發電機檢測系統方案設計

同方威視技術股份有限公司 邢艷紅

發電機檢測系統方案設計

同方威視技術股份有限公司 邢艷紅

為了全面檢查發電機的實際性能和穩定性，準確掌握發電機產品的實際負載能力，提高發電機的進貨檢驗測試效率，確保后續生產的連續性，發往現場設備的穩定性，設計了發電機負載能力測試系統。發電機檢測系統以負載器件為基礎，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據為安全控制警戒線，最終通過聲、光報警實現安全警示。通過該設備的應用，嚴格控制了發電機的進貨質量，確保后續生產的有序進行，有效提高了產品的性能。發電機檢測系統在測試發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。該系統通用于各種發電機測試，連接簡單易行，能夠實時顯示發電機運行參數，可與發電機上的屏幕顯示相對比，便于發現運行異常現象及實時維修。另外，發電機檢測系統配有安全聯鎖電路，對于過熱、過流現象實時保護。通過發電機檢測系統的應用，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，節約工時5500小時，相當于3人1年的工作量，節省人工費用30萬元，節省電費、材料費、油料費等5萬余元，年節約費用合計35萬元。

負載；控制；觸控屏；框架

1.引言

公司產品廣泛應用于海關、鐵路、民航、公安、海運、環境安全和公共安全等領域，產品已經銷售到海內外60余個國家和地區，公司對進貨零件、元器件、部件、電氣設備的質量要求越來越高，尤其是關鍵物料各種指標檢驗要全面，產品的性能要穩定，測試手段要能夠體現國際一流企業的形象。面對這種形式，原有電阻絲負載測試法。很難滿足的要求。

電阻絲負載測試法缺點分析：

A.負載輕，無法測試出發電機的實際負載能力；

B.測試環境要求嚴格，場地必需足夠寬敞，并且必須配備電器滅火設施；

C.易出現電器事故，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.發電機檢測系統總體概述

發電機負載測試系統額定功率0～50kW任意設定，能夠實時監測供電系統的電壓、電流等各項指標，實時顯示柜體表面溫度及柜內溫度，并且設置調節報警溫度閾值，以適合外界不同環境的報警閾值。該系統配有啟動及急停按鈕，便于出現異常時緊急斷電，系統內部用電元器件采用雙供電模式：外接市電和發電機引用供電。

2.1 系統組成

發電機負載系統主要包括以下幾個部分：

● 負載箱體：發電機負載系統的整個載體，保護內部設備元器件，隔離內部高溫，使人觸摸表面時不會出現燙傷事故。

● 電阻器：發電機的負載元器件，用于測試發電機的負載情況。

● 測控數據采集單元：負責產品的安全檢測信息采集，設備工作時的實時狀態采集。主要由溫度傳感器、電流傳感器等組成。

● 顯示單元：顯示設備工作時的自身狀態及發電機的實時狀態。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：將產品工作時產生的大量的熱量排放出去，降低設備溫度。主要由散熱風扇及導熱風扇組成。

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

3.發電機檢測系統方案設計

3.1 負載的選擇方案

發電機負載系統，功率負載選用溫度系數低，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%，運行溫度是設計溫度的1/3，長時間工作無紅熱。因而可以保證產品的質量和長期連續工作性能。

3.2 框架結構設計方案

該框架結構的設計確保了設備的安全穩定運行，避免了人身意外事故的發生和便捷了設備的移動性。

3．2．1 扶手及轱轆的設計

扶手采用兩個側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設備的任意移動。如果設備需要轉移到其它的地方使用時，也可以用裝卸設備叉車將該設備移至運輸車上。

3．2．2 安全保障框架結構設計

根據負載的的特性，雖然選用了優質的電阻管，但仍然會有大量的熱量出現，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備及人身安全。

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

其次，框架采用局部雙層結構和局部獨立隔離結構。

A.雙層結構

負載電阻為發熱元器件，在該位置上為控制設備的表面溫度，采用雙層結構將該部分的元器件與其它的器件隔離開。

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

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備，溫度過高直接影響設備的使用壽命，因此它與負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備的溫度。

3.3 軟件方案設計

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

B.設備界面：包含顯示參數數據和設備停起控制。

C.參數設置

本機為三相總調負載，只需在 R-W -A 相設置其功率即可。設置完畢后，點擊確定寫入。

如需開啟工作至設置狀態界面點擊運行鍵，即可開啟！

如設備以及在開啟狀態，需要調整功率變化，只需在R-W-A 相中設置好新的功率值，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 安全性能設計方案

