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船舶用發(fā)電機(jī)在出廠前和正式使用前，要測(cè)試其在不同輸出功率下的性能表現(xiàn)，還要測(cè)試其負(fù)載突加、突減時(shí)的功率輸出能力，由于輸出功率較大（如我們測(cè)試的是單臺(tái)560kW，最大要求3臺(tái)同時(shí)并聯(lián)發(fā)電)，這就需要專用負(fù)載箱來(lái)測(cè)試其性能，我們所做的設(shè)備，就是測(cè)試發(fā)電機(jī)性能的負(fù)載箱，通過(guò)控制PLC，實(shí)現(xiàn)負(fù)載的可控增減，監(jiān)視其輸出有功、無(wú)功的輸出情況，分析發(fā)電機(jī)的性能表現(xiàn)。原方案對(duì)數(shù)據(jù)采集與分析這一塊做的不是很好，客戶要求采集突加、突減過(guò)程中的電壓、電流變化情況，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的高速數(shù)據(jù)采集與記錄，并希望能采集到發(fā)電機(jī)在不同功率下的振動(dòng)信息，以實(shí)現(xiàn)更多參數(shù)的功能評(píng)價(jià)。
軟件部分：
LabVIEW 2011：圖形化開(kāi)發(fā)平臺(tái)
主要的軟件開(kāi)發(fā)平臺(tái)，用它可以快速實(shí)現(xiàn)用戶界面設(shè)計(jì)和邏輯功能控制，節(jié)省開(kāi)發(fā)時(shí)間，提高工作效率。
附加工具包：
Report Generation Toolkit：報(bào)表生成工具包
把采集到的數(shù)據(jù)，根據(jù)用戶要求，設(shè)計(jì)成報(bào)表，這樣就可以自動(dòng)打印測(cè)試報(bào)告。
Database Connectivity Toolkit數(shù)據(jù)連接工具包
采集到的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)，經(jīng)過(guò)數(shù)據(jù)處理后，存入歷史數(shù)據(jù)庫(kù)，數(shù)據(jù)庫(kù)連接工具包可以實(shí)現(xiàn)LabVIEW 數(shù)據(jù)采集和MySQL數(shù)據(jù)庫(kù)之間的連接，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的保存功能。
數(shù)據(jù)庫(kù)：
MySQL 5.5
免費(fèi)開(kāi)源的數(shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng)，占用空間小，執(zhí)行效率高，滿足系統(tǒng)對(duì)數(shù)據(jù)庫(kù)的功能需求。
硬件部分：
NI-9073 NI-9225 NI-9227 NI-9234
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模塊 |
信號(hào) |
通道數(shù) |
采樣率 |
輸入分辨率 |
輸入范圍 |
備注 |
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NI 9225 |
電壓 |
3差分 |
50kS/s |
24 |
±300V |
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NI 9227 |
電流 |
4差分 |
50kS/s |
24 |
±5Arms |
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NI 9234 |
加速度 |
4差分 |
51.2kS/s |
24 |
±5V |
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NI 9073 |
機(jī)箱 |
8插槽 |
CPU:266MHz |
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采用NI 9225 作為電壓采集模塊，由于發(fā)電機(jī)輸出的額定相電壓是220V，所以±300V的量程可以滿足測(cè)量的需要；電流采集模塊采用NI 9227，系統(tǒng)輸出的電流，經(jīng)過(guò)電流互感器，變成0~5A的標(biāo)準(zhǔn)輸出電流，NI 9227可以滿足其測(cè)量的要求，另外，在測(cè)試過(guò)程中，需要測(cè)試發(fā)電機(jī)的振動(dòng)情況，采用 NI 9234可以實(shí)現(xiàn)加速度測(cè)試的要求。
