PLC在應(yīng)急發(fā)電機(jī)中的應(yīng)用研究

PLC在應(yīng)急發(fā)電機(jī)中的應(yīng)用研究PAGEPAGE1————————————————————————————————作者：————————————————————————————————日期： 個(gè)人收集整理勿做商業(yè)用途個(gè)人收集整理勿做商業(yè)用途PAGE個(gè)人收集整理勿做商業(yè)用途中國石油大學(xué)(華東)現(xiàn)代遠(yuǎn)程教育畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）題目：PLC在應(yīng)急發(fā)電機(jī)中的應(yīng)用研究學(xué)習(xí)中心:重慶信息工程專修學(xué)院奧鵬學(xué)習(xí)中心年級(jí)專業(yè):0409級(jí)電氣工程及自動(dòng)化學(xué)生姓名：劉飛學(xué)號(hào)：045148022指導(dǎo)教師：韓亞軍職稱：講師導(dǎo)師單位：重慶信息工程專修學(xué)院中國石油大學(xué)（華東）遠(yuǎn)程與繼續(xù)教育學(xué)院論文完成時(shí)間：年月日中國石油大學(xué)（華東）現(xiàn)代遠(yuǎn)程教育畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）任務(wù)書發(fā)給學(xué)員劉飛1．設(shè)計(jì)（論文)題目:PLC在應(yīng)急發(fā)電機(jī)中的應(yīng)用研究2．學(xué)生完成設(shè)計(jì)(論文)期限：年月日至年月日3．設(shè)計(jì)（論文）課題要求：通過對(duì)應(yīng)急發(fā)電機(jī)自啟動(dòng)要求的分析，結(jié)合裝備現(xiàn)狀、配電系統(tǒng)的設(shè)計(jì)要求，利用PLC(可編程控制器）改造現(xiàn)有設(shè)備的優(yōu)勢(shì)，提出了詳細(xì)的設(shè)計(jì)思路和方案以供參考。

4．實(shí)驗(yàn)（上機(jī)、調(diào)研）部分要求內(nèi)容:利用所學(xué)的PLC編程，并在實(shí)驗(yàn)平臺(tái)操作其程序,在設(shè)計(jì)的圖形中必須在實(shí)驗(yàn)室中操作將其流程實(shí)驗(yàn)成功后，再規(guī)范處理。把內(nèi)容和實(shí)踐相結(jié)合達(dá)到統(tǒng)一。在調(diào)研的過程中要了解到發(fā)電機(jī)的內(nèi)部結(jié)構(gòu)以及各種發(fā)電機(jī)的結(jié)構(gòu),這樣才能更好的理解到應(yīng)急發(fā)電機(jī)的結(jié)構(gòu)及原理。5．文獻(xiàn)查閱要求:[1］田瑞庭.可編程控制器應(yīng)用技術(shù).北京：機(jī)械工業(yè)出版社。1994［2］程控制器原理及系統(tǒng)設(shè)計(jì)。北京:清華大學(xué)出版社。2004[3］吳道悌,王建華.電動(dòng)學(xué)實(shí)驗(yàn)[M］.北京：高等教育出版社.1995［4]湯蘊(yùn)謬.電機(jī)學(xué)。北京:機(jī)械工業(yè)出版社。20016．發(fā)出日期：年月日7．學(xué)員完成日期:年月日指導(dǎo)教師簽名：學(xué)生簽名：PAGE15摘要通過對(duì)應(yīng)急發(fā)電機(jī)自啟動(dòng)要求的分析,結(jié)合裝備現(xiàn)狀、配電系統(tǒng)的設(shè)計(jì)要求,利用PLC（可編程控制器）改造現(xiàn)有設(shè)備的優(yōu)勢(shì)，提出了詳細(xì)的設(shè)計(jì)思路和方案以供參考。

通常傳統(tǒng)發(fā)電機(jī)控制采用落后繼電接觸器控制方式，中間繼電器和時(shí)間繼電器太多，體積大，功能少，壽命短，線路復(fù)雜，接點(diǎn)多，造成故障多可靠性差，維修困難;而采用微電子技術(shù)由于集成電路（IC）的系統(tǒng)芯片種類繁多，體積大，設(shè)計(jì)周期長(zhǎng)，費(fèi)用低，工藝復(fù)雜，抗干擾性差，可靠性差;而可編程控制器（PLC）是以微處理器為核心，綜合了計(jì)算機(jī)技術(shù)、通信技術(shù)而發(fā)展起來的一種新型、通用的自動(dòng)控制裝置，具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、性能優(yōu)越、可靠性高、靈活通用、易于編程、使用方便等優(yōu)點(diǎn)，近年來在工業(yè)自動(dòng)控制、機(jī)電一體化、改造傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)等方面得到了廣泛的應(yīng)用。應(yīng)急發(fā)電機(jī)組用PLC控制有很多優(yōu)點(diǎn)，它主要通過軟件控制，從而省去了硬件開發(fā)工作，外圍電路很少，大大提高了系統(tǒng)的可靠性與抗干擾能力；由于它簡(jiǎn)單易行的可編程序功能，無須改變系統(tǒng)的外部硬件接線，便能改變系統(tǒng)的控制要求，使系統(tǒng)的“柔性”大大提高。在生產(chǎn)過程中突然停電,應(yīng)急發(fā)電機(jī)立即給設(shè)備繼續(xù)供電。