技术领域本发明涉及盘车检测技术领域，特别是一种电气盘车控制装置及其方法。
背景技术：
立式水轮发电机组的轴向负荷由位于发电机机架上的推力轴承承担，轴线是指机组转动部分各部件，从下至上依次分别由转轮、水轮机大轴、发电机主轴、推力头、转子、上端轴、集电环等部件组成。水轮发电机组在扩大性检修和初次安装完成后必须对机组轴线进行测量和调整，这是一项非常重要的工作。机组轴线调整质量直接影响到机组运转时的摆度、振动水平，甚至关系到机组的出力和安全运行。因此，作为机组轴线调整、轴线处理的依据——盘车试验是机组安装和检修工作中极为重要的一个关键项目。目前国内盘车方式有四种人力盘车、机械盘车、电动盘车和电气盘车。人力盘车只适用于小机组,而且对人身和设备安全隐患很大,目前这种方式采用的较少。机械盘车是利用在发电机大轴上加装齿盘,外加齿轮变速装置使发电机匀速转动，这种方式适用于新投运的发电厂。但是机械盘车需要对机组转动部件进行附加装置,对机组工况有影响,并且加装的设备对不同的机组没有通用性,不适用于专门从事发电厂检修和安装的企业。电动盘车，目前较为常用，这种方式其实是电机驱动的机械盘车装置，一般由机架、驱动电机、减速机构、连轴机构、离合器等部分组成。机架固定在水轮机上机架上，连轴机构与上段轴顶部连接，离合机构通过传动键把大轴与盘车装置的驱动盘连接，传递力矩，带动转子等部件转动。这种盘车装置需要针对不同的机组单独设计，对电站检修比较适用，对于安装单位必须按照不同的机组准备不同的盘车工具。电气盘车是利用电机学原理通过给发电机转子、定子施加直流电使发电机定转子之间产生磁拉力使发电机转动。电气盘车较之机械盘车法简便、省力、对点准确，在一定程度上可缩短工期，对于大型水轮发电机组，若无高压油减载装置，需要很大的盘车转动力矩，电气盘车比机械盘车优越性更明显。目前电气盘车技术还不成熟，设备简单，故障率高，人的操作经验决定着盘车的成功与否，并且测量点也不好照准,重复性盘车多,自动化水平低。所以，电气盘车装置的电源技术和控制技术据急需提高和改进。
技术实现要素：
本发明通过自动控制技术，采用新型电气盘车装置，解决老式电气盘车方案中需用电焊机电源并联使用,大型接触器损坏严重的问题，提高自动化程度和效率，使盘车更简便、易于操作与测量。为解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案是：一种电气盘车控制装置，包括电源、定子侧变压器、转子侧变压器、定子整流器、转子整流器、发电机，定子整流器通过定子侧变压器与电源连接，定子整流器还与发电机的定子线圈连接；转子整流器通过转子侧变压器与电源连接，转子整流器还与发电机的转子线圈连接；还包括定子控制装置和转子控制装置，定子控制装置与定子整流器连接，用于控制定子整流器，转子控制装置与转子整流器连接，用于控制转子整流器。优选的，所述定子控制装置包括第一控制器、第一按键模块、第一显示模块，第一通信模块，第一按键模块、第一显示模块，第一通信模块均与第一控制器连接；所述转子控制装置包括第二控制器、第二按键模块、第二显示模块、第二通信模块，第二按键模块、第二显示模块、第二通信模块均与第二控制器连接。优选的，还包括报警装置，所述报警装置包括红外线测速传感器、控制器、报警器，红外线测速传感器安装于发电机上，用于检测发电机的转速，红外线测速传感器与控制器连接，控制器与报警器连接。优选的，所述第一控制器与第二控制器为PLC控制器。优选的，所述第一通信模块与第二通信模块为无线通信模块或有线通信模块，用于与上位机进行通信。优选的，所述报警器为声光报警器。