本申請(qǐng)涉及一種水力發(fā)電機(jī)性能的測(cè)試系統(tǒng)，用于水力發(fā)電機(jī)性能的測(cè)試中。

背景技術(shù)：

水力發(fā)電是一種清潔、不污染環(huán)境、不影響生態(tài)平衡的可再生能源。目前，節(jié)能、環(huán)保、高效機(jī)組已成為發(fā)電設(shè)備產(chǎn)品的發(fā)展方向，作為水力發(fā)電設(shè)備重要組成部分的水力發(fā)電機(jī)，未來(lái)也將朝著大功率和高參數(shù)方向發(fā)展。因此對(duì)水力發(fā)電機(jī)的性能測(cè)試將會(huì)非常重要。

現(xiàn)有技術(shù)的缺點(diǎn)：

在現(xiàn)有技術(shù)中，對(duì)水力發(fā)電機(jī)的測(cè)試主要圍繞水輪、微機(jī)保護(hù)裝置及機(jī)組等部件，而忽略了對(duì)水力發(fā)電機(jī)自身發(fā)電效率、轉(zhuǎn)頻特性、負(fù)載能力等性能的測(cè)試，對(duì)改善、改進(jìn)水力發(fā)電機(jī)的技術(shù)工藝帶來(lái)很大困擾。本申請(qǐng)將針對(duì)性的對(duì)單獨(dú)水力發(fā)電機(jī)性能進(jìn)行綜合試驗(yàn)，提供完整的水力發(fā)電機(jī)性能數(shù)據(jù)和報(bào)表。

鑒于此，如何設(shè)計(jì)出一種水力發(fā)電機(jī)性能的測(cè)試系統(tǒng)，克服上述現(xiàn)有技術(shù)中所存在的缺陷，是本領(lǐng)域技術(shù)人員亟待解決的技術(shù)問(wèn)題。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本申請(qǐng)的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)中存在的技術(shù)問(wèn)題，而提供一種水力發(fā)電機(jī)性能的測(cè)試系統(tǒng)。

本申請(qǐng)的目的是通過(guò)如下技術(shù)方案來(lái)完成的，一種水力發(fā)電機(jī)性能的測(cè)試 系統(tǒng)，包括測(cè)控主柜、變頻柜、試驗(yàn)平臺(tái)、負(fù)載柜，所述測(cè)控主柜為設(shè)置在中間位置箱體結(jié)構(gòu)，測(cè)控主柜的外部設(shè)有試驗(yàn)平臺(tái)，測(cè)控主柜的左側(cè)設(shè)有負(fù)載柜與試驗(yàn)平臺(tái)左側(cè)電性連接，測(cè)控主柜的右側(cè)設(shè)有變頻柜與試驗(yàn)平臺(tái)右側(cè)電性連接。

所述試驗(yàn)平臺(tái)包括水平的檢驗(yàn)平臺(tái)，檢驗(yàn)平臺(tái)的左側(cè)上固定有原動(dòng)變頻調(diào)速電動(dòng)，檢驗(yàn)平臺(tái)的右側(cè)上固定有待測(cè)水力發(fā)電機(jī)，原動(dòng)變頻調(diào)速電動(dòng)與待測(cè)水力發(fā)電機(jī)之間的檢驗(yàn)平臺(tái)上固定有高精度動(dòng)態(tài)轉(zhuǎn)矩轉(zhuǎn)速傳感器。

所述檢驗(yàn)平臺(tái)的中間位置上還設(shè)有大功率高減速比減速機(jī)，大功率高減速比減速機(jī)固定在原動(dòng)變頻調(diào)速電動(dòng)與待測(cè)水力發(fā)電機(jī)之間的高精度動(dòng)態(tài)轉(zhuǎn)矩轉(zhuǎn)速傳感器左側(cè)進(jìn)行傳動(dòng)。

所述大功率高減速比減速機(jī)左側(cè)與原動(dòng)變頻調(diào)速電動(dòng)之間固定有膜片左聯(lián)軸器，大功率高減速比減速機(jī)與高精度動(dòng)態(tài)轉(zhuǎn)矩轉(zhuǎn)速傳感器之間固定有膜片中聯(lián)軸器，高精度動(dòng)態(tài)轉(zhuǎn)矩轉(zhuǎn)速傳感器與待測(cè)水力發(fā)電機(jī)之間固定有膜片右聯(lián)軸器。