應(yīng)急電源原動(dòng)機(jī)一般采用一臺(tái)獨(dú)立冷卻和供油系統(tǒng)的柴油機(jī)，并設(shè)有自啟動(dòng)裝置，保證在主站失電后0-50秒內(nèi)啟動(dòng),應(yīng)急電網(wǎng)通常為主電網(wǎng)的一部分，在正常情況下,這些用電設(shè)備由總配電板供電，只是在應(yīng)急情況下由應(yīng)急發(fā)電機(jī)組供電,因此在應(yīng)急配電板上的應(yīng)急發(fā)電機(jī)主開關(guān)與主開關(guān)向應(yīng)急配電板供電的開關(guān)之間設(shè)有電氣聯(lián)鎖，以保證安全。關(guān)鍵詞：PLC應(yīng)急發(fā)電機(jī)目錄TOC\o"1—3"\h\z\u摘要 iHYPERLINK\l”_Toc187132413"目錄 iiHYPERLINK\l”_Toc187132414”第1章前言 1HYPERLINK\l”_Toc187132415”第2章PLC的概述和原理 2HYPERLINK\l”_Toc187132416”2。1PLC概述 22.2PLC技術(shù)及工作原理 2_Toc187132419"3.1發(fā)電機(jī)概述 4_Toc187132422”3.3.1汽油發(fā)電機(jī)原理 5HYPERLINK\l”_Toc187132423”3.3。2同步發(fā)電機(jī)工作原理 53.3.4汽輪發(fā)電機(jī)原理 73。3.5水輪發(fā)電機(jī)原理 7HYPERLINK\l”_Toc187132427"3。3.6新型水冷式交流發(fā)電機(jī)原理和應(yīng)用 7HYPERLINK\l”_Toc187132428”第4章PLC在發(fā)電機(jī)中的主要設(shè)計(jì)功能 94。1主要功能 9HYPERLINK\l”_Toc187132430"4。2機(jī)組-—自控的特點(diǎn) 11第5章結(jié)論 14致謝 15參考文獻(xiàn) 16第1章前言可編程控制器簡(jiǎn)稱PLC，是一種數(shù)字運(yùn)算操作的電子系統(tǒng),專為在工業(yè)環(huán)境應(yīng)用而設(shè)計(jì)的.它采用一類可編程的存儲(chǔ)器,用于其內(nèi)部存儲(chǔ)程序，執(zhí)行邏輯運(yùn)算，順序控制，定時(shí),計(jì)數(shù)與算術(shù)操作等到面向用戶的指令，并通過數(shù)字或模擬式輸入/輸出控制各種類型的機(jī)械或生產(chǎn)過程迄今,PLC技術(shù)已經(jīng)有幾十年的發(fā)展歷史，在技術(shù)發(fā)展的各個(gè)階段,電力系統(tǒng)已經(jīng)得到了不同的應(yīng)用。在高壓輸電網(wǎng)（35kV以上)、中壓輸電網(wǎng)（10kV—35kV）以及低壓(10kV以下)的各個(gè)領(lǐng)域，數(shù)據(jù)傳輸?shù)耐ㄓ崝?shù)率不斷提高.現(xiàn)階段，在低壓配電網(wǎng)上傳輸數(shù)率已由1Mbps發(fā)展到2Mbps、14Mbps、24Mbps、45Mbps甚至達(dá)到100Mbps和200Mbps的高速率，傳輸距離可達(dá)300米。在中壓配電網(wǎng)傳輸技術(shù)方面，高于10Mbps數(shù)據(jù)信號(hào)的設(shè)想和方案也日益引起人們的重視并開發(fā)成功。充分利用PLC的指令和功能編制程序，盡量減少外圍控制元器件和接口,電路簡(jiǎn)單，操作方便，便于維護(hù)。利用PLC的高速計(jì)數(shù)器功能，準(zhǔn)確測(cè)出機(jī)組轉(zhuǎn)速，不采用原來的測(cè)速發(fā)電機(jī)、轉(zhuǎn)速表,避免了安裝困難并提高了可靠性。采用PLC控制的自動(dòng)化柴油發(fā)電機(jī)組，硬件結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單,成本低廉,響應(yīng)速度快，性能、價(jià)格比很高，和單片機(jī)系統(tǒng)相比具有極高的可靠性.個(gè)人收集整理,勿做商業(yè)用途本文為互聯(lián)網(wǎng)收集，請(qǐng)勿用作商業(yè)用途第2章PLC的概述和原理2。1PLC概述可編程控制器簡(jiǎn)稱PLC:英文全稱ProgrammableLogicController,中文全稱為可編程邏輯控制器，定義是：一種數(shù)字運(yùn)算操作的電子系統(tǒng)，專為在工業(yè)環(huán)境應(yīng)用而設(shè)計(jì)的.它采用一類可編程的存儲(chǔ)器，用于其內(nèi)部存儲(chǔ)程序，執(zhí)行邏輯運(yùn)算，順序控制,定時(shí)，計(jì)數(shù)與算術(shù)操作等到面向用戶的指令,并通過數(shù)字或模擬式輸入/輸出控制各種類型的機(jī)械或生產(chǎn)過程。PLC是一種以微處理器為基礎(chǔ)，綜合了計(jì)算機(jī)技術(shù)、自動(dòng)控制技術(shù)、通信技術(shù)和傳統(tǒng)的繼電器控制技術(shù)而發(fā)展起來的新型工業(yè)控制裝置，具有編程容易、體積小、使用靈活方便、抗干擾能力強(qiáng)、可靠性高等議席列優(yōu)點(diǎn)，是專門為工業(yè)控制應(yīng)用而設(shè)計(jì)的一種通用控制器，近年來在工業(yè)生產(chǎn)的許多領(lǐng)域，如冶金、機(jī)械、電力、石油、煤炭、化工、輕紡、交通、食品、環(huán)保、輕工、建材等工業(yè)部門得到了廣泛的應(yīng)用，已經(jīng)成為工業(yè)自動(dòng)化的三大支柱之一。