一种电气盘车控制装置的盘车方法，依次包括以下步骤：计算电气盘车的电流；调试发电机组；判断转动方向。所述计算电气盘车的电流包括以下步骤：两个载流导体周围存在着磁场，它们之间将产生相互的作用力；如果在发电机转子磁极线圈和定子任一相线圈中通入直流电流，将产生两个相互作用的磁场；当通入的电流恰好使磁场的极性相反时，磁场间将相互吸引；反之，极性相同，相互排斥；当两磁轴重合时，则保持相对平衡；两磁场相互作用的力矩称为电磁转矩(M)，若电磁转矩(M)大于转动摩擦力矩(Mf)，转子就转动一个角度，直至新的平衡位置。根据实践经验估算，只要定、转子分别通入额定电流的30～40％，就可以进行电气盘车。M和Mf的数值按公式1、2计算：M=0.39×UdIzIdIpn×sinα---(1)]]>Mf=GDmKm2---(2)]]>当M＝Mf时，则转动电流的临界值计算，如式3：IzId=1.27GDmKmIpnUdsinα---(3)]]>式中：Iz、Id为转、定子转动电流积，A；Ud为定子额定电压，V；G为转动部分总重量，kg；Km为推力瓦滑动摩擦系数，对猪油润滑条件，一般取0.05～0.1；Ip为空载额定电压下的转子电流，A；n为额定转速，r/min；α为定转子磁场轴线夹角(电气角)，一般取60o；Dm为推力瓦旋转摩擦直径，m，其数值计算，如式4：Dm=2(D3-d3)3(D2-d2)---(4)]]>式中：D为推力瓦外径，m；d为推力瓦内径，m；计算出的转动电流积IzId，一般按Iz占Id的30％左右的比例分配，但需要满足IzId之积等于计算值的要求；其中Iz为转子电流值，Id为定子电流值；实际上，用计算方法确定IzId是比较困难的；因为，Km是一个变量，推力瓦采用润滑油不同，Km值不一样，起动时的静摩擦系数又比转动时大，定、转子磁轴夹角α也是一个变量，所以，要控制盘车的运行平稳，控制系统要实现自动调整定转子电流在启动后按设定系统降低数值，而且电气盘车时定、转子电流是摆动的，程序中要对计算值进行仿真修正；电气盘车时定子电流按公式5计算；Id=DmGKmIp0.24IdzWμdLNRsinα---(5)]]>式中：Id为定子电流值，A；Ip为转子电流值，一般可取转子额定电流的30％～50％，A；Idz为定转子气隙，m；W为磁极线圈匝数，匝；μd为空气导磁系数，1.25×108亨/m；L为定子铁心长度，m；N为定子每相线棒数；R为转子外圆直径，m。所述调试发电机组包括以下步骤：步骤一：将转子尽可能调至中心，减少不均匀磁拉力将转子拉向一侧，对于无下导轴瓦的结构，当转子所通电流较大时，转轮很容易碰迷宫环；步骤二：将导轴瓦的对称方向4块瓦抱紧，设有下导轴承的发电机应抱下导轴瓦；步骤三：检查电气接线要正确，接触良好，绝缘良好。所述判断转动方向包括以下步骤：步骤一：先给转子磁极线圈通电，根据转子电流的方向和磁极线圈的绕向，决定磁极的极性；步骤二：根据定子线圈绕向及排列方式，选出便于指挥者观察的任一极距下三相各槽，定出上层线圈电流方向，现定出A、B、C各相线圈的N极和S极；步骤三：观察转子磁极的N极或S极同定子线棒N极和S极的相互位置关系，用异性相吸的原理，判断同性通电才能把转子沿顺时针方向拉过来，即定子首先合那一相和合闸的先后相(顺)序；或用试通电的方法，当合一相电源时转子不转，则按ABC相序换下一相，若反转相序按下一相，当转子转动后到一个新的平衡后，即按正相序逐次更换定子通电相别；步骤四：盘车读数时将电源全部切除。