核心提示：　　無(wú)論在水力發(fā)電廠還是火力發(fā)電廠，發(fā)電機(jī)都是電廠的主要設(shè)備，它的任何停機(jī)故障都會(huì)導(dǎo)致發(fā)電廠無(wú)法發(fā)電，因此對(duì)發(fā)電機(jī)的主要部件的監(jiān)測(cè)至關(guān)重要。發(fā)電機(jī)的定子和轉(zhuǎn)子是發(fā)電機(jī)的核心部件，定子的鐵芯內(nèi)埋有PT1

　　無(wú)論在水力發(fā)電廠還是火力發(fā)電廠，發(fā)電機(jī)都是電廠的主要設(shè)備，它的任何停機(jī)故障都會(huì)導(dǎo)致發(fā)電廠無(wú)法發(fā)電，因此對(duì)發(fā)電機(jī)的主要部件的監(jiān)測(cè)至關(guān)重要。發(fā)電機(jī)的定子和轉(zhuǎn)子是發(fā)電機(jī)的核心部件，定子的鐵芯內(nèi)埋有PT100的測(cè)溫電阻，通過(guò)這些元件與監(jiān)控設(shè)備連接，可以實(shí)時(shí)地監(jiān)測(cè)定子溫度。由于發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)子是旋轉(zhuǎn)部件，如在轉(zhuǎn)子的各處埋入測(cè)溫電阻，則需裝設(shè)很多小碳刷將信號(hào)引出，這樣給發(fā)電機(jī)運(yùn)行帶來(lái)隱患，且工藝上實(shí)現(xiàn)也很困難，特別是對(duì)于高轉(zhuǎn)速的火力發(fā)電機(jī)，因此只能用間接法測(cè)量發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)子的溫度。間接法測(cè)量是檢測(cè)發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子的有關(guān)參數(shù)，通過(guò)對(duì)這些參數(shù)的分析和計(jì)算來(lái)確定轉(zhuǎn)子溫度。

　　1溫度檢測(cè)原理發(fā)電機(jī)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(dāng)發(fā)電機(jī)正常運(yùn)行時(shí)，發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子通有較大的勵(lì)磁電流，這使轉(zhuǎn)子線圈的溫度升高，導(dǎo)致銅線圈電阻大。通過(guò)轉(zhuǎn)子繞組的電流、電壓的測(cè)量，并進(jìn)行分析和計(jì)算可推算出轉(zhuǎn)子繞組的電阻值。發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子溫度的計(jì)算是基于計(jì)算發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子的線圈的電阻實(shí)現(xiàn)的。計(jì)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(chǎng)電壓測(cè)點(diǎn)至集電環(huán)碳刷間的直流母排的電阻。基于磁場(chǎng)繞組電阻值的計(jì)算結(jié)果，繞組的溫度可按照如下公式計(jì)算因此，采集發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子的電壓、電流電量，通過(guò)數(shù)據(jù)的分析和計(jì)算輸出發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)子溫度值，是檢測(cè)裝置的基本設(shè)計(jì)思想。

　　2檢測(cè)裝置的構(gòu)成2.1裝置的硬件構(gòu)成檢測(cè)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(guò)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(cè)得，變比為檢測(cè)儀控制小箱是本裝置核心部分。為保證裝置可靠，本檢測(cè)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(jìn)行32位浮點(diǎn)運(yùn)算，且運(yùn)算速度快（0.9化/步），而且使濾波和計(jì)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(cè)儀接受從電壓、電流變送器測(cè)得的信號(hào)，經(jīng)計(jì)算后發(fā)出4~ 20mA轉(zhuǎn)子溫度信號(hào)或超溫報(bào)警信號(hào)，同時(shí)還c通過(guò)RS232串口COM2傳送給人機(jī)界面，如所示。