2.2PLC技術(shù)及工作原理PLC即電力線通信是指利用電力線傳輸數(shù)據(jù)和話音信號(hào)的一種通信方式。迄今，PLC技術(shù)已經(jīng)有幾十年的發(fā)展歷史，在技術(shù)發(fā)展的各個(gè)階段，電力系統(tǒng)已經(jīng)得到了不同的應(yīng)用。在高壓輸電網(wǎng)（35kV以上)、中壓輸電網(wǎng)（10kV-35kV)以及低壓（10kV以下)的各個(gè)領(lǐng)域,數(shù)據(jù)傳輸?shù)耐ㄓ崝?shù)率不斷提高。現(xiàn)階段，在低壓配電網(wǎng)上傳輸數(shù)率已由1Mbps發(fā)展到2Mbps、14Mbps、24Mbps、45Mbps甚至達(dá)到100Mbps和200Mbps的高速率，傳輸距離可達(dá)300米。在中壓配電網(wǎng)傳輸技術(shù)方面,高于10Mbps數(shù)據(jù)信號(hào)的設(shè)想和方案也日益引起人們的重視并開發(fā)成功。PLC的工作原理：電力線是一個(gè)極其不穩(wěn)定的高躁聲、強(qiáng)衰減的傳輸通道,要實(shí)現(xiàn)可靠的電力線高速數(shù)據(jù)通信，必須解決低壓配電網(wǎng)上各種因素如：噪聲、阻抗波動(dòng)、配電網(wǎng)結(jié)構(gòu)、電磁兼容性以及線路阻抗和容性負(fù)載引起的信號(hào)衰減等主要因素對(duì)數(shù)據(jù)傳輸?shù)挠绊憽?/p>

為了解決以上低壓配電網(wǎng)中各因素對(duì)數(shù)據(jù)傳輸?shù)挠绊懀趪H范圍內(nèi)，低壓配電網(wǎng)的高速數(shù)據(jù)通信普遍選擇了正交頻分復(fù)用技術(shù)OFDM（OrthogonalFrequencyDivision—Multiplexing）作為核心調(diào)制技術(shù)。OFDM技術(shù)采用多路窄帶正交子載波，同時(shí)傳輸多路數(shù)據(jù),每路信號(hào)的碼元時(shí)間較長(zhǎng)，可以避免碼元間干擾。通過動(dòng)態(tài)選擇可用的子載波，該技術(shù)可以減少窄帶干擾和頻率的谷點(diǎn)的影響.OFDM技術(shù)起源于二十世紀(jì)六十年代，主要用于軍用高頻通信系統(tǒng)。70年代,隨著離散傅立葉變換來實(shí)現(xiàn)多載波調(diào)制技術(shù)的提出，以及近年來數(shù)字信號(hào)處理（DSP）技術(shù)的飛速發(fā)展，OFDM作為一種可以有效對(duì)抗信號(hào)波形間干擾的高速傳輸技術(shù)被廣泛應(yīng)用于民用通信系統(tǒng)中。目前在無線局域網(wǎng)已經(jīng)采用了該技術(shù),第四代移動(dòng)通信（4G）中將采用OFDM技術(shù)。PLC的幾種接入方案,在低壓配電網(wǎng)數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)一般情況下,由頭端（HE）和用戶端（CE)組成.頭端一般安裝在配電變壓器低壓出線端，它主要實(shí)現(xiàn)PLC高頻信號(hào)和傳統(tǒng)的寬帶通信信號(hào)的互相轉(zhuǎn)換。PLC頭端的一側(cè)通過電容或電感耦合器連接電力電纜,注入和提取高頻PLC信號(hào)；另一側(cè)通過傳統(tǒng)電信接入方式,如xDLS、光纖或以太網(wǎng)等連接至Internet。用戶側(cè)稱為“電力貓”的設(shè)備,主要由接口、調(diào)制解調(diào)和耦合等三部分組成.用戶的計(jì)算機(jī)通過以太網(wǎng)接口或USB接口、普通話機(jī)通過RJ-11接口與“電力貓”相連.實(shí)現(xiàn)高速上網(wǎng)、IP電話以及IP視頻等多媒體接入服務(wù).文檔為個(gè)人收集整理，來源于網(wǎng)絡(luò)本文為互聯(lián)網(wǎng)收集，請(qǐng)勿用作商業(yè)用途第3章發(fā)電機(jī)原理3.1發(fā)電機(jī)概述發(fā)電機(jī)是將其他形式的能源轉(zhuǎn)換成電能的機(jī)械設(shè)備,它由水輪機(jī)、汽輪機(jī)、柴油機(jī)或其他動(dòng)力機(jī)械驅(qū)動(dòng),將水流，氣流，燃料燃燒或原子核裂變產(chǎn)生的能量轉(zhuǎn)化為機(jī)械能傳給發(fā)電機(jī)，再由發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)換為電能.發(fā)電機(jī)在工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)，國防,科技及日常生活中有廣泛的用途。發(fā)電機(jī)的形式很多，但其工作原理都基于電磁感應(yīng)定律和電磁力定律.因此，其構(gòu)造的一般原則是:用適當(dāng)?shù)膶?dǎo)磁和導(dǎo)電材料構(gòu)成互相進(jìn)行電磁感應(yīng)的磁路和電路，以產(chǎn)生電磁功率,達(dá)到能量轉(zhuǎn)換的目的。