发电机检测系统方案设计

同方威视技术股份有限公司 邢艳红

发电机检测系统方案设计

同方威视技术股份有限公司 邢艳红

为了全面检查发电机的实际性能和稳定性，准确掌握发电机产品的实际负载能力，提高发电机的进货检验测试效率，确保后续生产的连续性，发往现场设备的稳定性，设计了发电机负载能力测试系统。发电机检测系统以负载器件为基础，PLC控制为核心，以触摸屏为人机界面，通过各点传感器采集到的数据为安全控制警戒线，最终通过声、光报警实现安全警示。通过该设备的应用，严格控制了发电机的进货质量，确保后续生产的有序进行，有效提高了产品的性能。发电机检测系统在测试发电机时最高温度低于80℃，并配有隔热把手，消除了烫伤安全隐患。该系统通用于各种发电机测试，连接简单易行，能够实时显示发电机运行参数，可与发电机上的屏幕显示相对比，便于发现运行异常现象及实时维修。另外，发电机检测系统配有安全联锁电路，对于过热、过流现象实时保护。通过发电机检测系统的应用，大幅提高了测试效率，测试时间由单台6小时降低到0．5小时，按照年1000台测试估算，节约工时5500小时，相当于3人1年的工作量，节省人工费用30万元，节省电费、材料费、油料费等5万余元，年节约费用合计35万元。

负载；控制；触控屏；框架

1.引言

公司产品广泛应用于海关、铁路、民航、公安、海运、环境安全和公共安全等领域，产品已经销售到海内外60余个国家和地区，公司对进货零件、元器件、部件、电气设备的质量要求越来越高，尤其是关键物料各种指标检验要全面，产品的性能要稳定，测试手段要能够体现国际一流企业的形象。面对这种形式，原有电阻丝负载测试法。很难满足的要求。

电阻丝负载测试法缺点分析：

A.负载轻，无法测试出发电机的实际负载能力；

B.测试环境要求严格，场地必需足够宽敞，并且必须配备电器灭火设施；

C.易出现电器事故，要求操作人员必需具备足够的用电安全常识；

D.配备灭火器材，操作人员必需具备灭火知识和灭火的实际操作技能；

E.测试方法陈旧，影响公司形象。

2.发电机检测系统总体概述

发电机负载测试系统额定功率0～50kW任意设定，能够实时监测供电系统的电压、电流等各项指标，实时显示柜体表面温度及柜内温度，并且设置调节报警温度阈值，以适合外界不同环境的报警阈值。该系统配有启动及急停按钮，便于出现异常时紧急断电，系统内部用电元器件采用双供电模式：外接市电和发电机引用供电。

2.1 系统组成

发电机负载系统主要包括以下几个部分：

● 负载箱体：发电机负载系统的整个载体，保护内部设备元器件，隔离内部高温，使人触摸表面时不会出现烫伤事故。

● 电阻器：发电机的负载元器件，用于测试发电机的负载情况。

● 测控数据采集单元：负责产品的安全检测信息采集，设备工作时的实时状态采集。主要由温度传感器、电流传感器等组成。

● 显示单元：显示设备工作时的自身状态及发电机的实时状态。主要由显示屏、温度实时显示器、多功能电压、电流、功率表。

● 散热装置：将产品工作时产生的大量的热量排放出去，降低设备温度。主要由散热风扇及导热风扇组成。

● 控制单元：设备工作时的各种执行元器件。主要由触控屏、PLC、接触器、继电器、温度控制器等各类执行元器件组成。

3.发电机检测系统方案设计

3.1 负载的选择方案

发电机负载系统，功率负载选用温度系数低，低阻抗的电阻管。材料选用的是耐盐雾耐酸碱的合金钢管和不锈钢散热片材料，每根电阻元件的绝缘阻抗 DC500V 100MΩ以上，每根电阻管的阻值误差±3%，运行温度是设计温度的1/3，长时间工作无红热。因而可以保证产品的质量和长期连续工作性能。

3.2 框架结构设计方案

该框架结构的设计确保了设备的安全稳定运行，避免了人身意外事故的发生和便捷了设备的移动性。

3．2．1 扶手及轱辘的设计

扶手采用两个侧面三扶手的配置方式，轱辘配备了大直径，小阻力、带制动装置的元器件。单人操作时也可以轻松的实现设备的任意移动。如果设备需要转移到其它的地方使用时，也可以用装卸设备叉车将该设备移至运输车上。

3．2．2 安全保障框架结构设计

根据负载的的特性，虽然选用了优质的电阻管，但仍然会有大量的热量出现，同时也要考虑热辐射对整体框架的影响，因此整体框架必须考虑其设备及人身安全。

首先，根据热空气上升的原理，将两个散热风扇设置在设备的顶部，可实现轻松散热。在散热风扇的选择上，选择大风量奈高温的风扇（两组风扇即可布满顶部），将设备内部角落的其它热量一同排除。

其次，框架采用局部双层结构和局部独立隔离结构。

A.双层结构

负载电阻为发热元器件，在该位置上为控制设备的表面温度，采用双层结构将该部分的元器件与其它的器件隔离开。

在强力散热风扇的吸引下，从上面将热量排出负载箱体内（气体下进上出）。为防止热辐射对箱体的影响，负载发热体与内部箱体也保持了足够的距离，确保了内部箱体的温度不会过高。外部箱体与内部箱体之间也保持了一定的距离，并且在散热风扇的带动下，使其两层箱体之间的热量同时排出发电机负载系统之外，大大降低了发电机负载系统的表面温度，避免了设备烫伤人事故的发生。