所述測(cè)控主柜包括工控機(jī)以及連接在工控機(jī)右側(cè)的可編程控制器。

所述測(cè)控主柜的下部中設(shè)有電參數(shù)測(cè)試模塊與測(cè)控主柜左側(cè)外部固定的負(fù)載柜連接，電參數(shù)測(cè)試模塊向上與工控機(jī)連接。

所述工控機(jī)與試驗(yàn)平臺(tái)之間還并聯(lián)有溫度測(cè)試模塊、轉(zhuǎn)矩轉(zhuǎn)速測(cè)試模塊。

本申請(qǐng)與現(xiàn)有技術(shù)相比，至少具有以下明顯優(yōu)點(diǎn)和效果：

1、實(shí)現(xiàn)對(duì)水力發(fā)電機(jī)性能的獨(dú)立模擬和測(cè)試。

2、操作簡(jiǎn)便、通用性強(qiáng)、數(shù)據(jù)全面、便于分析。

附圖說(shuō)明

此處所說(shuō)明的附圖用來(lái)提供對(duì)本申請(qǐng)的進(jìn)一步理解，構(gòu)成本申請(qǐng)的一部分，本申請(qǐng)的示意性實(shí)施例及其說(shuō)明用于解釋本申請(qǐng)，并不構(gòu)成對(duì)本申請(qǐng)的不當(dāng)限定。在附圖中：

圖1為本申請(qǐng)的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖。

圖2為本申請(qǐng)的使用狀態(tài)圖。

具體實(shí)施方式

為使本申請(qǐng)的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點(diǎn)更加清楚，下面將結(jié)合本申請(qǐng)具體實(shí)施例及相應(yīng)的附圖對(duì)本申請(qǐng)技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述。顯然，所描述的實(shí)施例僅是本申請(qǐng)一部分實(shí)施例，而不是全部的實(shí)施例。基于本申請(qǐng)中的實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒(méi)有做出創(chuàng)造性勞動(dòng)前提下所獲得的所有其他實(shí)施例，都屬于本申請(qǐng)保護(hù)的范圍。

本申請(qǐng)中所述的一種水力發(fā)電機(jī)性能的測(cè)試系統(tǒng)，包括測(cè)控主柜1、變頻柜2、試驗(yàn)平臺(tái)3、負(fù)載柜4，所述測(cè)控主柜1為設(shè)置在中間位置箱體結(jié)構(gòu)，測(cè)控主柜1的外部設(shè)有試驗(yàn)平臺(tái)3，測(cè)控主柜1的左側(cè)設(shè)有負(fù)載柜4與試驗(yàn)平臺(tái)3左側(cè)電性連接，測(cè)控主柜1的右側(cè)設(shè)有變頻柜2與試驗(yàn)平臺(tái)3右側(cè)電性連接；至少具有實(shí)現(xiàn)對(duì)水力發(fā)電機(jī)性能的獨(dú)立模擬和測(cè)試的效果。

本申請(qǐng)實(shí)施例中，

通過(guò)測(cè)控主柜1的左側(cè)固定的負(fù)載柜4與試驗(yàn)平臺(tái)3左側(cè)的原動(dòng)變頻調(diào)速 電動(dòng)機(jī)31進(jìn)行電性連接，利用負(fù)載柜4對(duì)原動(dòng)變頻調(diào)速電動(dòng)機(jī)31進(jìn)行驅(qū)動(dòng)與控制。

通過(guò)測(cè)控主柜1的右側(cè)固定的變頻柜2與試驗(yàn)平臺(tái)3右側(cè)的待測(cè)水力發(fā)電機(jī)35進(jìn)行電性連接，利用變頻柜2對(duì)待測(cè)水力發(fā)電機(jī)35進(jìn)行驅(qū)動(dòng)控制。

通過(guò)雙向驅(qū)動(dòng)，再利用中間位置測(cè)控主柜1中的工控機(jī)11與可編程控制器12對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)一收集與比對(duì)，進(jìn)而檢測(cè)出水力發(fā)電機(jī)的性能，即待測(cè)水力發(fā)電機(jī)35的性能，通過(guò)與原動(dòng)變頻調(diào)速電動(dòng)機(jī)31的比對(duì)即可得知。