　　轉(zhuǎn)子測(cè)溫裝置的原理方框圖人機(jī)界面一觸摸屏人機(jī)界面采用觸摸屏，選用HITECH公司的工業(yè)級(jí)人機(jī)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(kāi)關(guān)，數(shù)字設(shè)定，指示燈等，且隨時(shí)顯示重要的訊息。根據(jù)需要編輯的各種界面，通過(guò)頁(yè)面轉(zhuǎn)換可以顯示實(shí)時(shí)檢并可通過(guò)設(shè)定界面對(duì)裝置進(jìn)行系統(tǒng)參數(shù)整定。

　　2.2裝置的軟件構(gòu)成信號(hào)濾波、計(jì)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(chǔ)存、曲線繪制等由HITECH人機(jī)界面完成，在SADP3軟件環(huán)境下編程。

　　2.2.1信號(hào)的濾波由于發(fā)電機(jī)的磁場(chǎng)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(hào)。如不進(jìn)行濾波，則可導(dǎo)致測(cè)溫輸出5 ~20度的波動(dòng)。采用慣性濾波和去極值平均濾波法的復(fù)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(duì)應(yīng)于軟件的運(yùn)算周期。

　　慣性濾波用于消除電壓信號(hào)中的高次諧波。

　　去極值平均濾波法：連續(xù)采樣N次，同時(shí)找出其最大值和最小值，然后N― 2個(gè)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(jì)算為保證精度，采用32位浮點(diǎn)計(jì)算。由于PLC的輸入和輸出量都是0 ~4000的整數(shù)量，應(yīng)在輸入和輸出處進(jìn)行轉(zhuǎn)換，另外合理安排計(jì)算順序，防止數(shù)值溢出。

　　如數(shù)值溢出可導(dǎo)致PLC死機(jī)，因此編程時(shí)對(duì)一些特殊工況進(jìn)行考慮。

　　面和調(diào)試界面，并設(shè)不同級(jí)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(shè)定發(fā)電機(jī)參數(shù)、PLC的I/O、A/D及D/A的校驗(yàn)和模擬試驗(yàn)。

　　3程序的調(diào)試與裝置的試驗(yàn)3.1HITECH人機(jī)界面測(cè)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(kāi)關(guān)，然后將心機(jī)與觸屏遇RS232通i訊首先將編譯后的程序在PC機(jī)上進(jìn)行仿真操作，檢驗(yàn)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(shuō)明書(shū)設(shè)定觸屏后側(cè)應(yīng)用科技線連接，將程序下載，如在下載過(guò)程中出現(xiàn)故障，必須重新下載，否則人機(jī)界面以后運(yùn)行會(huì)出現(xiàn)故障。

　　3.2人機(jī)界面與PLC的通訊3.3PLC的軟件調(diào)試選擇一臺(tái)勵(lì)磁裝置，使其可控硅輸出與大阻值的模擬轉(zhuǎn)子負(fù)載連接，通過(guò)變送器將電壓信號(hào)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(shè)定值。

　　模擬不同工況時(shí)的發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子電壓和電流值，并計(jì)算出理論轉(zhuǎn)子溫度，與實(shí)際的顯示的溫度進(jìn)行比較，通過(guò)調(diào)整有關(guān)參數(shù)使偏差最小。

　　用發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子相同材質(zhì)的銅線（線徑較細(xì)），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(shí)際顯示的溫度，調(diào)整軟件中a（式（1））的值，使顯示溫度與實(shí)際溫度接近。經(jīng)調(diào)整后，測(cè)量結(jié)果如表1.表1調(diào)整后的測(cè)量結(jié)果實(shí)際溫度顯示溫度實(shí)際溫度顯示溫度4結(jié)束語(yǔ)通過(guò)72h的模擬試驗(yàn)和現(xiàn)場(chǎng)的運(yùn)行說(shuō)明用NAIS的PLC和HITECH的人機(jī)界面設(shè)計(jì)的裝置完全能滿足現(xiàn)場(chǎng)的要求，并且具有顯示界面友好、可靠性高等優(yōu)點(diǎn)。由于此裝置所有硬件都采用成熟產(chǎn)品，無(wú)需自制PCB板，對(duì)不同的應(yīng)用只需更改軟件即可，此文有一定的借鑒意義。