　2檢測裝置的構成2.1裝置的硬件構成檢測裝置由三部分組成。

　　電壓變送器、電流變送器轉子電流轉換是通過轉子回路中的2 ~20mA電流變送器完成的。轉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。此部分由穩壓電源A（供控制器用）、穩壓電源B（供觸摸屏用）、CPU模塊、模/數和數/模轉換模塊組成。檢測儀接受從電壓、電流變送器測得的信號，經計算后發出4~ 20mA轉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公司的工業級人機界面。它能取代傳統的控制面板功能，可節省PLC的I/O模組，按鈕開關，數字設定，指示燈等，且隨時顯示重要的訊息。根據需要編輯的各種界面，通過頁面轉換可以顯示實時檢并可通過設定界面對裝置進行系統參數整定。

　　2.2裝置的軟件構成信號濾波、計算及邏輯關系由PLC完成，在NAIS的FPGR軟件環境下編程；/O選擇、歷史數據儲存、曲線繪制等由HITECH人機界面完成，在SADP3軟件環境下編程。

　　2.2.1信號的濾波由于發電機的磁場電壓是可控硅直流側輸出，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：低通濾波傳遞函數為G（S）=Y（S）/X（S）=V（TdXS樣值；m為濾波系數；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的整數量，應在輸入和輸出處進行轉換，另外合理安排計算順序，防止數值溢出。

　　如數值溢出可導致PLC死機，因此編程時對一些特殊工況進行考慮。

　　面和調試界面，并設不同級別的密碼。用戶界面主要用于顯示數據、歷史溫度記錄及超溫事件記錄，調試界面則用于設定發電機參數、PLC的I/O、A/D及D/A的校驗和模擬試驗。

　　3程序的調試與裝置的試驗3.1HITECH人機界面測溫度溫度歷史記錄曲線，a溫度歷史數據顯示p艦的開關，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死循環。以上功能調整正常后，按照HITECH的說明書設定觸屏后側應用科技線連接，將程序下載，如在下載過程中出現故障，必須重新下載，否則人機界面以后運行會出現故障。

　　3.2人機界面與PLC的通訊3.3PLC的軟件調試選擇一臺勵磁裝置，使其可控硅輸出與大阻值的模擬轉子負載連接，通過變送器將電壓信號輸入PLC.利用FpwinGR軟件中的timechartmonitor觀察經軟件濾波后的波型，不斷調整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電機轉子電壓和電流值，并計算出理論轉子溫度，與實際的顯示的溫度進行比較，通過調整有關參數使偏差最小。

　　用發電機轉子相同材質的銅線（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，調整軟件中a（式（1））的值，使顯示溫度與實際溫度接近。經調整后，測量結果如表1.表1調整后的測量結果實際溫度顯示溫度實際溫度顯示溫度4結束語通過72h的模擬試驗和現場的運行說明用NAIS的PLC和HITECH的人機界面設計的裝置完全能滿足現場的要求，并且具有顯示界面友好、可靠性高等優點。由于此裝置所有硬件都采用成熟產品，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。