因?yàn)樵瓌?dòng)變頻調(diào)速電動(dòng)機(jī)31的驅(qū)動(dòng)與待測(cè)水力發(fā)電機(jī)35的驅(qū)動(dòng)，同時(shí)采用一個(gè)工控機(jī)11進(jìn)行實(shí)現(xiàn)。

利用水力發(fā)電機(jī)測(cè)試系統(tǒng)通過(guò)上位機(jī)軟件做為總控，通過(guò)對(duì)下位機(jī)PLC等的控制，實(shí)現(xiàn)變頻器調(diào)節(jié)、負(fù)載加載量調(diào)節(jié)、電壓、電流、發(fā)電功率及頻率測(cè)量、溫度實(shí)時(shí)監(jiān)控、水力發(fā)電機(jī)輸入轉(zhuǎn)速、轉(zhuǎn)矩和功率的測(cè)量，完成全部動(dòng)作的控制和所有數(shù)據(jù)的采集，并匯總在軟件，可直觀的、方便的顯示，并進(jìn)行內(nèi)部數(shù)據(jù)處理和計(jì)算，得出水力發(fā)電機(jī)綜合性能數(shù)據(jù)和相應(yīng)的曲線，便于對(duì)水力發(fā)電機(jī)性能進(jìn)行考核和改進(jìn)使用。

參見(jiàn)圖1～圖2中所示，一種水力發(fā)電機(jī)性能的測(cè)試系統(tǒng)，包括測(cè)控主柜1、變頻柜2、試驗(yàn)平臺(tái)3、負(fù)載柜4，所述測(cè)控主柜1為設(shè)置在中間位置箱體結(jié)構(gòu)，測(cè)控主柜1的外部設(shè)有試驗(yàn)平臺(tái)3，測(cè)控主柜1的左側(cè)設(shè)有負(fù)載柜4與試驗(yàn)平臺(tái)3左側(cè)電性連接，測(cè)控主柜1的右側(cè)設(shè)有變頻柜2與試驗(yàn)平臺(tái)3右側(cè)電性連接。

利用中間位置的測(cè)控主柜1將外部的試驗(yàn)平臺(tái)3以及左右兩側(cè)的變頻柜2與負(fù)載柜4集中整合在一起，進(jìn)行集中測(cè)試。

且該測(cè)試方式，比較簡(jiǎn)單，且采用統(tǒng)一的工控機(jī)11進(jìn)行控制，能夠?qū)崿F(xiàn)同步數(shù)據(jù)的傳輸與檢測(cè)及對(duì)比效果。

本申請(qǐng)實(shí)施例中，

所述試驗(yàn)平臺(tái)3包括水平的檢驗(yàn)平臺(tái)36，檢驗(yàn)平臺(tái)36的左側(cè)上固定有原動(dòng)變頻調(diào)速電動(dòng)31，檢驗(yàn)平臺(tái)36的右側(cè)上固定有待測(cè)水力發(fā)電機(jī)35，原動(dòng)變頻調(diào)速電動(dòng)31與待測(cè)水力發(fā)電機(jī)35之間的檢驗(yàn)平臺(tái)36上固定有高精度動(dòng)態(tài)轉(zhuǎn)矩轉(zhuǎn)速傳感器34。

待測(cè)水力發(fā)電機(jī)35為待檢測(cè)的部件。

通過(guò)原動(dòng)變頻調(diào)速電動(dòng)31，使用變頻調(diào)速電機(jī)作為原動(dòng)機(jī)，電機(jī)可以在變頻器的驅(qū)動(dòng)下實(shí)現(xiàn)不同的轉(zhuǎn)速與扭矩，以適應(yīng)負(fù)載的需求變化，變頻調(diào)速電動(dòng)機(jī)具有調(diào)速平滑、效率高、調(diào)速范圍廣、噪音低、軸承負(fù)載能力高、可靠性好等特點(diǎn)，在測(cè)試系統(tǒng)中完全滿足水力發(fā)電機(jī)實(shí)際運(yùn)行工況的模擬。