發(fā)電機(jī)已實(shí)施出口產(chǎn)品質(zhì)量許可制度,未取得出口質(zhì)量許可證的產(chǎn)品不準(zhǔn)出口.3。2發(fā)電機(jī)的分類發(fā)電機(jī)分：直流發(fā)電機(jī)和交流發(fā)電機(jī)交流發(fā)電機(jī)分：同步發(fā)電機(jī)和異步發(fā)電機(jī)(很少采用）交流發(fā)電機(jī)還可分為單相發(fā)電機(jī)與三相發(fā)電機(jī).3。3發(fā)電機(jī)結(jié)構(gòu)及工作原理發(fā)電機(jī)通常由定子、轉(zhuǎn)子、端蓋及軸承等部件構(gòu)成。定子由定子鐵芯、線包繞組、機(jī)座以及固定這些部分的其他結(jié)構(gòu)件組成.轉(zhuǎn)子由轉(zhuǎn)子鐵芯(或磁極、磁扼)繞組、護(hù)環(huán)、中心環(huán)、滑環(huán)、風(fēng)扇及轉(zhuǎn)軸等部件組成。由軸承及端蓋將發(fā)電機(jī)的定子，轉(zhuǎn)子連接組裝起來，使轉(zhuǎn)子能在定子中旋轉(zhuǎn)，做切割磁力線的運(yùn)動(dòng)，從而產(chǎn)生感應(yīng)電勢(shì)，通過接線端子引出,接在回路中，便產(chǎn)生了電流。柴油機(jī)驅(qū)動(dòng)發(fā)電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)，將柴油的能量轉(zhuǎn)化為電能。在柴油機(jī)汽缸內(nèi)，經(jīng)過空氣濾清器過濾后的潔凈空氣與噴油嘴噴射出的高壓霧化柴油充分混合，在活塞上行的擠壓下,體積縮小，溫度迅速升高，達(dá)到柴油的燃點(diǎn)。柴油被點(diǎn)燃，混合氣體劇烈燃燒，體積迅速膨脹，推動(dòng)活塞下行，稱為‘作功’.各汽缸按一定順序依次作功，作用在活塞上的推力經(jīng)過連桿變成了推動(dòng)曲軸轉(zhuǎn)動(dòng)的力量，從而帶動(dòng)曲軸旋轉(zhuǎn)。將無刷同步交流發(fā)電機(jī)與柴油機(jī)曲軸同軸安裝，就可以利用柴油機(jī)的旋轉(zhuǎn)帶動(dòng)發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)子，利用‘電磁感應(yīng)’原理，發(fā)電機(jī)就會(huì)輸出感應(yīng)電動(dòng)勢(shì),經(jīng)閉合的負(fù)載回路就能產(chǎn)生電流。3.3。1汽油發(fā)電機(jī)原理汽油機(jī)驅(qū)動(dòng)發(fā)電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)，將汽油的能量轉(zhuǎn)化為電能.在汽油機(jī)汽缸內(nèi)，混合氣體劇烈燃燒，體積迅速膨脹，推動(dòng)活塞下行作功。各汽缸按一定順序依次作功，作用在活塞上的推力經(jīng)過連桿變成了推動(dòng)曲軸轉(zhuǎn)動(dòng)的力量,從而帶動(dòng)曲軸旋轉(zhuǎn)。將無刷同步交流發(fā)電機(jī)與汽油機(jī)曲軸同軸安裝，就可以利用汽油機(jī)的旋轉(zhuǎn)帶動(dòng)發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)子，利用‘電磁感應(yīng)'原理,發(fā)電機(jī)就會(huì)輸出感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)，經(jīng)閉合的負(fù)載回路就能產(chǎn)生電流.3.3。2同步發(fā)電機(jī)工作原理主磁場(chǎng)的建立：勵(lì)磁繞組通以直流勵(lì)磁電流,建立極性相間的勵(lì)磁磁場(chǎng),即建立起主磁場(chǎng)。載流導(dǎo)體：三相對(duì)稱的電樞繞組充當(dāng)功率繞組，成為感應(yīng)電勢(shì)或者感應(yīng)電流的載體。切割運(yùn)動(dòng)：原動(dòng)機(jī)拖動(dòng)轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)(給電機(jī)輸入機(jī)械能），極性相間的勵(lì)磁磁場(chǎng)隨軸一起旋轉(zhuǎn)并順次切割定子各相繞組（相當(dāng)于繞組的導(dǎo)體反向切割勵(lì)磁磁場(chǎng)）。交變電勢(shì)的產(chǎn)生:由于電樞繞組與主磁場(chǎng)之間的相對(duì)切割運(yùn)動(dòng)，電樞繞組中將會(huì)感應(yīng)出大小和方向按周期性變化的三相對(duì)稱交變電勢(shì)。通過引出線，即可提供交流電源.3.3。3直流發(fā)電機(jī)的工作原理直流發(fā)電機(jī)的工作原理就是把電樞線圈中感應(yīng)產(chǎn)生的交變電動(dòng)勢(shì),靠換向器配合電刷的換向作用，使之從電刷端引出時(shí)變?yōu)橹绷麟妱?dòng)勢(shì)的原理。電刷上不加直流電壓，用原動(dòng)機(jī)拖動(dòng)電樞使之逆時(shí)針方向恒速轉(zhuǎn)動(dòng)，線圈兩邊就分別切割不同極性磁極下的磁力線,而在其中感應(yīng)產(chǎn)生電動(dòng)勢(shì)，電動(dòng)勢(shì)方向按右手定則確定.這種電磁情況表示在圖上.