CN106885988A - 一种发电机组测试系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种发电机组测试系统。该系统包括：上位机、控制器、受控可变负载电路和多功能显示仪表；上位机，用于生成模拟用电设备的用电功率的模拟信号，将生成的模拟信号发送给控制器；控制器，用于根据接收到的模拟信号调节受控可变负载电路的等效输出电阻值；受控可变负载电路的等效输出电阻与待测发电机组组成回路，待测发电机组还与控制器连接，将其工作过程中产生的发电参数信息发送给控制器；控制器，还用于将接收到的发电参数信息发送给上位机，并在多功能显示仪表进行显示。实现采油井场中发电机组的优化选型，既可以满足采油井场中用电设备的用电需求，又避免发电机组的资源浪费，降低发电机组燃油消耗及生产运行成本。
Description
技术领域
本发明涉及动力设备测试技术领域，特别涉及一种发电机组测试系统。
背景技术
在采油井场中，采油设备以抽油机为主，柴油、燃气发电机组是抽油机等采油井场用电设备的常用动力设备。通常情况下，发电机组的选型是根据采油井场内抽油机配置电机型号进行选择的。但是，在使用过程中，抽油机实际用电功率不恒定，通常达不到额定功率，如果根据抽油机配置电机型号对发电机组选型，该种发电机组的配置往往会造成发电机组选型过大而浪费现象，最终造成资源的浪费，而且也导致发电机组燃油消耗及生产运行成本也较高。
虽然，现有技术中的发电机组测试系统主要用于测试各类发电机组的输出功率与带载能力，只能实现满载试机，百分比负载试机，突加、突减试机等功能，不能针对采油井场负载的实际情况实现对采油井场发电机组的优化选型，仍然会造成资源的浪费和较高的生产运行成本。
发明内容
鉴于现有技术中的发电机组不能针对采油井场负载的实际情况实现对采油井场发电机组的优化选型，仍然会造成资源的浪费和较高的生产运行成本的问题，提出了本发明的一种发电机组测试系统，以便解决或至少部分地解决上述问题。
根据本发明的一个方面，提供了一种发电机组测试系统，其特征在于，所述发电机组测试系统包括：上位机、控制器、受控可变负载电路和多功能显示仪表；所述上位机分别与所述控制器和所述多功能显示仪表连接，所述控制器与所述受控可变负载电路连接；所述受控可变负载电路的等效输出电阻值可调；其中，
所述上位机，用于生成模拟用电设备的用电功率的模拟信号，将生成的模拟信号发送给所述控制器；
所述控制器，用于根据接收到的所述模拟信号调节所述受控可变负载电路的等效输出电阻值；
所述受控可变负载电路的等效输出电阻与待测发电机组组成回路，所述待测发电机组还与所述控制器连接，将其工作过程中产生的发电参数信息发送给所述控制器；
所述控制器，还用于将接收到的所述发电参数信息发送给所述上位机，并在所述多功能显示仪表进行显示。
可选地，所述上位机，用于生成模拟若干个采油井场的CYJ5型和/或CYJ6型抽油机以及一台恒功率用电设备的总用电功率的模拟信号。
可选地，所述上位机，用于每隔预设时间将生成模拟用电设备的用电功率的模拟信号发送给所述控制器。
可选地，所述上位机通过RS485接口分别与所述控制器和所述多功能显示仪表连接。
可选地，所述受控可变负载电路包括若干个固态继电器和若干个金属管电阻；所述若干个固态继电器分别连接所述若干个金属管电阻；所述金属管电阻并联连接；
所述控制器，用于根据接收到的所述模拟信号控制所述若干个固态继电器的通断，进而控制所述若干个金属管电阻的通断。
可选地，所述受控可变负载电路包括11个固态继电器和11个不同功率值的金属管电阻。
可选地，所述11个不同功率值的金属管电阻的功率值分别为0.1KW、0.2KW、0.4KW、0.8KW、1.6KW、3.2KW、6.4KW、12.8KW、25.6KW、51.2KW、102.4KW。
可选地，所述系统还包括散热风机。
可选地，所述散热风机采用大流量轴流风机，供电电源为AC220V。
可选地，所述系统还包括：负载箱体；所述负载箱体为负载柜式结构，所述负载箱体的底部安装有4个带锁脚轮，所述负载箱体采用喷塑冷轧钢板。
综上所述，本发明的技术方案是根据采油井场用电设备的实际工作中用电功率的特点，利用上位机计算出用电设备的用电功率波动的模拟信号，并将模拟信号相对应的用电功率值发送给控制器，控制器根据接收到的用电功率值调节受控可变负载电路的等效输出电阻值，以改变连入回路中的负载值，测试发电机组的性能并实时监测，进而根据测试结果进行选型。可见，本发明根据采油井场用电设备的实际情况，在连续变化负载的情况下对发电机组的测试，实时检测发电机组的性能参数，可实现采油井场中发电机组的优化选型，既可以满足采油井场中用电设备的用电需求，又避免发电机组的资源浪费，降低发电机组燃油消耗及生产运行成本。