本申請(qǐng)實(shí)施例中，

所述檢驗(yàn)平臺(tái)36的中間位置上還設(shè)有大功率高減速比減速機(jī)33，大功率高減速比減速機(jī)33固定在原動(dòng)變頻調(diào)速電動(dòng)31與待測(cè)水力發(fā)電機(jī)35之間的高精度動(dòng)態(tài)轉(zhuǎn)矩轉(zhuǎn)速傳感器34左側(cè)進(jìn)行傳動(dòng)。

使用現(xiàn)有技術(shù)中，型號(hào)為H/B大功率減速機(jī)為大功率高減速比減速機(jī)33。

可以節(jié)省空間，可靠耐用，承受過(guò)載能力高，能耗低，性能優(yōu)越，減速效 率高達(dá)95％以上，振動(dòng)小，噪音低粉體混合機(jī)剛性鑄鐵箱體，齒輪表面經(jīng)高頻熱處理，經(jīng)過(guò)精密加工，構(gòu)成了斜齒輪，傘齒輪結(jié)構(gòu)緊湊、體積小、工作平穩(wěn)、輸出轉(zhuǎn)速選擇范圍廣，通用性強(qiáng)，效率高達(dá)95％。

本申請(qǐng)中的檢測(cè)平臺(tái)36為鑄鐵平板，材質(zhì)為高強(qiáng)度鑄鐵HT200-300，工作面硬度：HB170-240，精度按國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)計(jì)量檢定規(guī)程執(zhí)行，鑄鐵平臺(tái)適用于各種檢驗(yàn)工作，精密測(cè)量用的基準(zhǔn)平面，用于機(jī)械測(cè)量基準(zhǔn)，作有精密劃線，在測(cè)試系統(tǒng)中是不可缺少的基本組成。

本申請(qǐng)選用的負(fù)載柜4為水力發(fā)電機(jī)專用低頻負(fù)載柜，其負(fù)載可滿足負(fù)載量大小可調(diào)，功率因數(shù)滯后可調(diào)的功能，滿足水力發(fā)電機(jī)實(shí)際發(fā)電后整流過(guò)程中不同負(fù)載和功率因數(shù)的需求。

本申請(qǐng)的水力發(fā)電機(jī)性能測(cè)試系統(tǒng)使用上位機(jī)軟件集中控制和測(cè)量，實(shí)現(xiàn)動(dòng)作控制和數(shù)據(jù)測(cè)量的高度統(tǒng)一性和同步性，整個(gè)系統(tǒng)具有全閉環(huán)控制、實(shí)時(shí)檢測(cè)、自動(dòng)模擬、循環(huán)老化等功能。

本申請(qǐng)的水力發(fā)電機(jī)性能測(cè)試系統(tǒng)可完成水力發(fā)電機(jī)的發(fā)電空載試驗(yàn)、發(fā)電負(fù)載試驗(yàn)、可靠性試驗(yàn)、耐久試驗(yàn)、老化試驗(yàn)、溫升試驗(yàn)、轉(zhuǎn)速-頻率性能試驗(yàn)、電壓-頻率性能試驗(yàn)、效率與損耗試驗(yàn)、全諧波畸變因數(shù)試驗(yàn)及瞬態(tài)試驗(yàn)等。

本申請(qǐng)實(shí)施例中，

所述大功率高減速比減速機(jī)33左側(cè)與原動(dòng)變頻調(diào)速電動(dòng)31之間固定有膜片左聯(lián)軸器321，大功率高減速比減速機(jī)33與高精度動(dòng)態(tài)轉(zhuǎn)矩轉(zhuǎn)速傳感器34之間固定有膜片中聯(lián)軸器322，高精度動(dòng)態(tài)轉(zhuǎn)矩轉(zhuǎn)速傳感器34與待測(cè)水力發(fā) 電機(jī)35之間固定有膜片右聯(lián)軸器323。

膜片左聯(lián)軸器321、膜片中聯(lián)軸器322、膜片右聯(lián)軸器323統(tǒng)一為膜片聯(lián)軸器，其中，是因?yàn)槠湓O(shè)置的位置不同，故采用位置進(jìn)行區(qū)分。

