CN103092234A - 水轮发电机机坑温湿度控制方法 - Google Patents

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曹政柳
姜鹏
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姚旺
吕春宇
洪旭刚
师柱
董卓识
赵世宽
刘志强
王秋扬
沈龙
杨继光
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Abstract

本发明涉及一种发电机机坑温湿度控制方法，通过温湿度传感器测量得到的机坑内部温度、湿度计算出机坑内部相对恒定的绝对湿度，然后通过绝对湿度函数得出该绝对湿度对应的露点温度。该露点温度即可作为启动加热器的参考温度值。按照绝对杜绝机坑内部凝露的要求得到启动加热器设定温度值。加热器启动后，通过比较机坑内部和外部温度差控制加热器停止。本发明可以完全实现机坑温湿度智能化、自动化控制。免去人为设定温度、湿度值的工作量，排除人为因素的干扰，大大降低了因结露造成发电机定转子绝缘低而启动失败的风险。加热器控制合理化，不仅使机坑温湿度得到有效控制，达到节能减排目的。

Description

水轮发电机机坑温湿度控制方法
技术领域
本发明涉及一种水轮发电机机坑温湿度控制方法，属于发电机运行安全保护技术领域。
背景技术
当发电机长时间停机时，因机坑温度下降导致相对湿度升高会对定转子绕组绝缘造成影响，严重的情况会形成凝露致使定转子绝缘过低无法保证机组正常启动并网，甚至损坏定转子绝缘，造成巨大损失。目前大部分水轮发电机机坑温湿度控制方法是一般在机坑内设置一个温度传感器和一个湿度传感器来测量机坑温湿度。然后通过温湿度控制器人为设定一个温度低点和一个温度高点，当机坑温度降低到设定低值启动加热器，温度升高到设定高值停止加热器。同时在温湿度控制器设定一个湿度高点和一个湿度低点。当湿度达到高点启动加热器，湿度降低到低点停止加热器。温度和湿度相互独立控制加热器。
这种控制方法的缺点如下：
1、人为设定的温度值和湿度值缺乏参考依据，一般仅凭个人经验感觉设定。电站环境温湿度一年四季处于不断变化中，人为设定值往往误差较大。近年来，因温、湿度设定值不准确造成发电机因绝缘过低而导致启动失败的事例时有发生。
2、因没有检测环境温度，无法防止因机坑内外温度差过大引起空气对流使机坑外水蒸气进入机坑内部，导致机坑内部绝对湿度增加的可能性。
3、因温湿度相互独立控制，温度、湿度值均为人工设定，就不可避免出现温度达到设定高点，湿度也达到设定高点或温度达到设定低点，湿度也达到设定低点的情形。在该情况下加热器的控制就会出现矛盾。
发明内容
本发明的目的是提供一种有效提高了发电机启动的可靠性和安全性的水轮发电机机坑温湿度控制方法。本发明的技术方案为：一种水轮发电机机坑温湿度控制方法，控制器（1）通过机坑内温度传感器（3）和机坑内湿度传感器（4）测量得到机坑内温度T1和相对湿度Rh，，然后根据编程得到的饱和绝对湿度函数中温度与饱和绝对湿度一一对应的关系得出T1温度下饱和绝对湿度值RH；根据公式RH×Rh=rh计算出绝对湿度值rh；再将当前绝对湿度值rh当作饱和绝对湿度值，根据饱和绝对湿度函数对应关系，找到对应的温度T即为露点温度；最后按照机坑温度T1不高于露点温度T5℃的要求启动加热器（7），控制器（1）通过机坑外温度传感器（2）测量到的机坑外温度T2与机坑内温度T1进行比较，按照机坑内温度T1不高于机坑外温度T210℃（该值为工程经验）的要求停止加热器（7），具体方法主要依靠控制器（1）编程实现，其编程步骤为：在控制器内部应用专用函数模块根据饱绝对湿度值实现饱和绝对湿度曲线而得到饱和绝对湿度函数；根据机坑内温度传感器（3）测量得到机坑内部温度值T1通过饱和绝对湿度函数计算出该温度下空气饱和绝对湿度值RH；根据机坑内湿度传感器（4）测量得到机坑内部相对湿度值Rh，由公式RH×Rh=rh，计算得出机坑内部当前温度T1下空气绝对湿度值rh；将当前绝对湿度值rh当作饱和绝对湿度值，根据饱和绝对湿度函数对应关系，找到对应的温度T即为露点温度。设定T+5℃即为启动加热器（7）温度值，当温度降低到该值时发出信号启动加热器（7）；根据机坑外温度传感器（2）测量得到机坑外部温度值T2，当T1>T2+10℃时发出信号停止加热器（7）。
按照图2空气绝对湿度曲线所示，空气的湿度只与温度有关，即温度越高容纳水蒸气的能力越强，温度越低容纳水蒸气能力越弱。假设空气中绝对湿度恒定，温度越高相对就湿度越低；温度降低相对湿度则升高。当相对湿度达到100%时，空气中水蒸气含量达到饱和。此时对应温度即为露点温度。当温度继续下降低于露点温度时，空气中将凝露。
上述理论使本发明的实现成为可能，具体实现方法可通过下述技术措施来实现：
该系统由1个控制器、2个温度传感器、1个湿度传感器、1组加热器构成。