B.控制、显示部分方案

控制与显示采用的是触摸液晶屏和显示终端设备，温度过高直接影响设备的使用寿命，因此它与负载箱体部分是隔离独立的，使用此方法可以更大程度上降低设备的温度。

3.3 软件方案设计

A.将通讯线通过电脑与设备连接，查看所使用电脑串口号，波特率默认设定为9600，点击打开，如已连接成功，会显示成连接成功。

B.设备界面：包含显示参数数据和设备停起控制。

C.参数设置

本机为三相总调负载，只需在 R-W -A 相设置其功率即可。设置完毕后，点击确定写入。

如需开启工作至设置状态界面点击运行键，即可开启！

如设备以及在开启状态，需要调整功率变化，只需在R-W-A 相中设置好新的功率值，点击确定写入即会开启新的功率值！（上位机控制需要点击触摸屏上的电脑控制）。

D.上位机编程模式操作方法同触摸屏。

3.4 安全性能设计方案

A.内部供电系统

内部供电系统是整个设备元器件的供电来源

B.温度控制保护

温度控制保护单元由两个温度传感器进行数据读取，通过与预置温度的比较，最终通过声光报警和PLC实现设备的自我保护和确保表面安全温度的。

一个温度传感器设立在负载的空间内，用于读取负载内部空间的温度，有效地监控了负载体的实际温度，预防负载体故障发生引起电气事故。

另一个温度传感器设立在负载箱的双层间隔中，用于监控负载系统的表面温度，预防负载系统烫伤人身事故。

C.急停控制及启停按钮控制

启停按钮控制是启动负载系统的负载工作的其中一种方式（另一种启动方式为触摸屏启动），启动后可以实现发电机的正真的带载负荷工作，检测其实际的带载能力。

急停控制顾名思义，是应急断电的快捷操作口，主要用于突发事件的紧急断电。

D.显示单元及数据单元

显示单元是设备整体运行情况的显示窗口，通过该显示单元可以查设备工作时的各项指标及设置参数。

数据单元是产品工作时对设备运行情况的各种参数进行数据统计，最终通过显示单元显示出设备的实际运行情况。

E.检测单元及控制

检测单元是检查被测产品的各项指标参数的设备，通过显示设备将被测产品的各项指标显示出来。

F.双重选择供电模式

双重选择供电模式顾名思义，就是既可以内部供电又可以外部供电。为适应在各种场地下都可以对被检产品进行检验而设置。

G.负载不平衡测试

通过外接端口的增加可以实现产品不平衡负载的测试。

4.发电机检测系统的测试与现场应用

4.1 开机画面

A.整机运行界面状态

运行状态说明

当功率设定完成后，点击参数设置中启动按钮，即可工作。本负载在在线工作情况下可任意加减负载，如需切换其编程模式时，需停止工作，注意：必须将其数据设定为0，然后在至其他界面工作。

B.整机运行界面状态

本界面有功设定及增加功率细加功能，可直接点击 负载设置模块下面的功率设置，直接输入负载的功率数值，即可点击 启动设备。设备带电运行时，可点击 负载设备 模块下的＋或-，来实时调整负载的测试功率数值。注意：参数设置画面设置好功率可按机壳上的启动停止开关，触摸屏上启动停止开关只针对每个页面有效，并和设备外壳上的启动开关为并联关系。

C.整编程模式

可编程模式画面，点击时间ms/s 可切换时间，,即为毫秒与秒的切换，本机对用户开放组数共为 30组， 以及运行时间。可循环30组，组数循环完毕自动脱机工作。

注意：每组组数中，只有设定了值才会运行，无设定数据，不工作。此可编程界面是方便用户做冲击试验，步阶试验，跳跃试验。突降突跌本机完全可适应。

清除数据功能可清除在编程组数中设定好的数据，即为:一键清除，避免繁琐清除。

4.2 负载接线区

设备分为两组发电机供电接线区，采用并联模式，当一组接线，另一组即带电，同时该组接线可以接外接用电设备实现三相不平衡测试。

1.左侧为发电机负载电压 220V50HZ 供电（市电供电），右侧为发电机相电压 220V 供电。

当使用市电供电时，右侧发电机供电漏电开关必须关断，将线拆除；当使用发电机供电 220V 时（相电压），左侧市电供电漏电开关必须关断将线拆除，以防短路！

4.3 发电机检测系统投入工作

发电机检测系统已经开始投入到进货检验的实际工作中，并且完成了20台发电机的进货检验，并形成了相应的检验规范。

5.结束语

发电机检测系统在测试发电机时最高温度低于80℃，配有隔热把手，消除烫伤安全隐患。发电机检测系统通用于各种发电机测试，连接简单易行。发电机检测系统实时显示发电机运行参数，可与发电机上的屏幕显示相对比，便于发现运行异常现象及实时维修。发电机检测系统配有安全联锁电路，对于过热、过流现象实时保护。测试效率提高，单台测试时间由6小时降低到0.5小时，按照全年测试1000台估算，可节约工时5500小时，相当于3人1年的工作量，节省人工费用30万元，节省电费，材料费，油料费等5万余元。后续为提高效率、保证质量、提高可操作性将进行系列测试系统的设计制作。

[1]出口柴油发电机组检验规程(SN/T 0320-1994)．

[2]导线端头处理工艺技术要求(QJ3268-2006)．

[3]GB/T 2423．1-2008 电工电子产品环境试验．

[4]GB-T1032-2005 三相异步电动机试验方法．

[5]GB01029-2005-T 三相同步发电机试验方法．

[6]许伯强．发电机定转子绕组温度在线监测新方法[J]．电力系统自动化,2002．

[7]张毅刚,郁惟镛．发电机局部放电在线监测研究的现状与展望[J]．高电压技术,2002．

[8]陈阳．谈发电机绝缘状态在线监测[J]．科技创新导报,2008．