CN102539855B - 一种船用发电机负荷试验用的移动式自控全特性负载装置 - Google Patents
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Abstract
本发明提出一种船用发电机负荷试验用的移动式自控全特性负载装置，包括阻性负载和感性负载，其特征在于：所述的阻性负载为水电阻，其设有一智能电流测量控制器，所述智能电流测量控制器将实时检测的电流值与设定值作比较，通过调节水电阻的电极浸水面积使得电路电流与设定值相等；所述的感性负载包括一智能功率因数测量控制器及可调电抗器，所述智能功率因数测量控制器自动跟随阻性负载的变化调节可调电抗器以保持负载的功率因数恒定。本发明利用智能化的控制器进行有功电流、无功电流的联动调节，实现精确、直接、稳定无波动的功率调整，同时也节省制造成本和操作成本。
Description
技术领域
本发明涉及一种船用发电机负荷试验用的移动式自控全特性负载
背景技术
按国家标准《GB/T13032-2010船用柴油发电机组》的要求，船用柴油发电机组性能测试用负载须具有均匀可调、电流平衡稳定且保持功率因数为0.8(滞后)恒定的特性。用于发电机检测的全特性负载装置包括阻性部分与感性部分，通常两部分独立设置并需进行分别调节，因调节不同步而使调节过程繁琐重复，难以做到一步到位，发电机达到稳定所需的时间很长，造成人力、时间和耗用物料的浪费。
为解决同步调试的问题，较为先进的调节控制方案往往采用PLC联动控制方式，编写PLC程序实现阻性负载与感性负载的同步调节，但因而装置成本高企、编程复杂、操作需要专业培训，且常因环境或电网干扰丢失程序而不能正常使用。
再者，阻性负载大多采用水电阻负载，通过改变浸入水中电极的面积或改变电极的间距来调节电流大小(即有功负载的大小)。实际使用中，存在以下问题：
(1)传统电极组采用三片互成120°的不锈钢片装在柱芯上组成，通过“电动机+减速器+钢丝绳+滑轮组”的形式吊着电极组在水缸中升降以改变浸入水中的电极面积。此种方式因复杂的机械调节结构导致调整不稳定且需要经常维护，故障率很高。另因120°扇形电场不均匀，靠近圆心处电流大发热大，水易沸腾而造成电流不稳定和极间不平衡度超过3％。
(2)很多大型水电阻采用大流量水泵不断将水抽入负载缸，而通过控制负载缸溢流管的高度来控制电极组浸水水位，从而调节负载电流的方式。此方式同样需要使用“电动机+减速器+钢丝绳+滑轮组”的复杂机械结构，调整时反应迟缓且不稳定、故障率也较高。另外，使用时水泵需要一直运行，消耗电量较大费用高，且水泵长期输送热水易漏水及损坏。
传统水电阻负载调节技术不但装置制造成本高、调节精度差、稳定时间长，且使用过程因锈蚀、老化而故障频繁，实际上不能做到电流无级连续平滑调整。
发明内容
鉴于上述存在的问题，本发明的目的在于提出一种船用发电机负荷试验用的移动式自控全特性负载装置，利用智能化的控制器进行有功电流、无功电流的联动调节，实现精确、直接、稳定无波动的功率调整，同时也节省制造成本和操作成本。
一种船用发电机负荷试验用的移动式自控全特性负载装置，包括阻性负载和感性负载，其特征在于：所述的阻性负载为水电阻，其设有一智能电流测量控制器，所述智能电流测量控制器将实时检测的电流值与设定值作比较，通过调节水电阻的电极浸水面积使得电路电流与设定值相等；所述的感性负载包括一智能功率因数测量控制器及可调电抗器，所述智能功率因数测量控制器自动跟随阻性负载的变化调节可调电抗器以保持负载的功率因数恒定。当负载的有功电流被调整或出现变动时，其功率因数必定发生改变，智能功率因数测量控制器测得电路的功率因数与设定值的差异后，通过控制可调电抗器的电机调节其电感量，从而调节电路的无功电流，维持负载的功率因数不变。
