发布于：2007/6/11 9:22:08 | 555 次阅读
1 引 言
双水内冷发电机在我国应用较广泛，但是在发电机组运行过程中事故时有发生，其中由于定子绕组的漏水事故是被迫停机的主要原因之一。传统的高阻式检漏仪实际上由电路印刷板或2块网状电极中间夹以滤油纸构成，当水滴在检漏板上面时，两电极间绝缘介质受潮，电阻下降到整定值时，发出漏水信号，这种检漏装置在发电机漏水的初期特别是转子的少量漏水、定子线棒的渗漏，其检测灵敏度不够，因为少量的漏水在风扇的作用下迅速雾化，往往在事故已经发生还未报警。因此研究开发一种测量高、反应灵敏、可靠性高的新型检漏仪是十分必要。
2 工作原理
双水内冷发电机的铁心是空气冷却的，在转子两端风扇的作用下，空气经定子绕组端部进入气隙，再由定子铁芯的通风槽汇集到热风区，经过空气冷却器的冷却后，由两侧风道进入风扇的负压区，形成风路的循环。当发电机本体或空气冷却器漏水时，机内绝根据热力学理论，相对湿度的定义为湿空气中实际所含的水蒸气量与同温度下饱和蒸汽的密度的比值，即：
其中：φ为湿空气温度为T时的相对湿度；
ρv为湿度，空气中实际所包含的水蒸气量，单位g／m3；
ρs为对应湿空气温度T时的饱和蒸汽密度，单位g／m3。
相对湿度是和介质温度有关，对不同温度下的相对湿度进行比较是没有意义的。所以必须把发电机内外侧相对湿度转换成湿度，或将不同温度下的相对湿度折算到相同温度条件下再进行比较。φ愈小，空气愈干燥；φ愈大，空气愈潮湿。
湿度：ρv由式（1）可得：
ρv＝ρsφ（2）
通过测量的相对湿度φ和计算求出饱和蒸汽密度ρs，得到湿度ρv。因为压力不高，饱和蒸汽密度ρs按理想气体状态方程求，即：
其中：Ps为水蒸气的饱和压力；
Rv为气体常数，Rv=461.5J/(ug·K)。
根据湿空气热力学理论，湿空气压力可根据介质温度直接求取，即：
PC为临界压力，取为22．064 MPa；
TC为临界温度，取为647．14 K。
相对湿度的折算：设温度Tj1，Tj2测得相对湿度分别为φ1，φ2，求出饱和蒸汽密度分别为ρs1，ρs2，其
根据式（5），可把发电机外侧相对湿度转换成内侧温度下的相对湿度进行比较。
3 系统硬件结构
该测试系统采用Philips公司的80C552单片机控制，其硬件结构框图如图1所示。系统可分为2大部分，温湿度变送器与二次仪表。温湿度变送器安装在发电机旁，二次仪表安装在控制室。
温湿度变送器是由温湿度传感器、取气装置和信号调理电路组成，作用是将发电机内部和环境空气中温度、相对湿度转换成4～20 mA的标准电流信号，再传输至二次仪表处理。传感器是检漏仪的主要关键部件，决定了仪器的和可靠性。在传感器的选择上，使用了瑞士ROTRONICAG公司的HygroClip型号温湿度传感器。湿度测量范围0～100％rh，测量±1．5％rh，长期稳定性＜1％rh／年。温度测量范围－40～＋85℃，测量±0．3℃。二次仪表由80C552最小系统、数据采集电路、键盘显示电路和报警电路组成。由温湿度变送器传输过来的电流信号通过数据采集电路后，转换成数字量信号供单片机分析处理。
点，触点容量48 V／0．5 A。键盘单元提供系统运行参数、报警值、显示范围的设置功能。显示单元提供实时显示温度值与湿度值的功能，内外温度和湿度2位LED显示，相对湿度和湿度差3位LED显示。
4 软件设计
本系统设计中采用了针对51系列单片机的C51语言。C51语言简洁灵活，使用方便，可移植性好，表达能力强，可以直接操作单片机硬件，生成目标代码质量高。我们选用的美国FrankLin公司的C51编译器是专为8051单片机设计的，采用了符合ANSI标准的C语言编程，能够产生极高速的和极精简的目标代码，在代码效率和执行速度上完全可以和汇编语言相比，并且他具有十分丰富的库函数供用户直接调用，极大地提高了程序的编写效率。该语言中引入的float浮点型数据类型，十进制中具有7位有效数字，保证了在处理复杂数学计算时的。由于在程序设计中需要对测量相对湿度与温度值进行大量的运算，而引入浮点型数据类型大大简化了程序结构，这一点是汇编语言无法取代的。系统主程序流程图如图2所示。
系统软件设计采用模块化结构程序设计。硬件初始化完成对单片机断口、ADC采样方式、LED显示格式的初始化设置。参数设置服务子程序完成显示方式、数据处理和报警限值的设置功能。数据采样服务程序进行发电机内外侧的温度湿度数值采样，主要是A／D转换程序，利用查询式工作方式控制模数转换器件TLC2543工作。采样到的温度湿度数值在计算湿度子程序中计算处理得到内外侧的湿度，或将内侧相对湿度折算成外侧温度下的相对湿度，根据参数设置服务子程序设置选择。
5 结 语
该检漏仪研制成功后，于2002年11月上旬在某发电厂3号机组与4号机组安装并投运，发现了3号机组内外湿度差严重超限，内侧70％，外侧20％，4号机组内外湿度差较小，内侧20％，外侧19％。经多方排查，确定检漏仪测量是正确稳定的，发电机可能有漏水或其他故障。电厂于11月23日～12月1日对3号机组进行了小修，结果发现转子的复合管接头处有明显漏水。在3号机组重新运行后，检漏仪指示正常。
实践证明，该检漏仪设计合理，测量准确，工作可靠，反应灵敏。
参考文献
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