A.內部供電系統

內部供電系統是整個設備元器件的供電來源

B.溫度控制保護

溫度控制保護單元由兩個溫度傳感器進行數據讀取，通過與預置溫度的比較，最終通過聲光報警和PLC實現設備的自我保護和確保表面安全溫度的。

一個溫度傳感器設立在負載的空間內，用于讀取負載內部空間的溫度，有效地監控了負載體的實際溫度，預防負載體故障發生引起電氣事故。

另一個溫度傳感器設立在負載箱的雙層間隔中，用于監控負載系統的表面溫度，預防負載系統燙傷人身事故。

C.急停控制及啟停按鈕控制

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

急停控制顧名思義，是應急斷電的快捷操作口，主要用于突發事件的緊急斷電。

D.顯示單元及數據單元

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

數據單元是產品工作時對設備運行情況的各種參數進行數據統計，最終通過顯示單元顯示出設備的實際運行情況。

E.檢測單元及控制

檢測單元是檢查被測產品的各項指標參數的設備，通過顯示設備將被測產品的各項指標顯示出來。

F.雙重選擇供電模式

雙重選擇供電模式顧名思義，就是既可以內部供電又可以外部供電。為適應在各種場地下都可以對被檢產品進行檢驗而設置。

G.負載不平衡測試

通過外接端口的增加可以實現產品不平衡負載的測試。

4.發電機檢測系統的測試與現場應用

4.1 開機畫面

A.整機運行界面狀態

運行狀態說明

當功率設定完成后，點擊參數設置中啟動按鈕，即可工作。本負載在在線工作情況下可任意加減負載，如需切換其編程模式時，需停止工作，注意：必須將其數據設定為0，然后在至其他界面工作。

B.整機運行界面狀態

本界面有功設定及增加功率細加功能，可直接點擊 負載設置模塊下面的功率設置，直接輸入負載的功率數值，即可點擊 啟動設備。設備帶電運行時，可點擊 負載設備 模塊下的＋或-，來實時調整負載的測試功率數值。注意：參數設置畫面設置好功率可按機殼上的啟動停止開關，觸摸屏上啟動停止開關只針對每個頁面有效，并和設備外殼上的啟動開關為并聯關系。

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共為 30組， 以及運行時間。可循環30組，組數循環完畢自動脫機工作。

注意：每組組數中，只有設定了值才會運行，無設定數據，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。

清除數據功能可清除在編程組數中設定好的數據，即為:一鍵清除，避免繁瑣清除。

4.2 負載接線區

設備分為兩組發電機供電接線區，采用并聯模式，當一組接線，另一組即帶電，同時該組接線可以接外接用電設備實現三相不平衡測試。

1.左側為發電機負載電壓 220V50HZ 供電（市電供電），右側為發電機相電壓 220V 供電。

當使用市電供電時，右側發電機供電漏電開關必須關斷，將線拆除；當使用發電機供電 220V 時（相電壓），左側市電供電漏電開關必須關斷將線拆除，以防短路！

4.3 發電機檢測系統投入工作

發電機檢測系統已經開始投入到進貨檢驗的實際工作中，并且完成了20臺發電機的進貨檢驗，并形成了相應的檢驗規范。

5.結束語

發電機檢測系統在測試發電機時最高溫度低于80℃，配有隔熱把手，消除燙傷安全隱患。發電機檢測系統通用于各種發電機測試，連接簡單易行。發電機檢測系統實時顯示發電機運行參數，可與發電機上的屏幕顯示相對比，便于發現運行異常現象及實時維修。發電機檢測系統配有安全聯鎖電路，對于過熱、過流現象實時保護。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，可節約工時5500小時，相當于3人1年的工作量，節省人工費用30萬元，節省電費，材料費，油料費等5萬余元。后續為提高效率、保證質量、提高可操作性將進行系列測試系統的設計制作。

[1]出口柴油發電機組檢驗規程(SN/T 0320-1994)．

[2]導線端頭處理工藝技術要求(QJ3268-2006)．

[3]GB/T 2423．1-2008 電工電子產品環境試驗．

[4]GB-T1032-2005 三相異步電動機試驗方法．

[5]GB01029-2005-T 三相同步發電機試驗方法．

[6]許伯強．發電機定轉子繞組溫度在線監測新方法[J]．電力系統自動化,2002．

[7]張毅剛,郁惟鏞．發電機局部放電在線監測研究的現狀與展望[J]．高電壓技術,2002．

[8]陳陽．談發電機絕緣狀態在線監測[J]．科技創新導報,2008．