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PLC在发电机转子测温上的应用

技术应用 | 作者:admin 发布日期:2018-04-02 查看次数:179

核心提示:  无论在水力发电厂还是火力发电厂,发电机都是电厂的主要设备,它的任何停机故障都会导致发电厂无法发电,因此对发电机的主要部件的监测至关重要。发电机的定子和转子是发电机的核心部件,定子的铁芯内埋有PT1

  无论在水力发电厂还是火力发电厂,发电机都是电厂的主要设备,它的任何停机故障都会导致发电厂无法发电,因此对发电机的主要部件的监测至关重要。发电机的定子和转子是发电机的核心部件,定子的铁芯内埋有PT100的测温电阻,通过这些元件与监控设备连接,可以实时地监测定子温度。由于发电机的转子是旋转部件,如在转子的各处埋入测温电阻,则需装设很多小碳刷将信号引出,这样给发电机运行带来隐患,且工艺上实现也很困难,特别是对于高转速的火力发电机,因此只能用间接法测量发电机的转子的温度。间接法测量是检测发电机转子的有关参数,通过对这些参数的分析和计算来确定转子温度。

  1温度检测原理发电机的转子线圈是由铜线绕制而成的,在不同温度下,铜线的电阻是不同的。当发电机正常运行时,发电机转子通有较大的励磁电流,这使转子线圈的温度升高,导致铜线圈电阻大。通过转子绕组的电流、电压的测量,并进行分析和计算可推算出转子绕组的电阻值。发电机转子温度的计算是基于计算发电机转子的线圈的电阻实现的。计算公式如下线圈绕组电抗,Ub为集电环碳刷压降的直流分量,Rb为碳刷的电阻,Rl为磁场电压测点至集电环碳刷间的直流母排的电阻。基于磁场绕组电阻值的计算结果,绕组的温度可按照如下公式计算因此,采集发电机转子的电压、电流电量,通过数据的分析和计算输出发电机的转子温度值,是检测装置的基本设计思想。

  2检测装置的构成2.1装置的硬件构成检测装置由三部分组成。

  电压变送器、电流变送器转子电流转换是通过转子回路中的2 ~20mA电流变送器完成的。转子电压是由电压变送器直接测得,变比为检测仪控制小箱是本装置核心部分。为保证装置可靠,本检测仪选用日本松下公司的FP0型小型PLC,这种控制器体积小(截面积只有名片大小),重量轻,易安装。且它可以进行32位浮点运算,且运算速度快(0.9化/步),而且使滤波和计算精度都大大提高。此部分由稳压电源A(供控制器用)、稳压电源B(供触摸屏用)、CPU模块、模/数和数/模转换模块组成。检测仪接受从电压、电流变送器测得的信号,经计算后发出4~ 20mA转子温度信号或超温报警信号,同时还c通过RS232串口COM2传送给人机界面,如所示。

  转子测温装置的原理方框图人机界面一触摸屏人机界面采用触摸屏,选用HITECH公司的工业级人机界面。它能取代传统的控制面板功能,可节省PLC的I/O模组,按钮开关,数字设定,指示灯等,且随时显示重要的讯息。根据需要编辑的各种界面,通过页面转换可以显示实时检并可通过设定界面对装置进行系统参数整定。

  2.2装置的软件构成信号滤波、计算及逻辑关系由PLC完成,在NAIS的FPGR软件环境下编程;/O选择、历史数据储存、曲线绘制等由HITECH人机界面完成,在SADP3软件环境下编程。

  2.2.1信号的滤波由于发电机的磁场电压是可控硅直流侧输出,因此含有高次谐波及换弧电压等干扰信号。如不进行滤波,则可导致测温输出5 ~20度的波动。采用惯性滤波和去极值平均滤波法的复合滤波。

  惯性滤波:低通滤波传递函数为G(S)=Y(S)/X(S)=V(TdXS样值;m为滤波系数;Td为对应于软件的运算周期。

  惯性滤波用于消除电压信号中的高次谐波。

  去极值平均滤波法:连续采样N次,同时找出其最大值和最小值,然后N― 2个采样值求平均值。此方法用于消除换弧电压尖峰的干扰。

  2.2.2数值计算为保证精度,采用32位浮点计算。由于PLC的输入和输出量都是0 ~4000的整数量,应在输入和输出处进行转换,另外合理安排计算顺序,防止数值溢出。

  如数值溢出可导致PLC死机,因此编程时对一些特殊工况进行考虑。

  面和调试界面,并设不同级别的密码。用户界面主要用于显示数据、历史温度记录及超温事件记录,调试界面则用于设定发电机参数、PLC的I/O、A/D及D/A的校验和模拟试验。

  3程序的调试与装置的试验3.1HITECH人机界面测温度温度历史记录曲线,a温度历史数据显示p舰的开关,然后将心机与触屏遇RS232通i讯首先将编译后的程序在PC机上进行仿真操作,检验各界面的功能块及汉字的显示及各界面切换,要避免界面切换出现死循环。以上功能调整正常后,按照HITECH的说明书设定触屏后侧应用科技线连接,将程序下载,如在下载过程中出现故障,必须重新下载,否则人机界面以后运行会出现故障。

  3.2人机界面与PLC的通讯3.3PLC的软件调试选择一台励磁装置,使其可控硅输出与大阻值的模拟转子负载连接,通过变送器将电压信号输入PLC.利用FpwinGR软件中的timechartmonitor观察经软件滤波后的波型,不断调整Td和m的值(式(2),式(3)),选出最佳的设定值。

  模拟不同工况时的发电机转子电压和电流值,并计算出理论转子温度,与实际的显示的温度进行比较,通过调整有关参数使偏差最小。

  用发电机转子相同材质的铜线(线径较细),绕制高阻线圈(R=344n),在线圈中通入恒电流,并将线圈置入恒温箱中。逐渐升高恒温箱的温度,比较恒温箱的温度与实际显示的温度,调整软件中a(式(1))的值,使显示温度与实际温度接近。经调整后,测量结果如表1.表1调整后的测量结果实际温度显示温度实际温度显示温度4结束语通过72h的模拟试验和现场的运行说明用NAIS的PLC和HITECH的人机界面设计的装置完全能满足现场的要求,并且具有显示界面友好、可靠性高等优点。由于此装置所有硬件都采用成熟产品,无需自制PCB板,对不同的应用只需更改软件即可,此文有一定的借鉴意义。


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