同方威視技術(shù)股份有限公司 邢艷紅

發(fā)電機檢測系統(tǒng)方案設(shè)計

同方威視技術(shù)股份有限公司 邢艷紅

為了全面檢查發(fā)電機的實際性能和穩(wěn)定性，準(zhǔn)確掌握發(fā)電機產(chǎn)品的實際負(fù)載能力，提高發(fā)電機的進(jìn)貨檢驗測試效率，確保后續(xù)生產(chǎn)的連續(xù)性，發(fā)往現(xiàn)場設(shè)備的穩(wěn)定性，設(shè)計了發(fā)電機負(fù)載能力測試系統(tǒng)。發(fā)電機檢測系統(tǒng)以負(fù)載器件為基礎(chǔ)，PLC控制為核心，以觸摸屏為人機界面，通過各點傳感器采集到的數(shù)據(jù)為安全控制警戒線，最終通過聲、光報警實現(xiàn)安全警示。通過該設(shè)備的應(yīng)用，嚴(yán)格控制了發(fā)電機的進(jìn)貨質(zhì)量，確保后續(xù)生產(chǎn)的有序進(jìn)行，有效提高了產(chǎn)品的性能。發(fā)電機檢測系統(tǒng)在測試發(fā)電機時最高溫度低于80℃，并配有隔熱把手，消除了燙傷安全隱患。該系統(tǒng)通用于各種發(fā)電機測試，連接簡單易行，能夠?qū)崟r顯示發(fā)電機運行參數(shù)，可與發(fā)電機上的屏幕顯示相對比，便于發(fā)現(xiàn)運行異?，F(xiàn)象及實時維修。另外，發(fā)電機檢測系統(tǒng)配有安全聯(lián)鎖電路，對于過熱、過流現(xiàn)象實時保護(hù)。通過發(fā)電機檢測系統(tǒng)的應(yīng)用，大幅提高了測試效率，測試時間由單臺6小時降低到0．5小時，按照年1000臺測試估算，節(jié)約工時5500小時，相當(dāng)于3人1年的工作量，節(jié)省人工費用30萬元，節(jié)省電費、材料費、油料費等5萬余元，年節(jié)約費用合計35萬元。

負(fù)載；控制；觸控屏；框架

1.引言

公司產(chǎn)品廣泛應(yīng)用于海關(guān)、鐵路、民航、公安、海運、環(huán)境安全和公共安全等領(lǐng)域，產(chǎn)品已經(jīng)銷售到海內(nèi)外60余個國家和地區(qū)，公司對進(jìn)貨零件、元器件、部件、電氣設(shè)備的質(zhì)量要求越來越高，尤其是關(guān)鍵物料各種指標(biāo)檢驗要全面，產(chǎn)品的性能要穩(wěn)定，測試手段要能夠體現(xiàn)國際一流企業(yè)的形象。面對這種形式，原有電阻絲負(fù)載測試法。很難滿足的要求。

電阻絲負(fù)載測試法缺點分析：

A.負(fù)載輕，無法測試出發(fā)電機的實際負(fù)載能力；

B.測試環(huán)境要求嚴(yán)格，場地必需足夠?qū)挸?，并且必須配備電器滅火設(shè)施；

C.易出現(xiàn)電器事故，要求操作人員必需具備足夠的用電安全常識；

D.配備滅火器材，操作人員必需具備滅火知識和滅火的實際操作技能；

E.測試方法陳舊，影響公司形象。

2.發(fā)電機檢測系統(tǒng)總體概述

發(fā)電機負(fù)載測試系統(tǒng)額定功率0～50kW任意設(shè)定，能夠?qū)崟r監(jiān)測供電系統(tǒng)的電壓、電流等各項指標(biāo)，實時顯示柜體表面溫度及柜內(nèi)溫度，并且設(shè)置調(diào)節(jié)報警溫度閾值，以適合外界不同環(huán)境的報警閾值。該系統(tǒng)配有啟動及急停按鈕，便于出現(xiàn)異常時緊急斷電，系統(tǒng)內(nèi)部用電元器件采用雙供電模式：外接市電和發(fā)電機引用供電。

2.1 系統(tǒng)組成

發(fā)電機負(fù)載系統(tǒng)主要包括以下幾個部分：

● 負(fù)載箱體：發(fā)電機負(fù)載系統(tǒng)的整個載體，保護(hù)內(nèi)部設(shè)備元器件，隔離內(nèi)部高溫，使人觸摸表面時不會出現(xiàn)燙傷事故。