由于電樞連續(xù)地旋轉(zhuǎn)，，因此，必須使載流導(dǎo)體在磁場(chǎng)中所受到線圈邊ab和cd交替地切割N極和S極下的磁力線,雖然每個(gè)線圈邊和整個(gè)線圈中的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的方向是交變的．線圈內(nèi)的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)是一種交變電動(dòng)勢(shì)，而在電刷A,B端的電動(dòng)勢(shì)卻為直流電動(dòng)勢(shì)(說得確切一些，是一種方向不變的脈振電動(dòng)勢(shì))。因?yàn)椋姌性谵D(zhuǎn)動(dòng)過程中，無論電樞轉(zhuǎn)到什么位置,由于換向器配合電刷的換向作用，電刷A通過換向片所引出的電動(dòng)勢(shì)始終是切割N極磁力線的線圈邊中的電動(dòng)勢(shì)，因此，電刷A始終有正極性。同樣道理，電刷B始終有負(fù)極性，所以電刷端能引出方向不變的但大小變化的脈振電動(dòng)勢(shì)。如每極下的線圈數(shù)增多，可使脈振程度減小，就可獲得直流電動(dòng)勢(shì)。這就是直流發(fā)電機(jī)的工作原理。同時(shí)也說明子直流發(fā)電機(jī)實(shí)質(zhì)上是帶有換向器的交流發(fā)電機(jī)。從基本電磁情況來看，一臺(tái)直流電機(jī)原則上既可工作為電動(dòng)機(jī)運(yùn)行，也可以作為發(fā)電機(jī)運(yùn)行，只是約束的條件不同而已.在直流電機(jī)的兩電刷端上，加上直流電壓,將電能輸入電樞,機(jī)械能從電機(jī)軸上輸出，拖動(dòng)生產(chǎn)機(jī)械,將電能轉(zhuǎn)換成機(jī)械能而成為電動(dòng)機(jī)，如用原動(dòng)機(jī)拖動(dòng)直流電機(jī)的電樞，而電刷上不加直流電壓，則電刷端可以引出直流電動(dòng)勢(shì)作為直流電源，可輸出電能，電機(jī)將機(jī)械能轉(zhuǎn)換成電能而成為發(fā)電機(jī)。同一臺(tái)電機(jī),能作電動(dòng)機(jī)或作發(fā)電機(jī)運(yùn)行的這種原理．在電機(jī)理論中稱為可逆原理。3.3。4汽輪發(fā)電機(jī)原理蒸汽機(jī)利用高溫高壓的蒸汽膨脹做功,通過連桿、曲柄將活塞的往復(fù)運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)變?yōu)橹鬏S的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng),帶動(dòng)發(fā)電機(jī)發(fā)電。蒸汽輪機(jī)是用蒸汽來推動(dòng)輪機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)的,它運(yùn)轉(zhuǎn)的基本原理和常見的風(fēng)車相似,蒸汽輪機(jī)是由一個(gè)中央很厚的鋼盤及鋼盤外沿有很多密排的葉片組成的主體結(jié)構(gòu)。從鍋爐里出來的高壓過熱蒸汽從噴嘴噴到葉片上時(shí)，輪機(jī)就轉(zhuǎn)動(dòng)起來，蒸汽速度越大，輪機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)得越快（也就是蒸汽的內(nèi)能在噴射中變成蒸汽的動(dòng)能,它的動(dòng)能又轉(zhuǎn)變?yōu)闄C(jī)軸旋轉(zhuǎn)的機(jī)械能）。3。3。5水輪發(fā)電機(jī)原理水輪發(fā)電機(jī)的安裝結(jié)構(gòu)形式通常由水輪機(jī)的型式確定。主要有以下幾種型式:臥式結(jié)構(gòu)臥式結(jié)構(gòu)的水輪發(fā)電機(jī)通常有沖擊式水輪機(jī)驅(qū)動(dòng)。立式結(jié)構(gòu)國產(chǎn)水輪發(fā)電機(jī)組廣泛采用立式結(jié)構(gòu)。立式水輪發(fā)電機(jī)組通常由混流式或軸流式水輪機(jī)驅(qū)動(dòng).立式結(jié)構(gòu)又可分為懸式和傘式.發(fā)電機(jī)推力軸承位于轉(zhuǎn)子上部的統(tǒng)稱為懸式，位于轉(zhuǎn)子下部的統(tǒng)稱為傘式。貫流式結(jié)構(gòu)貫流式水輪發(fā)電機(jī)組由貫流式水輪機(jī)驅(qū)動(dòng)。貫流式水輪機(jī)是一種帶有固定或可調(diào)轉(zhuǎn)輪葉片的軸流式水輪機(jī)的特殊型式。它的主要特征是轉(zhuǎn)輪軸線采取水平或傾斜布置，并與水輪機(jī)進(jìn)水管和出水管水流方向一致。貫流式水輪發(fā)電機(jī)具有結(jié)構(gòu)緊湊，重量輕的優(yōu)點(diǎn),廣泛用于低水頭的電站中.3.3.6新型水冷式交流發(fā)電機(jī)原理和應(yīng)用冷式交流發(fā)電機(jī)利用水來代替風(fēng)扇進(jìn)行冷卻。交流發(fā)電機(jī)主要的發(fā)熱部位是定子，水冷式交流發(fā)電機(jī)重點(diǎn)冷卻部分就是定子及線圈繞組。發(fā)電機(jī)的前端蓋和后端蓋用鋁材制造,開有水道槽.定子及線圈繞組用合成樹脂固定密封，定子與轉(zhuǎn)子之間有鋁質(zhì)圍板與水道隔離.水道與進(jìn)水管和出水管連通，進(jìn)水管和出水管分別與發(fā)動(dòng)機(jī)冷卻水系統(tǒng)連通.