采用上述结构，本发明具有以下优点：1)本装置解决了以往水轮发电机组检修后盘车需要加装驱动装置的问题，提高了发电机组的检修效率；2)本装置采用电源回路采用先进的整流技术，具有效率高、节能、体积小等优点；3)本装置采用PLC控制，能实现水轮发电机点动、连续自动盘车，具有性能稳定，操作简单，控制灵活，停点准确。附图说明下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明：图1为本发明的结构示意图；图2为本发明定子控制装置的结构示意图；图3为本发明转子控制装置的结构示意图；图4为本发明发电机组电气盘车接线原理图；图中：定子侧变压器1、定子整流器2、定子控制装置3、第一控制器301、第一按键模块302、第一显示模块303、第一通信模块304、发电机4、转子控制装置5、第二控制器501、第二按键模块502、第二显示模块503、第二通信模块504、转子整流器6、转子侧变压器7、电源8、红外线测速传感器9、控制器10、报警器11。具体实施方式如图1-3所示，一种电气盘车控制装置，包括电源8、定子侧变压器1、转子侧变压器7、定子整流器2、转子整流器4、发电机4，定子整流器2通过定子侧变压器1与电源8连接，定子整流器还与发电机4的定子线圈连接；转子整流器6通过转子侧变压器7与电源8连接，转子整流器6还与发电机4的转子线圈连接；还包括定子控制装置3和转子控制装置5，定子控制装置3与定子整流器2连接，用于控制定子整流器2，转子控制装置5与转子整流器6连接，用于控制转子整流器。所述定子控制装置3包括第一控制器301、第一按键模块302、第一显示模块303、第一通信模块304，第一按键模块302、第一显示模块303，第一通信模块304均与第一控制器301连接；所述转子控制装置5包括第二控制器501、第二按键模块502、第二显示模块503、第二通信模块504，第二按键模块502、第二显示模块503、第二通信模块504均与第二控制器501连接。还包括报警装置，所述报警装置包括红外线测速传感器9、控制器10、报警器11，红外线测速传感器安装于发电机上，用于检测发电机的转速，红外线测速传感器与控制器10连接，控制器10与报警器11连接。红外线测速传感器9检测发动机盘车的转动速度，并将检测到的速度信息传递给控制器10，控制器10对速度信息进行处理，判断发电机是否异常，若发生异常则控制报警器11进行报警。控制器10可采用单片机。所述第一控制器301与第二控制器501为PLC控制器。所述第一通信模块304与第二通信模块504为无线通信模块或有线通信模块，用于与上位机进行通信。所述报警器11为声光报警器。如图4所示，为本发明电机组电气盘车接线原理图，使用的导线按电流强度决定。盘车时转子电流100安培～200安培，定子电流150安培～1000安培。发电机转子供电导线采用PZR型铜芯橡皮软线，两根并联的截面积为2×25mm的导线。定子供电导线采用两根并联的BLZ-185铜芯皮线。一种电气盘车控制装置的盘车方法，依次包括以下步骤：计算电气盘车的电流；调试发电机组；判断转动方向。所述计算电气盘车的电流包括以下步骤：两个载流导体周围存在着磁场，它们之间将产生相互的作用力；如果在发电机转子磁极线圈和定子任一相线圈中通入直流电流，将产生两个相互作用的磁场；当通入的电流恰好使磁场的极性相反时，磁场间将相互吸引；反之，极性相同，相互排斥；当两磁轴重合时，则保持相对平衡；两磁场相互作用的力矩称为电磁转矩(M)，若电磁转矩(M)大于转动摩擦力矩(Mf)，转子就转动一个角度，直至新的平衡位置。根据实践经验估算，只要定、转子分别通入额定电流的30～40％，就可以进行电气盘车。