● 電阻器：發(fā)電機的負(fù)載元器件，用于測試發(fā)電機的負(fù)載情況。

● 測控數(shù)據(jù)采集單元：負(fù)責(zé)產(chǎn)品的安全檢測信息采集，設(shè)備工作時的實時狀態(tài)采集。主要由溫度傳感器、電流傳感器等組成。

● 顯示單元：顯示設(shè)備工作時的自身狀態(tài)及發(fā)電機的實時狀態(tài)。主要由顯示屏、溫度實時顯示器、多功能電壓、電流、功率表。

● 散熱裝置：將產(chǎn)品工作時產(chǎn)生的大量的熱量排放出去，降低設(shè)備溫度。主要由散熱風(fēng)扇及導(dǎo)熱風(fēng)扇組成。

● 控制單元：設(shè)備工作時的各種執(zhí)行元器件。主要由觸控屏、PLC、接觸器、繼電器、溫度控制器等各類執(zhí)行元器件組成。

3.發(fā)電機檢測系統(tǒng)方案設(shè)計

3.1 負(fù)載的選擇方案

發(fā)電機負(fù)載系統(tǒng)，功率負(fù)載選用溫度系數(shù)低，低阻抗的電阻管。材料選用的是耐鹽霧耐酸堿的合金鋼管和不銹鋼散熱片材料，每根電阻元件的絕緣阻抗 DC500V 100MΩ以上，每根電阻管的阻值誤差±3%，運行溫度是設(shè)計溫度的1/3，長時間工作無紅熱。因而可以保證產(chǎn)品的質(zhì)量和長期連續(xù)工作性能。

3.2 框架結(jié)構(gòu)設(shè)計方案

該框架結(jié)構(gòu)的設(shè)計確保了設(shè)備的安全穩(wěn)定運行，避免了人身意外事故的發(fā)生和便捷了設(shè)備的移動性。

3．2．1 扶手及轱轆的設(shè)計

扶手采用兩個側(cè)面三扶手的配置方式，轱轆配備了大直徑，小阻力、帶制動裝置的元器件。單人操作時也可以輕松的實現(xiàn)設(shè)備的任意移動。如果設(shè)備需要轉(zhuǎn)移到其它的地方使用時，也可以用裝卸設(shè)備叉車將該設(shè)備移至運輸車上。

3．2．2 安全保障框架結(jié)構(gòu)設(shè)計

根據(jù)負(fù)載的的特性，雖然選用了優(yōu)質(zhì)的電阻管，但仍然會有大量的熱量出現(xiàn)，同時也要考慮熱輻射對整體框架的影響，因此整體框架必須考慮其設(shè)備及人身安全。

首先，根據(jù)熱空氣上升的原理，將兩個散熱風(fēng)扇設(shè)置在設(shè)備的頂部，可實現(xiàn)輕松散熱。在散熱風(fēng)扇的選擇上，選擇大風(fēng)量奈高溫的風(fēng)扇（兩組風(fēng)扇即可布滿頂部），將設(shè)備內(nèi)部角落的其它熱量一同排除。

其次，框架采用局部雙層結(jié)構(gòu)和局部獨立隔離結(jié)構(gòu)。

A.雙層結(jié)構(gòu)

負(fù)載電阻為發(fā)熱元器件，在該位置上為控制設(shè)備的表面溫度，采用雙層結(jié)構(gòu)將該部分的元器件與其它的器件隔離開。

在強力散熱風(fēng)扇的吸引下，從上面將熱量排出負(fù)載箱體內(nèi)（氣體下進(jìn)上出）。為防止熱輻射對箱體的影響，負(fù)載發(fā)熱體與內(nèi)部箱體也保持了足夠的距離，確保了內(nèi)部箱體的溫度不會過高。外部箱體與內(nèi)部箱體之間也保持了一定的距離，并且在散熱風(fēng)扇的帶動下，使其兩層箱體之間的熱量同時排出發(fā)電機負(fù)載系統(tǒng)之外，大大降低了發(fā)電機負(fù)載系統(tǒng)的表面溫度，避免了設(shè)備燙傷人事故的發(fā)生。

B.控制、顯示部分方案

控制與顯示采用的是觸摸液晶屏和顯示終端設(shè)備，溫度過高直接影響設(shè)備的使用壽命，因此它與負(fù)載箱體部分是隔離獨立的，使用此方法可以更大程度上降低設(shè)備的溫度。