這樣，當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí),冷卻水在發(fā)動(dòng)機(jī)水泵的帶動(dòng)下循環(huán)流動(dòng)，通過發(fā)電機(jī)殼體,可以有效地冷卻定子線圈繞組、定子鐵芯,同時(shí)也冷卻轉(zhuǎn)子、內(nèi)藏式調(diào)節(jié)器和軸承等其它發(fā)熱零部件.水冷式交流發(fā)電機(jī)與風(fēng)冷式交流發(fā)電機(jī)相比,內(nèi)部構(gòu)造復(fù)雜了，防漏密封要求提高了，成本也會(huì)增加。同時(shí)因聯(lián)接水管的問題，安裝布置也受到諸多限制,自由度減少了。但是，水冷式交流發(fā)電機(jī)的發(fā)電及低噪聲性能，是風(fēng)冷式交流發(fā)電機(jī)無法比擬的。首先，水冷式交流發(fā)電機(jī)具有良好的低速充電特性.我們知道，在交流發(fā)電機(jī)的電流特性曲線上有一個(gè)“拐點(diǎn)”，即超過所謂“0安培速度”之后才會(huì)有電流產(chǎn)生,電流上升到一定程度才能充電.在哪個(gè)轉(zhuǎn)速以上才出現(xiàn)“拐點(diǎn)”和達(dá)到可充電電流與勵(lì)磁電流的大小相關(guān).由于水冷式交流發(fā)電機(jī)大幅度抑制了定子、轉(zhuǎn)子及調(diào)節(jié)器的溫升，可以相應(yīng)提高勵(lì)磁電流，勵(lì)磁電流越大輸出電壓也越高，因此當(dāng)水冷式交流發(fā)電機(jī)低速轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)也會(huì)有良好的充電表現(xiàn)，這種低速充電性能對(duì)城市用車的正常使用相當(dāng)重要。第二，水冷式交流發(fā)電機(jī)具有低噪聲.由于省略了風(fēng)扇，所以不存在發(fā)電機(jī)風(fēng)扇發(fā)出的噪聲。據(jù)介紹在3500轉(zhuǎn)/分時(shí)，水冷式交流發(fā)電機(jī)與風(fēng)冷式交流發(fā)電機(jī)相比，噪聲要低15分貝。水冷式交流發(fā)電機(jī)的優(yōu)點(diǎn)被看好,認(rèn)為是汽車發(fā)電機(jī)的發(fā)展方向。有人認(rèn)為在12伏特汽車中，2500瓦以下適宜用風(fēng)冷式交流發(fā)電機(jī)，2500瓦以上或者42伏特電系適宜用水冷式交流發(fā)電機(jī)。第4章PLC在發(fā)電機(jī)中的主要設(shè)計(jì)功能4.1主要功能通過對(duì)應(yīng)急發(fā)電機(jī)自啟動(dòng)要求的分析,結(jié)合裝備現(xiàn)狀、配電系統(tǒng)的設(shè)計(jì)要求,利用PLC（可編程控制器）改造現(xiàn)有設(shè)備的優(yōu)勢(shì)，提出了詳細(xì)的設(shè)計(jì)思路和方案以供參考。通常傳統(tǒng)發(fā)電機(jī)控制采用落后繼電接觸器控制方式，中間繼電器和時(shí)間繼電器太多，體積大，功能少,壽命短，線路復(fù)雜，接點(diǎn)多，造成故障多可靠性差，維修困難;而采用微電子技術(shù)由于集成電路（IC)的系統(tǒng)芯片種類繁多，體積大,設(shè)計(jì)周期長(zhǎng)，費(fèi)用低，工藝復(fù)雜,抗干擾性差,可靠性差；而可編程控制器（PLC）是以微處理器為核心，綜合了計(jì)算機(jī)技術(shù)、通信技術(shù)而發(fā)展起來的一種新型、通用的自動(dòng)控制裝置,具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、性能優(yōu)越、可靠性高、靈活通用、易于編程、使用方便等優(yōu)點(diǎn)，近年來在工業(yè)自動(dòng)控制、機(jī)電一體化、改造傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)等方面得到了廣泛的應(yīng)用.應(yīng)急發(fā)電機(jī)組用PLC控制有很多優(yōu)點(diǎn)，它主要通過軟件控制,從而省去了硬件開發(fā)工作，外圍電路很少,大大提高了系統(tǒng)的可靠性與抗干擾能力;由于它簡(jiǎn)單易行的可編程序功能，無須改變系統(tǒng)的外部硬件接線,便能改變系統(tǒng)的控制要求，使系統(tǒng)的“柔性”大大提高。在生產(chǎn)過程中突然停電，應(yīng)急發(fā)電機(jī)立即給設(shè)備繼續(xù)供電。應(yīng)急電源原動(dòng)機(jī)一般采用一臺(tái)獨(dú)立冷卻和供油系統(tǒng)的柴油機(jī),并設(shè)有自啟動(dòng)裝置，保證在主站失電后0-50秒內(nèi)啟動(dòng)，應(yīng)急電網(wǎng)通常為主電網(wǎng)的一部分,在正常情況下，這些用電設(shè)備由總配電板供電，只是在應(yīng)急情況下由應(yīng)急發(fā)電機(jī)組供電，因此在應(yīng)急配電板上的應(yīng)急發(fā)電機(jī)主開關(guān)與主開關(guān)向應(yīng)急配電板供電的開關(guān)之間設(shè)有電氣聯(lián)鎖，以保證安全。