劉吉強(qiáng)

摘 要：磁敏非接觸角度傳感器應(yīng)用于主令開關(guān)，結(jié)合智能儀器儀表很好地完成機(jī)組主令開關(guān)的作用。磁敏非接觸角度傳感器與調(diào)速器輸出傳動(dòng)軸連接，徑相同心，接力器動(dòng)作同步角度傳感器，能很好地反映機(jī)組導(dǎo)葉開度工況。本文就此，探討其可行性與實(shí)現(xiàn)方法，拋磚引玉，以利后人。

關(guān)鍵詞：磁敏非接觸角度傳感器；主令位置；實(shí)現(xiàn)原理

中圖分類號(hào)：TP212 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

1.課題背景及研究的意義

伴隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)和科學(xué)技術(shù)的迅速發(fā)展，人們生活水平不斷提高，電力工業(yè)也得到了迅猛的發(fā)展。電力工業(yè)是我國(guó)的基礎(chǔ)產(chǎn)業(yè)，它的安全關(guān)系到國(guó)民的各個(gè)行業(yè)和部門，確保電力系統(tǒng)安全生產(chǎn)和穩(wěn)定運(yùn)行，是電力行業(yè)的首要任務(wù)。電力生產(chǎn)的目的，就是保證向國(guó)民經(jīng)濟(jì)各行業(yè)和人民生活可靠、安全的提供電能。由此提高設(shè)備運(yùn)行穩(wěn)定性成為電力工作者的首要任務(wù)。

為此對(duì)主令控制器的數(shù)字式精確定位實(shí)現(xiàn)方法進(jìn)行研究，以期減少故障率，提高運(yùn)行可靠性，提高運(yùn)行效率。減少維護(hù)量及維護(hù)成本。

2.舊系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)原理與弊端

2.1 舊系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)原理

主令開關(guān)在水力發(fā)電廠應(yīng)用比較廣泛的一種設(shè)備，反映導(dǎo)葉開關(guān)開度具體位置，全關(guān)、空載、全開等，為監(jiān)控及自動(dòng)裝置的精確控制提供依據(jù)。

現(xiàn)今的中小型水電站大多采用與調(diào)速器同軸的傳動(dòng)方式傳遞調(diào)節(jié)力矩，而其主令控制器大多是軸端的機(jī)械式同軸凸輪機(jī)構(gòu)。

2.2 舊有系統(tǒng)弊端

在導(dǎo)葉開關(guān)過(guò)程中存在機(jī)械行程到位，而主令開關(guān)已提前到位或還沒有到位，且行程位置調(diào)節(jié)困難，每次調(diào)整正確，下次運(yùn)行過(guò)程可能會(huì)出現(xiàn)到位或還沒有到位，導(dǎo)致維護(hù)人員經(jīng)常手動(dòng)進(jìn)行調(diào)整，以適應(yīng)機(jī)組運(yùn)行。

為改變這種不正確運(yùn)行方式，我們提出用磁敏非接觸式角度傳感器作為現(xiàn)地安裝測(cè)量部件，用測(cè)量顯示控制儀作為顯示輸出控制。

3.新系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)原理與方法

3.1 新系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)原理

3.1.1 角度傳感器（CMJD101型單路向上）：

（1）角度傳感器，顧名思義，是用來(lái)檢測(cè)角度的。

它的身體中有一個(gè)孔，可以配合樂高的軸。若聯(lián)結(jié)到RCX上時(shí)，軸每轉(zhuǎn)過(guò)1/16圈，角度傳感器就會(huì)計(jì)數(shù)一次。往一個(gè)方向轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，計(jì)數(shù)增加，轉(zhuǎn)動(dòng)方向改變時(shí)，計(jì)數(shù)減少。計(jì)數(shù)與角度傳感器的初始位置有關(guān)。若初始化角度傳感器時(shí)，它的計(jì)數(shù)值被設(shè)置為0，如果需要，你可以用編程把它重新復(fù)位。

其有效轉(zhuǎn)角范圍0～330°任選，角度精度分辨率優(yōu)于0.1度，輸出電壓范圍0～5V任選，使用溫度范圍-40℃～125℃，環(huán)境濕度小于等于95%，（不結(jié)露）應(yīng)用領(lǐng)域?qū)挿?；專用芯片，封裝而成一個(gè)完整的IC，內(nèi)含磁敏元件、MCU、DSP、溫度補(bǔ)償網(wǎng)絡(luò)等。產(chǎn)品線性好、精度高、旋轉(zhuǎn)壽命：≥1000萬(wàn)次，壽命長(zhǎng)、重復(fù)性好、質(zhì)量可靠、性能穩(wěn)定；其防潮、防腐蝕性能甚佳。

（2）磁敏角度傳感器的特點(diǎn)

（a）無(wú)觸點(diǎn)無(wú)摩擦；

（b）高可靠性長(zhǎng)壽命；

（c）線性度好分辨率高；

（d）轉(zhuǎn)動(dòng)力矩??；

（e）頻率響應(yīng)特性好；

（f）內(nèi)置溫度補(bǔ)償線路；

（g）符合RoHS標(biāo)準(zhǔn)。

3.1.2 測(cè)量顯示控制儀（MIC-6B系列）：

（1）儀表特性

（a）6位0.8英寸超高亮紅色數(shù)碼管；

（b）可對(duì)非線性輸入信號(hào)進(jìn)行16點(diǎn)折線修正；

（c）24位AD分辨率；

（d）內(nèi)置多種軟件濾波算法；

（e）標(biāo)準(zhǔn)Modbus通信協(xié)議，支持RS232和RS485；

（f）8組設(shè)定點(diǎn)（報(bào)警）控制輸出*；

（g）4組可編程用戶控制信號(hào)輸入*；

（h）4組獨(dú)立電流/電壓變送輸出*；

（i）大容量非易失性FLASH數(shù)據(jù)存儲(chǔ)，支持U盤導(dǎo)出*；

（j）實(shí)時(shí)時(shí)鐘/萬(wàn)年歷*；

（k）主副計(jì)量單位切換顯示；

（l）供電85VAC～265VAC或18VDC～32VDC；

（2）關(guān)于EMC防護(hù)