本申請(qǐng)中各機(jī)械轉(zhuǎn)動(dòng)傳動(dòng)連接使用膜片聯(lián)軸器，膜片聯(lián)軸器靠膜片的彈性變形來(lái)補(bǔ)償所聯(lián)兩軸的相對(duì)位移，是一種高性能的金屬?gòu)?qiáng)元件撓性聯(lián)軸器，不用潤(rùn)油，結(jié)構(gòu)較緊湊，強(qiáng)度高，使用壽命長(zhǎng)，無(wú)旋轉(zhuǎn)間隙，不受溫度和油污影響，具有耐酸、耐堿防腐蝕的特點(diǎn)，在測(cè)試中起到關(guān)鍵性作用。

本申請(qǐng)實(shí)施例中，

所述測(cè)控主柜1包括工控機(jī)11以及連接在工控機(jī)11右側(cè)的可編程控制器12。

利用工控機(jī)11對(duì)兩側(cè)的電機(jī)進(jìn)行統(tǒng)一的驅(qū)動(dòng)與控制，并對(duì)其使用狀態(tài)進(jìn)行檢測(cè)。

利用編程控制器12對(duì)變頻柜2中的使用狀態(tài)進(jìn)行及時(shí)的檢測(cè)，并將數(shù)據(jù)信號(hào)輸送至工控機(jī)11中進(jìn)行信號(hào)處理。

本申請(qǐng)實(shí)施例中，

所述測(cè)控主柜1的下部中設(shè)有電參數(shù)測(cè)試模塊13與測(cè)控主柜1左側(cè)外部固定的負(fù)載柜4連接，電參數(shù)測(cè)試模塊13向上與工控機(jī)11連接。

電參數(shù)測(cè)試模塊13：電參數(shù)測(cè)試模塊可實(shí)現(xiàn)0—800Hz寬頻測(cè)量、頻率檢測(cè)、電壓電流功率測(cè)量、電能分析、諧波分析及數(shù)據(jù)通信傳輸接口。

本申請(qǐng)實(shí)施例中，

所述工控機(jī)11與試驗(yàn)平臺(tái)3之間還并聯(lián)有溫度測(cè)試模塊14、轉(zhuǎn)矩轉(zhuǎn)速測(cè)試模塊15。

溫度測(cè)量模塊14：溫度測(cè)量模塊可最多達(dá)到8通道溫度的實(shí)時(shí)測(cè)量，歷史溫度曲線顯示及數(shù)據(jù)通信傳輸接口；

轉(zhuǎn)矩轉(zhuǎn)速測(cè)量模塊15：轉(zhuǎn)矩轉(zhuǎn)速測(cè)量模塊要求精度可達(dá)0.2級(jí)，滿足低轉(zhuǎn)速精度要求，允許沖擊轉(zhuǎn)矩負(fù)載，用于模擬水力發(fā)電機(jī)在負(fù)載模擬試驗(yàn)過(guò)程中的需求。本申請(qǐng)選用的動(dòng)態(tài)轉(zhuǎn)矩轉(zhuǎn)速傳感器選用0.2級(jí)高精度傳感器，且脈沖數(shù)達(dá)到2000P/R，保證了水力發(fā)電機(jī)普遍低轉(zhuǎn)速運(yùn)行工況時(shí)的轉(zhuǎn)速的精確測(cè)量。

所述的測(cè)控主柜1的工控機(jī)11中，安裝具有專用的工業(yè)計(jì)算機(jī)及專用水力發(fā)電機(jī)性能測(cè)試軟件：軟件符合相應(yīng)的國(guó)標(biāo)要求，具有數(shù)據(jù)顯示功能、數(shù)據(jù)保存功能、數(shù)據(jù)庫(kù)管理功能、圖表分析功能、下位機(jī)控制功能及接口等。

本申請(qǐng)的整體的明顯優(yōu)點(diǎn)和效果：

1、實(shí)現(xiàn)對(duì)水力發(fā)電機(jī)性能的獨(dú)立模擬和測(cè)試。

2、操作簡(jiǎn)便、通用性強(qiáng)、數(shù)據(jù)全面、便于分析。

以上所述僅為本申請(qǐng)的實(shí)施例而已，而且，本申請(qǐng)中零部件所取的名稱也可以不同，并不限制本申請(qǐng)中的名稱。對(duì)于本領(lǐng)域技術(shù)人員來(lái)說(shuō)，本申請(qǐng)可以有各種更改和變化。凡在本申請(qǐng)的構(gòu)思和原理之內(nèi)所作的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本申請(qǐng)的權(quán)利要求范圍之內(nèi)。