應(yīng)急發(fā)電機(jī)組作為一個(gè)應(yīng)急電源,應(yīng)具備以下基本要求:自動(dòng)啟動(dòng)：當(dāng)正常供電出現(xiàn)故障(斷電)時(shí)，機(jī)組能自動(dòng)啟動(dòng)、自動(dòng)升速、自動(dòng)合閘,向應(yīng)急負(fù)載供電。自動(dòng)停機(jī)：當(dāng)正常供電恢復(fù),經(jīng)判斷正常后，控制切換開關(guān),完成應(yīng)急電到正常電的自動(dòng)切換、然后控制機(jī)組降速到怠速、停機(jī)。自動(dòng)保護(hù):機(jī)組在運(yùn)行過程中，如果出現(xiàn)油壓過低（小于0。3MP)、冷卻水溫過高(大于90度）、電壓異常故障，則緊急停機(jī)，同時(shí)發(fā)出聲光報(bào)警信號(hào)，如果出現(xiàn)水溫高（大于90度）、油溫高等故障.則發(fā)出聲光報(bào)警信號(hào)，提醒維護(hù)人員進(jìn)行干預(yù)。三次啟動(dòng)功能:機(jī)組有三次啟動(dòng)功能，若第一次啟動(dòng)不成功,經(jīng)10秒延時(shí)后再次啟動(dòng)，若第二次啟動(dòng)不成功，則延時(shí)后進(jìn)行第三次啟動(dòng)。三次啟動(dòng)中只要有一次成功，就按預(yù)先設(shè)置的程序往下運(yùn)行；若連續(xù)三次啟動(dòng)均不成功，則視為啟動(dòng)失敗，發(fā)出聲光報(bào)警信號(hào)(也可以同時(shí)控制另一臺(tái)機(jī)組起動(dòng)）.自動(dòng)維持準(zhǔn)啟動(dòng)狀態(tài)：機(jī)組能自動(dòng)維持準(zhǔn)啟動(dòng)狀態(tài)。此時(shí)，機(jī)組的自動(dòng)周期性預(yù)供油系統(tǒng)、油和水的自動(dòng)加溫系統(tǒng)、蓄電池的自動(dòng)充電裝置投入工作。具備手動(dòng)、自動(dòng)兩種操作模式?？刂葡到y(tǒng)的硬件設(shè)計(jì)電路分析設(shè)計(jì)說明:控制面板上有“手動(dòng)/自動(dòng)”選擇旋鈕，“啟動(dòng)”、“加速”、“減速、”“合閘"、“分閘”按鈕，柴油機(jī)上加裝接近開關(guān)(旋轉(zhuǎn)編碼器）,用于測(cè)速度，加裝油門電機(jī)用于控制柴油機(jī)轉(zhuǎn)速，加裝電磁鐵用于停機(jī)熄火，電壓檢測(cè)、水溫、油壓都是外部開關(guān)信號(hào)。一次啟動(dòng)過程:正常電失電后，經(jīng)5秒確認(rèn)，“啟動(dòng)電機(jī)"啟動(dòng)4秒鐘，如柴油機(jī)發(fā)火運(yùn)行，則接近開關(guān)(旋轉(zhuǎn)編碼器)測(cè)到柴油機(jī)達(dá)到啟動(dòng)轉(zhuǎn)速，PLC立即停止“啟動(dòng)電機(jī)".柴油機(jī)怠速30S后開始根據(jù)接近開關(guān)的信號(hào)加速,直到穩(wěn)定轉(zhuǎn)速，發(fā)電機(jī)開始發(fā)電，電壓正常后合上主開關(guān)向負(fù)載供電。運(yùn)行中PLC自動(dòng)穩(wěn)定轉(zhuǎn)速.三次啟動(dòng)過程：若一次啟動(dòng)未成功，則接近開關(guān)（旋轉(zhuǎn)編碼器)測(cè)到柴油機(jī)達(dá)不到啟動(dòng)轉(zhuǎn)速速度，并在5秒后測(cè)不到柴油機(jī)轉(zhuǎn)速，由PLC內(nèi)部的定時(shí)器來進(jìn)行控制進(jìn)行再次啟動(dòng)，以10秒作為一個(gè)周期,三次啟動(dòng)時(shí)間約30秒，32秒后輸出報(bào)警，如啟動(dòng)中接近開關(guān)(旋轉(zhuǎn)編碼器）測(cè)不到柴油機(jī)達(dá)轉(zhuǎn)速，則直接啟動(dòng)失敗。啟動(dòng)失敗及柴油機(jī)組停機(jī)：?jiǎn)?dòng)失敗后，電磁電把油門拉回到“停機(jī)”位置,當(dāng)正常電恢復(fù)時(shí)，PLC發(fā)出分閘信號(hào)并由油門電機(jī)減速到怠速60S后，電磁電將油門拉回“停機(jī)”位置，柴油機(jī)缺油熄火。并可根據(jù)用戶需要增加小型人機(jī)界面,以文字﹑指示燈﹑圖案等形式顯示柴油機(jī)的各種數(shù)值及狀態(tài).并可通過其面板的按鈕改變柴油機(jī)的數(shù)值及狀態(tài)?？尚薷挠信c時(shí)間有關(guān)的參數(shù)，對(duì)輸入的數(shù)據(jù)進(jìn)行范圍設(shè)定,超出范圍的數(shù)據(jù)拒絕輸入?？梢詫?duì)柴油機(jī)的各種故障以文字形式顯示以便于查找故障，如三次起動(dòng)失敗，轉(zhuǎn)速高，缸溫高，市電供電等等。帶密碼保護(hù)功能，可以防止非授權(quán)用戶更改重要數(shù)據(jù)和開關(guān)量。4.2機(jī)組--自控的特點(diǎn)機(jī)組由柴油機(jī)發(fā)電機(jī)組和中心控制柜組成,可以單機(jī)單柜、雙機(jī)單柜或聯(lián)網(wǎng)自動(dòng)化控制(無人值守)。控制柜的核心是可編程序控制器（PLC)，通常選用選用北京凱迪恩公司CPU306小型可編程序控制器，運(yùn)行可靠，質(zhì)量穩(wěn)定。充分利用PLC的指令和功能編制程序,盡量減少外圍控制元器件和接口，電路簡(jiǎn)單，操作方便，便于維護(hù)。