控制方法主要依靠智能控制器（如PLC）编程实现。该控制器至少有3个模拟量输入端口，若干数字量输入输出端口。2个温度传感器分别测量机坑内外温度T1、T2，湿度传感器测量机坑内部相对湿度Rh。3路模拟量通过控制器模拟输入模块输入。数字量输出信号用于控制加热器启停以及实现其他信号输出功能。
在控制器内部应用专用函数模块根据附表1数据近似实现附图2饱和绝对湿度曲线对应的饱和绝对湿度函数。然后按照附图3所示进行编程实现具体运算方法，按照附图5流程图所示实现加热器的控制。控制器（1）通过机坑内温度传感器（3）和机坑内湿度传感器（4）测量得到机坑内温度T1和相对湿度Rh；然后根据编程得到的饱和绝对湿度函数中温度与饱和绝对湿度一一对应的关系得出T1温度下饱和绝对湿度值RH；根据公式RH×Rh=rh得出绝对湿度值rh；再将当前绝对湿度值rh当作饱和绝对湿度值，根据饱和绝对湿度函数对应关系，对应的温度T即为露点温度。最后按照机坑温度T1不高于露点温度T5℃的要求启动加热器（7），控制器（1）通过机坑外温度传感器（2）测量到的机坑外温度T2并与机坑内温度T1进行比较，按照机坑内温度T1不高于机坑外温度T210℃（该值为工程经验值）的要求停止加热器（7）。
以上计算全部由编程实现。这样就可以实现机坑温湿度自动控制，并且保证机坑内部温度高于外部环境温度10℃，有效防止因空气对流造成机坑内部绝对湿度上升。即使由于各种原因导致机坑内部绝对湿度变化，程序中T也是实时更新的。
本发明所述及的控制方法最大的优点就是仅通过实时测量机坑内部温湿度和机坑外温度就可完成加热器的自动启动和停止，完全省去现有控制方法采用人工设定温湿度值的繁琐。通过测量机坑内温湿度自动计算出露点温度，控制加热器启停将机坑内温度永远控制在高于露点温度一定范围内，彻底排除了凝露的可能性。有效提高了发电机启动的可靠性和安全性。比较现有控制技术免去人为设定温度、湿度值的工作量，排除人为因素的干扰，大大降低了因结露造成发电机定转子绝缘低而启动失败的风险。另外通过对比机坑内外温度的办法控制加热来保证机坑内温度高于机坑外温度一定范围，有效降低因空气对流造成机坑内绝对湿度的增加的可能。确保机坑内部绝对湿度保持在一定范围内，使加热器工作更加规律化使其工作效率大幅提升，从而起到节能作用。
附图说明
图1：机坑温湿度控制系统图；
图2：本发明所述及的空气绝对湿度曲线；
图3：控制器内部运算原理图；
图4：饱和绝对湿度函数示意图
图5：控制器控制加热器流程图；
图6：饱和绝对湿度值表1；
图1中：1为控制器，2为机坑外部温度传感器，3为机坑内部温度传感器，4为机坑内部湿度传感器，5为发电机，6为机坑，7为加热器。
图3中：T1为机坑内部温度测量值，T2为机坑外部温度测量值，T为机坑内部当前绝对湿度对应露点温度值，RH为机坑内部当前温度对应饱和绝对湿度值，Rh为机坑内部当前相对湿度值，rh为机坑内部当前绝对湿度值。
具体实施方式
本发明为一种水轮发电机机坑温湿度控制方法，控制器1通过机坑内温度传感器3和机坑内湿度传感器4测量得到机坑内温度T1和相对湿度Rh，，然后根据编程得到的饱和绝对湿度函数中温度与饱和绝对湿度一一对应的关系得出T1温度下饱和绝对湿度值RH；根据公式RH×Rh=rh计算出绝对湿度值rh；再将当前绝对湿度值rh当作饱和绝对湿度值，根据饱和绝对湿度函数对应关系，找到对应的温度T即为露点温度；最后按照机坑温度T1不高于露点温度T5℃的要求启动加热器7，控制器1通过机坑外温度传感器2测量到的机坑外温度T2与机坑内温度T1进行比较，按照机坑内温度T1不高于机坑外温度T210℃（该值为工程经验）的要求停止加热器7，具体方法主要依靠控制器1编程实现，其编程步骤为：在控制器内部应用专用函数模块根据图6附表1数据近似实现如图2所示的饱和绝对湿度曲线而得到饱和绝对湿度函数；根据机坑内温度传感器3测量得到机坑内部温度值T1通过饱和绝对湿度函数计算出该温度下空气饱和绝对湿度值RH；根据机坑内湿度传感器4测量得到机坑内部相对湿度值Rh，由公式RH×Rh=rh，计算得出机坑内部当前温度T1下空气绝对湿度值rh；将当前绝对湿度值rh当作饱和绝对湿度值，根据饱和绝对湿度函数对应关系，找到对应的温度T即为露点温度。设定T+5℃即为启动加热器7温度值，当温度降低到该值时发出信号启动加热器7；根据机坑外温度传感器2测量得到机坑外部温度值T2，当T1>T2+10℃时发出信号停止加热器7。
(一)按照图1系统图所示，在机坑内部布置若干加热器和温度、湿度传感器各一个，在机坑外布置带有控制器的控制箱和一个温度传感器。所有元器件通过电缆连接组成控制系统。
(二)可编程逻辑控制器按照图3、图4、图5进行如下步骤编程：
a)采用专用函数模块根据图6的附表1数据将空气饱和绝对湿度曲线参数化得到饱和绝对湿度函数；
b)根据测量得到机坑内部温度T1通过函数对应关系得出饱和绝对湿度RH;
c)根据测量得到机坑内部相对湿度Rh，采用公式RH×Rh=rh计算出绝对湿度rh；
d)将绝对湿度值rh当作饱和绝对湿度值，参考饱和绝对湿度函数找出对应露点温度T；
e)将T+5℃作为启动加热器温度设定值；
当T1>T2+10℃时，停机加热器。