3.3 軟件方案設(shè)計

A.將通訊線通過電腦與設(shè)備連接，查看所使用電腦串口號，波特率默認(rèn)設(shè)定為9600，點擊打開，如已連接成功，會顯示成連接成功。

B.設(shè)備界面：包含顯示參數(shù)數(shù)據(jù)和設(shè)備停起控制。

C.參數(shù)設(shè)置

本機為三相總調(diào)負(fù)載，只需在 R-W -A 相設(shè)置其功率即可。設(shè)置完畢后，點擊確定寫入。

如需開啟工作至設(shè)置狀態(tài)界面點擊運行鍵，即可開啟！

如設(shè)備以及在開啟狀態(tài)，需要調(diào)整功率變化，只需在R-W-A 相中設(shè)置好新的功率值，點擊確定寫入即會開啟新的功率值！（上位機控制需要點擊觸摸屏上的電腦控制）。

D.上位機編程模式操作方法同觸摸屏。

3.4 安全性能設(shè)計方案

A.內(nèi)部供電系統(tǒng)

內(nèi)部供電系統(tǒng)是整個設(shè)備元器件的供電來源

B.溫度控制保護(hù)

溫度控制保護(hù)單元由兩個溫度傳感器進(jìn)行數(shù)據(jù)讀取，通過與預(yù)置溫度的比較，最終通過聲光報警和PLC實現(xiàn)設(shè)備的自我保護(hù)和確保表面安全溫度的。

一個溫度傳感器設(shè)立在負(fù)載的空間內(nèi)，用于讀取負(fù)載內(nèi)部空間的溫度，有效地監(jiān)控了負(fù)載體的實際溫度，預(yù)防負(fù)載體故障發(fā)生引起電氣事故。

另一個溫度傳感器設(shè)立在負(fù)載箱的雙層間隔中，用于監(jiān)控負(fù)載系統(tǒng)的表面溫度，預(yù)防負(fù)載系統(tǒng)燙傷人身事故。

C.急?？刂萍皢⑼０粹o控制

啟停按鈕控制是啟動負(fù)載系統(tǒng)的負(fù)載工作的其中一種方式（另一種啟動方式為觸摸屏啟動），啟動后可以實現(xiàn)發(fā)電機的正真的帶載負(fù)荷工作，檢測其實際的帶載能力。

急?？刂祁櫭剂x，是應(yīng)急斷電的快捷操作口，主要用于突發(fā)事件的緊急斷電。

D.顯示單元及數(shù)據(jù)單元

顯示單元是設(shè)備整體運行情況的顯示窗口，通過該顯示單元可以查設(shè)備工作時的各項指標(biāo)及設(shè)置參數(shù)。

數(shù)據(jù)單元是產(chǎn)品工作時對設(shè)備運行情況的各種參數(shù)進(jìn)行數(shù)據(jù)統(tǒng)計，最終通過顯示單元顯示出設(shè)備的實際運行情況。

E.檢測單元及控制

檢測單元是檢查被測產(chǎn)品的各項指標(biāo)參數(shù)的設(shè)備，通過顯示設(shè)備將被測產(chǎn)品的各項指標(biāo)顯示出來。

F.雙重選擇供電模式

雙重選擇供電模式顧名思義，就是既可以內(nèi)部供電又可以外部供電。為適應(yīng)在各種場地下都可以對被檢產(chǎn)品進(jìn)行檢驗而設(shè)置。

G.負(fù)載不平衡測試

通過外接端口的增加可以實現(xiàn)產(chǎn)品不平衡負(fù)載的測試。

4.發(fā)電機檢測系統(tǒng)的測試與現(xiàn)場應(yīng)用

4.1 開機畫面

A.整機運行界面狀態(tài)

運行狀態(tài)說明

當(dāng)功率設(shè)定完成后，點擊參數(shù)設(shè)置中啟動按鈕，即可工作。本負(fù)載在在線工作情況下可任意加減負(fù)載，如需切換其編程模式時，需停止工作，注意：必須將其數(shù)據(jù)設(shè)定為0，然后在至其他界面工作。

B.整機運行界面狀態(tài)

