汽轮发电机碳刷长度及集电环温度监测系统

摘要

对于汽轮发电机而言，碳刷和集电环是其励磁环节的重要组成部分，其工作状况直接关系到发电机的正常运行。目前针对励磁环节的监测主要集中在励磁电流方面，但统计显示由碳刷原因造成的故障也占据一定比例。本文在充分分析现有相关技术和满足发电厂安全、经济生产的基础上，提出了一种监测碳刷长度和集电环温度的方法，并设计具体的工程实现方案。
　　大型汽轮发电机具有励磁电流大、碳刷数目多、干扰源较多等特点，为能顺利实现对碳刷长度的监测，首先，需要分析、计算励磁碳刷周围空间磁场的分布情况，判断选定的霍尔传感器能否在该环境中正常工作;其次，面对碳刷数目较多、传统通信连接线数量较多的问题，选用AS-i总线技术，达到减少通信线路、简化系统硬件电路的目的;再次，进行监测系统通信模型的搭建，重点分析发送端和接收端的功能，并对搭建的模型进行仿真运行，将所得结果与理论结果进行对比，证明该设计能够正常工作，具有可行性;最后，根据选定的系统技术方案进行监测系统硬件电路的详细设计，主要设计了主站、长度从站和温度从站等硬件电路，并对重要元件的作用进行详细说明，对一些元件参数值的选取给出计算、分析过程，同时为拓展系统的应用范围，使得系统能够连接输出为模拟量的传感器，在温度从站中增加AD转换模块。在完成硬件电路设计后，进行监测系统各部分程序的编写，采用自顶向下的设计理念，详细说明各个模块的程序流程图，并进行仿真以验证程序的正确性。最后，根据设计的硬件电路原理图进行实物制作，通过增添必要的实验设备进行实验平台的搭建，并以实验平台为基础测试监测系统的各项功能。
　　本文设计的汽轮发电机碳刷长度及集电环温度监测系统，经过理论分析、器件选型、硬件电路制作和程序编写运行等流程，基本实现了设计目标，能够实时监测发电机碳刷长度状态和集电环温度值。

目录

声明

摘要

第1章 绪论

1．1 课题背景和来源

1．2 国内外相关技术的发展现状

1．2．1 长度检测技术

1．2．2 温度检测技术

1．2．3 AS-i总线技术

1．3 本文主要研究内容

第2章 系统设计方案与关键问题分析

2．1 系统设计方案概述

2．2 系统设计的主要技术指标

2．3 系统总体结构

2．4 关键问题分析

2．4．1 励磁碳刷磁场干扰分析

2．4．2 信号调制与最佳频率

2．5 本章小结

第3章 监测系统硬件设计

3．1 AS-i主站硬件设计

3．1．1 主机电源和接口模块

3．1．2 主机模块

3．1．3 隔离模块

3．1．4 控制器模块

3．1．5 控制器电源模块

3．1．6 远程通信接口模块

3．1．7 调试接口、声光报警及LCD显示屏模块

3．2 长度从站硬件设计

3．2．1 霍尔开关

3．2．2 霍尔开关硬件电路

3．3 温度从站硬件设计

3．3．1 测温传感器选型

3．3．2 温度从站

3．3．3 测温模块

3．3．4 AD转换模块

3．4 本章小结

第4章 监测系统软件设计与测试

4．1 系统程序构成

4．2 主站程序

4．2．1 曼彻斯特码的编码与解码

4．2．2 LCD1602显不

4．2．3 Modbus通信

4．3 从站程序

4．3．1 长度从站

4．3．2 温度从站

4．4 实验平台搭建及测试

4．5 本章小结

结论

参考文献

攻读硕士学位期间授权的专利

致谢