Claims (1)

1.一种水轮发电机机坑温湿度控制方法，其特征是：控制器（1）通过机坑内温度传感器（3）和机坑内湿度传感器（4）测量得到机坑内温度T1和相对湿度Rh，然后根据编程得到的饱和绝对湿度函数中温度与饱和绝对湿度一一对应的关系得出T1温度下饱和绝对湿度值RH；根据公式RH×Rh=rh计算出绝对湿度值rh；再将当前绝对湿度值rh当作饱和绝对湿度值，根据饱和绝对湿度函数对应关系，找到对应的温度T即为露点温度；最后按照机坑温度T1不高于露点温度T5℃的要求启动加热器（7），控制器（1）通过机坑外温度传感器（2）测量到的机坑外温度T2与机坑内温度T1进行比较，按照机坑内温度T1不高于机坑外温度T210℃（该值为工程经验）的要求停止加热器（7），具体方法主要依靠控制器（1）编程实现，其编程步骤为：在控制器内部应用专用函数模块根据饱绝对湿度值实现饱和绝对湿度曲线而得到饱和绝对湿度函数；根据机坑内温度传感器（3）测量得到机坑内部温度值T1通过饱和绝对湿度函数计算出该温度下空气饱和绝对湿度值RH；根据机坑内湿度传感器（4）测量得到机坑内部相对湿度值Rh，由公式RH×Rh=rh，计算得出机坑内部当前温度T1下空气绝对湿度值rh；将当前绝对湿度值rh当作饱和绝对湿度值，根据饱和绝对湿度函数对应关系，找到对应的温度T即为露点温度。设定T+5℃即为启动加热器（7）温度值，当温度降低到该值时发出信号启动加热器（7）；根据机坑外温度传感器（2）测量得到机坑外部温度值T2，当T1>T2+10℃时发出信号停止加热器（7）。
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