本界面有功設(shè)定及增加功率細(xì)加功能，可直接點擊 負(fù)載設(shè)置模塊下面的功率設(shè)置，直接輸入負(fù)載的功率數(shù)值，即可點擊 啟動設(shè)備。設(shè)備帶電運行時，可點擊 負(fù)載設(shè)備 模塊下的＋或-，來實時調(diào)整負(fù)載的測試功率數(shù)值。注意：參數(shù)設(shè)置畫面設(shè)置好功率可按機殼上的啟動停止開關(guān)，觸摸屏上啟動停止開關(guān)只針對每個頁面有效，并和設(shè)備外殼上的啟動開關(guān)為并聯(lián)關(guān)系。

C.整編程模式

可編程模式畫面，點擊時間ms/s 可切換時間，,即為毫秒與秒的切換，本機對用戶開放組數(shù)共為 30組， 以及運行時間?？裳h(huán)30組，組數(shù)循環(huán)完畢自動脫機工作。

注意：每組組數(shù)中，只有設(shè)定了值才會運行，無設(shè)定數(shù)據(jù)，不工作。此可編程界面是方便用戶做沖擊試驗，步階試驗，跳躍試驗。突降突跌本機完全可適應(yīng)。

清除數(shù)據(jù)功能可清除在編程組數(shù)中設(shè)定好的數(shù)據(jù)，即為:一鍵清除，避免繁瑣清除。

4.2 負(fù)載接線區(qū)

設(shè)備分為兩組發(fā)電機供電接線區(qū)，采用并聯(lián)模式，當(dāng)一組接線，另一組即帶電，同時該組接線可以接外接用電設(shè)備實現(xiàn)三相不平衡測試。

1.左側(cè)為發(fā)電機負(fù)載電壓 220V50HZ 供電（市電供電），右側(cè)為發(fā)電機相電壓 220V 供電。

當(dāng)使用市電供電時，右側(cè)發(fā)電機供電漏電開關(guān)必須關(guān)斷，將線拆除；當(dāng)使用發(fā)電機供電 220V 時（相電壓），左側(cè)市電供電漏電開關(guān)必須關(guān)斷將線拆除，以防短路！

4.3 發(fā)電機檢測系統(tǒng)投入工作

發(fā)電機檢測系統(tǒng)已經(jīng)開始投入到進(jìn)貨檢驗的實際工作中，并且完成了20臺發(fā)電機的進(jìn)貨檢驗，并形成了相應(yīng)的檢驗規(guī)范。

5.結(jié)束語

發(fā)電機檢測系統(tǒng)在測試發(fā)電機時最高溫度低于80℃，配有隔熱把手，消除燙傷安全隱患。發(fā)電機檢測系統(tǒng)通用于各種發(fā)電機測試，連接簡單易行。發(fā)電機檢測系統(tǒng)實時顯示發(fā)電機運行參數(shù)，可與發(fā)電機上的屏幕顯示相對比，便于發(fā)現(xiàn)運行異?，F(xiàn)象及實時維修。發(fā)電機檢測系統(tǒng)配有安全聯(lián)鎖電路，對于過熱、過流現(xiàn)象實時保護(hù)。測試效率提高，單臺測試時間由6小時降低到0.5小時，按照全年測試1000臺估算，可節(jié)約工時5500小時，相當(dāng)于3人1年的工作量，節(jié)省人工費用30萬元，節(jié)省電費，材料費，油料費等5萬余元。后續(xù)為提高效率、保證質(zhì)量、提高可操作性將進(jìn)行系列測試系統(tǒng)的設(shè)計制作。

[1]出口柴油發(fā)電機組檢驗規(guī)程(SN/T 0320-1994)．

[2]導(dǎo)線端頭處理工藝技術(shù)要求(QJ3268-2006)．

[3]GB/T 2423．1-2008 電工電子產(chǎn)品環(huán)境試驗．

[4]GB-T1032-2005 三相異步電動機試驗方法．

[5]GB01029-2005-T 三相同步發(fā)電機試驗方法．

[6]許伯強．發(fā)電機定轉(zhuǎn)子繞組溫度在線監(jiān)測新方法[J]．電力系統(tǒng)自動化,2002．

[7]張毅剛,郁惟鏞．發(fā)電機局部放電在線監(jiān)測研究的現(xiàn)狀與展望[J]．高電壓技術(shù),2002．

[8]陳陽．談發(fā)電機絕緣狀態(tài)在線監(jiān)測[J]．科技創(chuàng)新導(dǎo)報,2008．