利用PLC的高速計(jì)數(shù)器功能，準(zhǔn)確測(cè)出機(jī)組轉(zhuǎn)速,不采用原來的測(cè)速發(fā)電機(jī)、轉(zhuǎn)速表,避免了安裝困難并提高了可靠性。控制器采用直流24V供電，并配備先進(jìn)的高頻開關(guān)式直流充電設(shè)備，可對(duì)蓄電池進(jìn)行浮充電,保證控制柜直流供電。PLC中的EPROM（只讀存儲(chǔ)器）可固化程序，使原程序長(zhǎng)期不丟失.利用PLC的通信功能可實(shí)現(xiàn)近程、遠(yuǎn)程集中監(jiān)控。接近開關(guān)技術(shù)要求:螺紋式接近開關(guān)檢測(cè)距離10mm±10％工作電壓DC型：10—30VDC三線型響應(yīng)頻率400Hz接近開關(guān)又稱無觸點(diǎn)接近開關(guān),是理想的電子開關(guān)量傳感器。當(dāng)金屬檢測(cè)體接近開關(guān)的感應(yīng)區(qū)域,開關(guān)就能無接觸，無壓力、無火花、迅速發(fā)出電氣指令，準(zhǔn)確反應(yīng)出運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)的位置和行程，即使用于一般的行程控制，其定位精度、操作頻率、使用壽命、安裝調(diào)整的方便性和對(duì)惡劣環(huán)境的適用能力，是一般機(jī)械式行程開關(guān)所不能相比的。根據(jù)所需的輸入/輸出點(diǎn)數(shù)選擇PLC機(jī)型自動(dòng)化機(jī)組的控制要求,所需PLC的輸入點(diǎn)數(shù)為14個(gè)，輸出點(diǎn)數(shù)為10個(gè)。系統(tǒng)的控制量基本上是開關(guān)量，只有電壓是模擬量，為了降低成本，可以通過檢測(cè)電路把模擬量轉(zhuǎn)換成開關(guān)量、如電壓監(jiān)測(cè)可以用電壓保護(hù)器代替.這樣可以選用不帶模擬量輸入的PLC。對(duì)于小型發(fā)電機(jī)可不加裝油門電機(jī)用于控制柴油機(jī)轉(zhuǎn)速。本系統(tǒng)選用北京凱迪恩公司CPU306小型可編程序控制器，可靠性高，體積小，輸入點(diǎn)數(shù)為14個(gè)，輸出點(diǎn)數(shù)為10個(gè)。電源、輸入、輸出電壓均為24VDC。分配PLC輸入輸出自動(dòng)化機(jī)組的控制要求和電氣原理圖，PLC輸入、輸出信號(hào)分配表見表1.表4—1輸入/輸出分配表I0。0停市電信號(hào)Q0。0油門加速I0。1接近開關(guān)（旋轉(zhuǎn)編碼器）O0.1油門減速I0.2接近開關(guān)＊＊（旋轉(zhuǎn)編碼器)*＊Q0.2啟動(dòng)電機(jī)I0。3電壓正常Q0。3合閘I0。4油壓低Q0.4分閘I0.5水溫高Q0。5停機(jī)電磁鐵I0。6手動(dòng)/自動(dòng)Q0.6故障信號(hào)I0。7啟動(dòng)按鈕Q0。7I1.0加速按鈕Q1.0I1.1減速按鈕Q1。1I1.2停機(jī)按鈕I1。3合閘按鈕I1。4分閘按鈕I1.5合閘輸出信號(hào)第5章結(jié)論采用PLC控制的自動(dòng)化柴油發(fā)電機(jī)組，硬件結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，成本低廉，響應(yīng)速度快，性能、價(jià)格比很高，和單片機(jī)系統(tǒng)相比具有極高的可靠性。經(jīng)現(xiàn)場(chǎng)使用考驗(yàn)，性能穩(wěn)定，運(yùn)行可靠。另外還可以根據(jù)實(shí)際需要很方便地進(jìn)行擴(kuò)展。程序稍作修改，就可以滿足用戶不同的控制要求，對(duì)于現(xiàn)代智能樓宇，控制系統(tǒng)還可以通過通訊模塊納入到整個(gè)樓宇的監(jiān)控系統(tǒng)之中,體現(xiàn)出極大的靈活性和適應(yīng)性，具有極高的實(shí)際推廣價(jià)值.應(yīng)急發(fā)電機(jī)組用PLC控制有很多優(yōu)點(diǎn)，它主要通過軟件控制，從而省去了硬件開發(fā)工作，外圍電路很少，大大提高了系統(tǒng)的可靠性與抗干擾能力；由于它簡(jiǎn)單易行的可編程序功能，無須改變系統(tǒng)的外部硬件接線,便能改變系統(tǒng)的控制要求，使系統(tǒng)的“柔性”大大提高。在生產(chǎn)過程中突然停電，應(yīng)急發(fā)電機(jī)立即給設(shè)備繼續(xù)供電。應(yīng)急電源原動(dòng)機(jī)一般采用一臺(tái)獨(dú)立冷卻和供油系統(tǒng)的柴油機(jī)，并設(shè)有自啟動(dòng)裝置，保證在主站失電后0—50秒內(nèi)啟動(dòng)，應(yīng)急電網(wǎng)通常為主電網(wǎng)的一部分，在正常情況下，這些用電設(shè)備由總配電板供電，只是在應(yīng)急情況下由應(yīng)急發(fā)電機(jī)組供電,因此在應(yīng)急配電板上的應(yīng)急發(fā)電機(jī)主開關(guān)與主開關(guān)向應(yīng)急配電板供電的開關(guān)之間設(shè)有電氣聯(lián)鎖，以保證安全利用PLC的高速計(jì)數(shù)器功能，準(zhǔn)確測(cè)出機(jī)組轉(zhuǎn)速，不采用原來的測(cè)速發(fā)