船舶發(fā)電機(jī)在正式發(fā)電使用前，要經(jīng)過(guò)帶負(fù)載的測(cè)試后才能正式投入使用，實(shí)驗(yàn)的類型分為兩類：穩(wěn)態(tài)實(shí)驗(yàn)和瞬態(tài)實(shí)驗(yàn)。穩(wěn)態(tài)實(shí)驗(yàn)就是在規(guī)定的時(shí)間內(nèi)，發(fā)電機(jī)完成連續(xù)的功率輸出。瞬態(tài)實(shí)驗(yàn)是事先設(shè)定幾個(gè)功率輸出點(diǎn)，當(dāng)外部負(fù)載發(fā)生瞬間變化時(shí)，發(fā)電機(jī)輸出功率的變化情況。
1) 實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)采集；
采集系統(tǒng)實(shí)時(shí)的電流、電壓等信號(hào)，計(jì)算有功、無(wú)功、功率因數(shù)、頻率等指標(biāo)參數(shù)，為系統(tǒng)的實(shí)時(shí)控制提供參考依據(jù)。
2) 有功、無(wú)功輸出控制；
根據(jù)實(shí)驗(yàn)方案，設(shè)定目標(biāo)值，根據(jù)實(shí)時(shí)采集到的數(shù)據(jù)信息，控制PLC的輸出節(jié)點(diǎn)，來(lái)調(diào)節(jié)負(fù)載的增加和減少，控制負(fù)載的輸出功率。
3) 數(shù)據(jù)存儲(chǔ)；
測(cè)試過(guò)程中，按照設(shè)定的保存條件，記錄實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，用于報(bào)表的生成和歷史數(shù)據(jù)的查詢。
4) 故障報(bào)警；
當(dāng)系統(tǒng)出現(xiàn)運(yùn)行故障時(shí)，如電壓異常，過(guò)溫時(shí)，可以發(fā)出告警信號(hào)。
5) 穩(wěn)態(tài)、瞬態(tài)實(shí)驗(yàn)。
實(shí)現(xiàn)穩(wěn)態(tài)和瞬態(tài)實(shí)驗(yàn)的功能，按設(shè)定的運(yùn)行數(shù)據(jù)，達(dá)到實(shí)驗(yàn)的要求。
1) 歷史測(cè)試曲線查詢；
查以查詢測(cè)試過(guò)程保存的歷史數(shù)據(jù)，以曲線和報(bào)表的方式顯示給用戶。
2) 測(cè)試報(bào)告生成；
對(duì)各種實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，生成測(cè)試報(bào)告，具備打印輸出功能。
圖1系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖
整個(gè)系統(tǒng)分為三大部分，待測(cè)發(fā)電機(jī)，負(fù)載箱（含PLC控制器、電阻、電抗器、數(shù)據(jù)采集模塊），遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)。待測(cè)發(fā)電機(jī)每臺(tái)額定功率是560kW，可以單臺(tái)進(jìn)行測(cè)試，最多可三臺(tái)并聯(lián)，同進(jìn)進(jìn)行檢測(cè)。負(fù)載箱的電阻和電抗器，通過(guò)PLC和接觸器，控制負(fù)載的增減，采集模塊實(shí)時(shí)采集系統(tǒng)運(yùn)行的數(shù)據(jù)，使用戶及時(shí)了解發(fā)電機(jī)的功率輸出情況。
(四) 系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與軟件實(shí)現(xiàn)
1、 人機(jī)界面
系統(tǒng)監(jiān)控主界面總體上分為二部分，左邊為顯示區(qū)域，實(shí)時(shí)顯示發(fā)電機(jī)輸出的有功、無(wú)功和目標(biāo)值，了解發(fā)電機(jī)的功率輸出情況，右邊部分為系統(tǒng)控制和運(yùn)行狀態(tài)顯示部分，在這兒可以設(shè)置發(fā)電面的額定功率，系統(tǒng)依據(jù)發(fā)電機(jī)的額定功率、功率因數(shù)和設(shè)定的百分比，計(jì)算需加載的有功、無(wú)功值，根據(jù)事先做好的算法，計(jì)算需控制PLC哪些輸出點(diǎn)，把生成的指令發(fā)送給PLC，控制負(fù)載的投入和切除，因?yàn)樨?fù)載不是線性負(fù)載，并且隨著負(fù)載溫度的變化，阻抗也會(huì)發(fā)生變化，所以還需根據(jù)采集模塊采集到的實(shí)際值，和目標(biāo)值進(jìn)行對(duì)比，實(shí)時(shí)調(diào)節(jié)負(fù)載的輸出。
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