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(shè)備，它的任何停機故障都會導(dǎo)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(shè)備，它的任何停機故障都會導(dǎo)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(shè)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(shè)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(dāng)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(dǎo)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(shè)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(shè)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(shè)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(dǎo)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(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為對應(yīng)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(yīng)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(dǎo)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(shè)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(shè)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(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(shè)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(shè)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(yīng)用只需更改軟件即可，此文有一定的借鑒意義。