M和Mf的数值按公式1、2计算：M=0.39×UdIzIdIpn×sinα---(1)]]>Mf=GDmKm2---(2)]]>当M＝Mf时，则转动电流的临界值计算，如式3：IzId=1.27GDmKmIpnUdsinα---(3)]]>式中：Iz、Id为转、定子转动电流积，A；Ud为定子额定电压，V；G为转动部分总重量，kg；Km为推力瓦滑动摩擦系数，对猪油润滑条件，一般取0.05～0.1；Ip为空载额定电压下的转子电流，A；n为额定转速，r/min；α为定转子磁场轴线夹角(电气角)，一般取60o；Dm为推力瓦旋转摩擦直径，m，其数值计算，如式4：Dm=2(D3-d3)3(D2-d2)---(4)]]>式中：D为推力瓦外径，m；d为推力瓦内径，m；计算出的转动电流积IzId，一般按Iz占Id的30％左右的比例分配，但需要满足IzId之积等于计算值的要求；其中Iz为转子电流值，Id为定子电流值；实际上，用计算方法确定IzId是比较困难的；因为，Km是一个变量，推力瓦采用润滑油不同，Km值不一样，起动时的静摩擦系数又比转动时大，定、转子磁轴夹角α也是一个变量，所以，要控制盘车的运行平稳，控制系统要实现自动调整定转子电流在启动后按设定系统降低数值，而且电气盘车时定、转子电流是摆动的，程序中要对计算值进行仿真修正；电气盘车时定子电流按公式5计算；Id=DmGKmIp0.24IdzWμdLNRsinα---(5)]]>式中：Id为定子电流值，A；Ip为转子电流值，一般可取转子额定电流的30％～50％，A；Idz为定转子气隙，m；W为磁极线圈匝数，匝；μd为空气导磁系数，1.25×108亨/m；L为定子铁心长度，m；N为定子每相线棒数；R为转子外圆直径，m。所述调试发电机组包括以下步骤：步骤一：将转子尽可能调至中心，减少不均匀磁拉力将转子拉向一侧，对于无下导轴瓦的结构，当转子所通电流较大时，转轮很容易碰迷宫环；步骤二：将导轴瓦的对称方向4块瓦抱紧，设有下导轴承的发电机应抱下导轴瓦；步骤三：检查电气接线要正确，接触良好，绝缘良好。所述判断转动方向包括以下步骤：步骤一：先给转子磁极线圈通电，根据转子电流的方向和磁极线圈的绕向，决定磁极的极性；步骤二：根据定子线圈绕向及排列方式，选出便于指挥者观察的任一极距下三相各槽，定出上层线圈电流方向，现定出A、B、C各相线圈的N极和S极；步骤三：观察转子磁极的N极或S极同定子线棒N极和S极的相互位置关系，用异性相吸的原理，判断同性通电才能把转子沿顺时针方向拉过来，即定子首先合那一相和合闸的先后相(顺)序；或用试通电的方法，当合一相电源时转子不转，则按ABC相序换下一相，若反转相序按下一相，当转子转动后到一个新的平衡后，即按正相序逐次更换定子通电相别；步骤四：盘车读数时将电源全部切除。当发电机转子绕组通以恒定直流电时，转子各磁极将产生恒定磁势IFW,从而在气隙间及定子铁芯上产生恒定磁通φ。此时若定子线圈单相或多相通以直流时，定子线圈即线棒就会受到顺时针(或反时针)的磁力，根据作用力和反作用力原理，转子就会受到反时针(或顺时针)的磁力，转子也就旋转起来。对于某一水轮发电机组来说，假设当转子通以直流电流并产生N、S磁场，三相定子线圈也分别依此通以恒定直流时，转子将按顺时针(或逆时针)转动。PLC控制器控制定子整流器2与转子整流器5的工作时间，从而控制定子和转子按照设计要求时间通入直流及电流大小，实现盘车的平稳启动、运行和停机。上述的实施例仅为本发明的优选技术方案，而不应视为对于本发明的限制，本发明的保护范围应以权利要求记载的技术方案，包括权利要求记载的技术方案中技术特征的等同替换方案为保护范围。即在此范围内的等同替换改进，也在本发明的保护范围之内。