儀表設(shè)計(jì)了較高的電磁防護(hù)等級(jí)，但在不同使用環(huán)境中，還是要EMC特別注意合適的安裝方法。

（a）儀表須安裝在接地良好的金屬箱柜中。

（b）使用帶有屏蔽層的信號(hào)輸入電纜，并將屏蔽層接到儀表輸入公共端上。

（c）如果輸入信號(hào)來(lái)自另外交流供電的變送器等信號(hào)源，請(qǐng)將儀表的供電與之接到同一相位的交流供電線上。

（d）將儀表的輸入輸出信號(hào)線纜單獨(dú)穿金屬管敷設(shè)，并保證金屬管接地良好。勿將儀表的輸入、輸出信號(hào)線纜與各種動(dòng)力線纜并行敷設(shè)。盡量遠(yuǎn)離交流伺服電機(jī)、電磁鐵、可控硅控制器、變頻器、大功率加熱設(shè)備以及大功率無(wú)線發(fā)射機(jī)臺(tái)、移動(dòng)信號(hào)基站等強(qiáng)干擾環(huán)境。

（e）儀表的同一配電箱內(nèi)有接觸器、控制繼電器、變壓器等易產(chǎn)生噪聲的設(shè)備時(shí)，請(qǐng)將儀表配線盡量遠(yuǎn)離并單獨(dú)走線。

（f）在強(qiáng)電磁干擾環(huán)境下，須安裝專門的EMC濾波線圈。盡量安裝在電纜接近儀表的端子處。將電纜從濾波線圈中來(lái)回繞幾圈或安裝多個(gè)濾波線圈效果會(huì)更好。在供電電纜上安裝線路濾波器并盡量靠近儀表配電箱的電纜入口處。

（g）如果可能的話，盡量縮短各種信號(hào)電纜的長(zhǎng)度。

（h）感性負(fù)載啟停會(huì)產(chǎn)生較大的EMI輻射，須安裝緩沖吸收器件。

3.1.3 系統(tǒng)組建

（1）將無(wú)觸點(diǎn)角度傳感CMJD101與調(diào)速器傳動(dòng)軸端通過(guò)連接鍵緊密連接。

（2）將顯示測(cè)量控制儀安裝在現(xiàn)地控制屏中將傳感器輸出引致測(cè)量顯示控制儀MIC-6B輸入端。

（3）將顯示控制儀MIC-6B的1、2、3、4路輸出分別引致監(jiān)控系統(tǒng)的全關(guān)、空載以下、空載以上、全開信號(hào)輸入位置。

3.1.4 系統(tǒng)調(diào)整

儀表有兩種工作模式（顯示模式和參數(shù)編程模式），儀表一般工作在顯示模式。在顯示模式下按DSP鍵可以切換不同的單位顯示。

顯示模式下長(zhǎng)按F1和F2組合鍵3秒鐘，進(jìn)入?yún)?shù)編程模式，顯示CODE。通過(guò)修改此參數(shù)值，按下PAR后可以進(jìn)入不同的系統(tǒng)參數(shù)。

進(jìn)入相應(yīng)的參數(shù)編程模式后，通過(guò)DSP、F1、F2來(lái)修改參數(shù)對(duì)應(yīng)的參數(shù)值，按下PAR保存并進(jìn)入下一個(gè)參數(shù).所有參數(shù)保存完后自動(dòng)回到顯示模式。

（1）模擬關(guān)閉調(diào)速器至機(jī)械全關(guān)位置，記錄輸出值，并依前述方法設(shè)定顯示控制儀MIC-6B第1路為低值報(bào)警，值為此值，回值為0。

（2）模擬關(guān)閉調(diào)速器至機(jī)械空載位置，記錄輸出值，并依前述方法設(shè)定顯示控制儀MIC-6B第2路為低值報(bào)警，值為此值，回值為1。

（3）模擬關(guān)閉調(diào)速器至機(jī)械空載位置，記錄輸出值，并依前述方法設(shè)定顯示控制儀MIC-6B第3路為高值報(bào)警，值為此值，回值為1。

（4）模擬關(guān)閉調(diào)速器至機(jī)械全開位置，記錄輸出值，并依前述方法設(shè)定顯示控制儀MIC-6B第4路為高值報(bào)警，值為此值，回值為1。

（5）進(jìn)行真水實(shí)機(jī)運(yùn)行試驗(yàn)，對(duì)設(shè)置不正確的值進(jìn)行記錄，停機(jī)后微調(diào)。

結(jié)論

通過(guò)實(shí)際應(yīng)用，磁敏非接觸角度傳感器與智能儀器儀表的配合，達(dá)到了預(yù)期效果，整個(gè)裝置系統(tǒng)完全符合要求，很好地反應(yīng)了機(jī)組導(dǎo)葉開度，開度位置信號(hào)反應(yīng)正確，保證了機(jī)組啟停機(jī)的成功率，減小故障率，降低運(yùn)維人員的勞動(dòng)強(qiáng)度。

參考文獻(xiàn)

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