上述方案的优点在于：所述的移动式自控全特性负载装置将阻性负载和感性负载整合为一整体，可实现有功电流和无功电流的联动调节，省却了分开安装和独立调节的繁复过程，大大节省调试时间。同时，采用智能电流测量控制器与智能功率因数测量控制器对负载进行调节，装置制作成本低廉，操作过程简单。
本方案还对传统水电阻的调节机构复杂、调节精度差、稳定性差、相电流不平衡度大的存在问题作出改进，改进内容包括：压气式电流调节、固定式平板电极组、温控式自动换水。
所述水电阻包括有负载槽、水位调节箱、进气阀、排气阀、电磁压气机以及平板电极组；
所述负载槽与水位调节箱为上下一体结构，负载槽的底部与水位调节箱的底部通过特殊连接通道连通；水位调节箱上部设有电磁进气阀和电磁排气阀，进气阀与电磁压气机或空压机或贮气瓶或空压管道相连接；平板电极组固定置于负载槽中，并部分浸没于水中；所述智能电流测量控制器对进气阀、排气阀进行控制，实现电阻值的调节。
所述智能电流测量控制器通过将实时检测的电流值与设定值作比较：当电流值低于设定值时，智能电流测量控制器打开电磁进气阀，使压力空气进入水位调节箱，迫使箱内的水向上流入负载槽，升高负载槽水位，增加电极板的浸没面积从而提高电流值；当电流值高于设定值时，智能电流测量控制器打开电磁排气阀，排出水位调节箱内部分空气，负载槽的水依重力流回水位调节箱内，降低负载槽水位，减少电极板的浸没面积从而降低电流值。
进一步的技术方案，所述水电阻的负载槽底部与水位调节箱底部的连接通道为板式结构。特别设计的板式通道使当水位变化时对电极板的冲击轻微且均匀，避免电流值的波动和相间的电流不平衡。
上述方案的电流调节机构简单直接，完全摒弃传统机械式调节机构和大功率水泵，真正实现电流调节无级连续、平滑精确、稳定无波动。
作为上述方案的一种改进，所述固定式平板电极组为4片或7片等面积等间距的电极板组成，垂直固定于负载槽中。4片或7片式平板电极中每一相与其它两相的相对放电面积均等，避免3片或6片式平板电极中中间相的电流大于其余两相而造成三相不平衡的弊病。各电极板规格统一、间距相等而制作简单，电极间放电均衡，保证三相电流不平衡度小于3％。
作为上述方案的另一种改进，所述温控式自动换水为在负载槽外侧设有温控开关，当负载槽温度达到设定值时，温控开关打开进水电磁阀加入冷水降低负载槽温度，而负载槽水位上升电流增大，使智能电流测量控制器打开电磁排气阀排出水位调节箱内部分空气，负载槽的水流入水位调节箱，从而降低负载槽水位，维持电流值不变。当水位调节箱内水面达到其上部设置的浮球开关时，浮球开关打开箱底部的电磁排水阀排走多余的水。如此反复和共同作用，防止负载槽中的水沸腾而使电流不稳定和波动。
本发明，较好地解决了现有船用发电机负荷试验用的全特性负载存在的调试过程繁复、设备制造成本高、受环境影响较大、调节精度不够高、耗能较大等问题，实现全特性负载的智能化、高精度控制。
附图说明
图1为本发明之结构示意图。
具体实施方式说明
一种船用发电机负荷试验用的移动式自控全特性负载装置，包括阻性负载和感性负载，其特征在于：所述的阻性负载为水电阻，其设有一智能电流测量控制器10，所述电流测量控制器10将实时检测的电流值与设定值作比较，通过调节电极浸水面积使得电路电流与设定值相等；所述的感性负载包括一智能功率因数测量控制器11及可调电抗器14，所述智能功率因数测量控制器11将实时检测的功率因数值与设定值作比较，通过调节可调电抗器使得电路功率因数值与设定值相等。当负载的有功电流被调整或出现变动时，其功率因数必定发生改变，智能功率因数测量控制器11测得电路的功率因数与设定值的差异后，通过控制可调电抗器的电机14调节其电感量，从而调节电路的无功电流，维持负载的功率因数不变。
