电子转速表在发电机组上的应用（孙凤英,邹辉,孙旭芝）

时间：2021-01-14 08:06:14　来源：柠檬阅读网本文已影响人

摘　要: 本文阐述了吉林省永吉县星星哨水库水电站利用发电机残压自行研制出的电子式转速表的工作原理、特点、安装与接线，说明了该装置在发电机组上的应用，收到了良好的效果。

关键词: 转速；
残压；
f/v转换；
电子转速表

The Application of Electronic Speed Indicator in Generators

//Sun Fengying, Zou Hui, Sun Xuzhi

Abstract: In the paper, Xingxingshao Hydropower Station in Yongji County, Jilin Province, which developsthe principles, characteristics, installation and wiring of the Electronic Speed Indicator through utilizing theresidual pressure of generator. The paper shows the application of the device in generators has yielded goodresults.

Key words: rotational speed; residual pressure; f/v conversion; Electronic Speed Indicator

发电机组从启动到额定值，从并网到运行，从运行到停机，时刻都要测量发电机组的转速，按照机组转速的高低来操纵机组的运行。目前电站中常用电压型的转速信号器，是按照永磁发电机发出的电压与转速成正比的关系而设计的。对于没有永磁发电机的中小型机组，常采用机械式转速信号器，要测量发电机的转速只能用机械式转速表来测量。这些测量方法，局限性很大，对自动化程度要求高的机组，远远不能满足需要。吉林省永吉县星星哨电站，从实验中来到实际中去，利用发电机残压而研制出的电子式转速表，在发电机组上应用收到良好的效果。

一、关于发电机转速测量的有关问题

1．转速信号器：转速信号器的主要作用是，当机组转速达到或超过额定转速的140%时，发出过速信号，命令机组事故紧急停机；
当调速器失灵，转速达到额定转速的115%时，发出信号，使过速保护装置动作命令机组事故停机；
在机组启动过程中，当机组转速上升到额定转速的98%时，发出同期转速信号，将发电机油开关投入，在停机过程中当转速下降到额定转速的35%时，发出制动信号，对机组实行强迫制动。

2．电压型转速信号器，只能工作在有永磁机的机组上，而且使用不同电压等级的继电器来实现的，二次接线复杂，而没有永磁机的机组还不能应用。

3．机械式转速信号器，是根据离心力增大的原理，发出过速信号的，局限性就更大了。

4．机械式转速表，用机械式转速表测量机组转速，能反映出机组的实际转速，但不能发出任何信号，而且劳动强度大。

5．星星哨电站在机组转速测量方面的几个问题：星星哨电站装机1000kW机组两台，500kW机组一台，都没有永磁机，以往机组转速的测量，只靠机械式转速表测量，转速低发电机建不起电压，转速高发电机容易引起震动，在停机过程中转速掌握不准制动时间。

二、电子转速表的研制

就有关发电机组在转速测量上的有关问题，根据实际情况，参考有关资料自行研制的电子式转速表，在星星哨电站的三台机组上应用，收到良好效果。

1．工作原理。

其测量原理是首先利用f/V转换器把被测频率信号转换成直流电压，然后经LED显示器显示结果，主要包括运算放大器LM324（IC1），CMOS定时器ICM7555（IC2），再配以LED显示器，其中，IC1作电压放大器，整形与缓冲的作用，IC2构成f/V转换器。

取自励磁变压器二次到调速器飞摆电机电源，经变压器隔离，输入频率信号VIN经限流电阻R1加至IC1的同相输入端，利用IC1作电压放大并整形，VD1和VD2为输入级双向限幅二极管，可将VIN限制在0.7V左右，起到保护作用，由ICM7555构成f/V转换器，ICM7555在这里作单稳态触发器使用，触发脉冲为低电平有效。ICM7555内含有两个比较器和一个RS触发器，当第2脚输入电平从负向跳变到V+/3时，RS触发器翻转，OUT=1,此时，V+通过R2对C2充电。当VC2=2/3?V+时，RS触发器再次翻转，OUT=0。这样每触发一次第2脚，就从第3脚输出一个正向脉冲。设高电平脉冲宽度为t1（S），有公式:

t1=－R2C2In1/3=1.1R2C2

从第3脚输出的脉冲序列通过R3，RP1和R4分压，在经过C3，R5，C4滤波，获得平均值电压V0－。因t是固定的，故触发频率f越高，在单位时间内产生的脉冲数也越多，由此获得的V0－越大，这表明，V0与f严格成正比，这就是利用ICM7555实现f/V转换的原理。RP为校准电位器，调整它可使仪表直接显示出频率值（或转速值）。

2．本装置的特点：

以ICM7555和LED显示器为基础的装置，适用性强。

被测信号与频率有关，与电压幅值无关，实用于残压测量，即发电机在没有电压的情况下也能测量转速，方便了发电机的建压和并网操作。

转速在0～180ne%内设定额定转速的140%，115%，98%，35%四路输出报警值。

输入信号电压0.7V～380V AC。

测量精度可达到±0.1%。

工作电源AC220V功耗5W。

本装置可长期连续运行。

3．装置安装与接线。

转速表安装在一机箱内，（机箱尺寸250×110×190mm）安放在调速器上，方便于运行观测与调节发电机转速，适用于小水电站应用，输入信号接至调速器飞摆电机电源，（无调速器飞摆电机电源，可接到电压互感器电源上）工作电源接至厂用电，输出回路采用小型强电继电器，具有抗干扰能力，在继电器线圈两端并接一个续流二极管，使用寿命长。输出分四路ne35%转速，,ne98%转速,ne115%转速,ne140%转速，其中，ne35%转速输出接至水机制动回路，当转速小于或等于设定值时，该回路继电器常开接点闭合；
ne98%转速输出接至发电机同期回路，当转速大于或等于设定值时，该回路继电器常开接点闭合；
ne115%转速输出接至水机过速保护回路，当转速大于或等于设定值时，该回路继电器常开接点闭合；
ne140%转速输出接至水机过速保护回路，当转速大于或等于设定值时，该回路继电器常开接点闭合，命令机组紧急停机。

4．面板说明与整定。

电源开关，装置装有一电源开关并有信号灯指示，便于投入与切除本装置。

LED显示器，采用J L5135系列三位半嵌入式LED数字直流电压面板表，该表具有体积小，精度高，稳定信号，抗干扰性能强，显示清晰，安装方便等特点，实用于本装置使用。

显示与整定开关，用于选择显示与整定报警值用。

报警值整定电位器，用于整定各报警值位置用。其中ne35%转速,可在20%～40%范围内整定；
ne98%转速，可在90%～100%范围内整定；
ne115%转速，可在100%～120%范围内整定；
ne140%转速，可在130～150%范围内整定。

三、本装置在水电站中应用

目前，就小水电站来看，设置自动化程度还没有达到先进水平，其中调速设置、并网操作、开停机等，基本还是手动操作，鉴于有些电站运行管理水平、运行技术水平还不高，很难掌握水轮机组的转速，在开停机和并网操作时，经常出现过速和非同期并列的情况，造成机组损坏和降低机组使用寿命。水电站多处于边远山区，先进技术信息得到比较晚，再者小水电站在经济情况不乐观的情况下，对于市场上有些先进而价格昂贵的设备可望而不可即，这就需要研究出适应小水电站实用的装置。星星哨电站自行研制的电子转速表，与同类产品相比，在性能上适用于小水电站，满足小水电的需要，在价格上能够接受。通过几年来本装置在星星哨电站中应用，提高了星星哨电站的设备利用率，减轻了运行人员的工作强度，收到了一定的效果。

参考文献：

[1]沙占友．新编实用数字化测量技术．国防工业出版社，1998．

收稿日期：2008-01-23

作者简介：孙凤英（1958-），女，工程师。

来源：《中国水能及电气化》2008年第1/2期

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