所述水电阻的负载槽2与水位调节箱1为上下一体结构，负载槽2的底部与水位调节箱1的底部通过连接通道16连通；平板电极组3固定置于负载槽2中；水位调节箱1的上部设有电磁进气阀6和电磁排气阀7，进气阀6与压气机15或空压机或贮气瓶或空压管道相连接。智能电流测量控制器10通过将实时检测的电流值与设定值作比较：当电流值低于设定值时，智能电流测量控制器10打开电磁进气阀6，使压力空气进入水位调节箱1，迫使箱内的水向上流入负载槽2，升高负载槽2水位，增加电极板3的浸没面积从而提高电流值；当电流值高于设定值时，智能电流测量控制器10打开电磁排气阀7，排出水位调节箱1内的部分空气，负载槽2的水依重力流回水位调节箱1内，降低负载槽1水位，减少电极板3的浸没面积从而降低电流值。
进一步的技述方案，所述水电阻的负载槽底部与水位调节箱底部的连接通道为板式结构构成。板式结构连接通道16使当水位变化时对电极板3的冲击轻微且均匀，避免电流值的波动和相间的电流不平衡。
再一进步的技术方案，所述固定式平板电极组为4片或7片等面积等间距的电极板组成，垂直固定于负载槽2中。4片或7片式平板电极中每一相与其它两相的相对放电面积均等，避免3片或6片式平板电极中中间相的电流大于其余两相而造成三相不平衡的弊病。
作为上述方案的一种改进，所述温控式自动换水为在负载槽外侧设有温控开关5，当负载槽2温度达到设定值时，温控开关5打开进水电磁阀4加入冷水降低负载槽2温度，而负载槽2水位上升电流增大，使智能电流测量控制器10打开电磁排气阀7排出水位调节箱1内的部分空气，负载槽2的水流入水位调节箱1，从而降低负载槽2水位，维持电流值不变。当水位调节箱1内水面达到其上部设置的浮球开关8时，浮球开关8打开箱底部的电磁排水阀9排走多余的水。如此反复和共同作用，防止负载槽2中的水沸腾而使电流不稳定和波动。
上述方案为本发明的具体实施方式，但并不以此限定本专利的保护范围。凡与本发明之技术方案雷同、相似或以本发明之技术方案为基础作出的等同变换皆属本专利的保护范围。
Claims (2)
1.一种船用发电机负荷试验用的移动式自控全特性负载装置，包括阻性负载和感性负载，其特征在于：所述的阻性负载为水电阻，其设有一智能电流测量控制器，所述智能电流测量控制器将实时检测的电流值与设定值作比较，通过调节水电阻的电极浸水面积使得电路电流与设定值相等；所述的感性负载包括一智能功率因数测量控制器及可调电抗器，所述智能功率因数测量控制器自动跟随阻性负载的变化，调节可调电抗器以保持阻性负载的功率因数恒定；
所述水电阻包括有负载槽、水位调节箱、电磁进气阀、电磁排气阀、电磁压气机或空压机或贮气瓶或空压管道以及平板电极组；
所述负载槽与水位调节箱为上下一体结构，负载槽的底部与水位调节箱的底部通过连接通道连通；水位调节箱上部设有电磁进气阀和电磁排气阀，电磁进气阀与电磁压气机或空压机或贮气瓶或空压管道相连接；平板电极组固定置于负载槽中，并部分浸没于水中；所述智能电流测量控制器对电磁进气阀和电磁排气阀进行控制，实现电阻值的调节；
所述水电阻的负载槽底部与水位调节箱底部的连接通道包括一隔板，所述隔板将负载槽下方空间分隔为位于所述隔板一侧的水位调节箱和位于所述隔板另一侧的所述连接通道；
所述水电阻设有温控开关、液位开关、电磁进水阀和电磁排水阀，都由所述智能电流测量控制器控制，相互配合来调节水温。
2.根据权利要求1所述的一种船用发电机负荷试验用的移动式自控全特性负载装置，其特征在于：所述平板电极组由4片或7片等面积等间距的平板电极组成。
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