附图说明
图1为本发明一个实施例提供的一种发电机组测试系统的结构示意图；
图2为本发明一个实施例提供的一种发电机组测试系统的用电设备的用电功率模拟编辑界面示意图；
图3为本发明一个实施例提供的一种发电机组测试系统的用电设备的用电功率模拟信号示意图。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明实施方式作进一步地详细描述。
图1为本发明一个实施例提供的一种发电机组测试系统的结构示意图。如图1所示，发电机组测试系统包括：上位机110、控制器120、受控可变负载电路130和多功能显示仪表140。上位机110分别与控制器120和多功能显示仪表140连接，控制器120与受控可变负载电路130连接。
上位机110，用于生成模拟用电设备的用电功率的模拟信号，将生成的模拟信号发送给控制器120；控制器120，用于根据接收到的模拟信号调节受控可变负载电路130的等效输出电阻值。受控可变负载电路130的等效输出电阻与待测发电机组150组成回路，待测发电机组150还与控制器连接120，将其工作过程中产生的发电参数信息发送给控制器120；控制器120，还用于将接收到的发电参数信息发送给上位机110，并在多功能显示仪表140进行显示。
上位机110可以是一台电脑，为了能够生成模拟用电设备的用电功率的模拟信号，在上位机上安装有用电设备的用电功率模拟软件，该软件采用VB等计算机语言进行编写。图2为本发明一个实施例提供的一种发电机组测试系统的用电设备的用电功率模拟软件的编辑界面示意图。当需要进行用电设备的用电功率模拟时，在该编辑界面中，输入相应的各个用电设备的相应参数，就可以得到各用电设备的总用电功率的模拟信号。图2所示的模拟软件是采油井场的用电设备的用电功率的模拟软件。这里的用电设备是若干个抽油机和一个恒功率的其它用电设备，如照明设备等。采油井场的抽油机在工作过程中的用电功率不恒定、连续变化，由多台抽油机组成的采油井场用电功率会呈现波动性的连续变化。图3为本发明一个实施例提供的一种发电机组测试系统的用电设备的用电功率模拟信号示意图。当利用用电功率模拟软件进行模拟后，会生成相应的用电设备的用电总功率的模拟信号，即用电总功率随时间的变化曲线。如图3所示，左侧显示的是5个抽油机的用电功率的原始数据，右侧中显示的曲线是用电功率在1000s内，5个抽油机的用电总功率的变化曲线。
当生成模拟用电设备的用电功率的模拟信号后，上位机110中的用电功率模拟软件会通过MSComm控件将生成的模拟信号中相应的时间和对应的功率值发送给控制器120。控制器120根据接收到的模拟信号中各时间点对应的功率值实时调节受控可变负载电路130中的等效输出电阻值，时间点对应的功率值不同，其等效输出的电阻值也会不同，完成用电设备的用电功率的变化的模拟，等效输出的不同的电阻值与待测发电机组构成回路，然后通过该待测发电机组相应的发电参数来检测该待测发电机组是否符合要求。
可见，受控可变负载电路130的等效输出电阻值可调，改变等效输出电阻值就可以改变相应的负载。这样，受控可变负载电路130中的根据模拟信号的等效输出电阻与待测发电机组150组成回路，待测发电机组150为与其组成回路的等效输出电阻提供动力支持进而完成测试。例如，根据图3中生成的模拟信号，就可以完成根据采油井场用电设备的实际情况，在连续变化负载的情况下对发电机组的进行测试。
待测发电机组150还与图1所示的控制器120连接，将其在工作过程中产生的发电参数信息发送给控制器120。这里的发电参数信息可以是电压、电流、频率等参数。待测发电机组可以是柴油、燃气发电机组。
当控制器接收到后，会将接收到的发电参数信息经过处理后发送给上位机110，并在多功能显示仪表140进行显示，根据显示的发电参数的信息就可以判断该待测发电机组在模拟试机过程中的工作情况，测试其是否符合要求或者工作负载远远低于其可承受的负荷，进而选择出更加合适的发电机组，实现发电机组的优化选型，避免发电机组的资源浪费，降低发电机组燃油消耗及生产运行成本。这里的多功能显示仪表140是一台综合电量表，可以测试待测发电机组的发电参数，以获得待测发电机组150的相关参数信息，实现对待测发电机组性能的评估。
总体来说，本发明根据采油井场用电设备的实际情况，在连续变化负载的情况下对发电机组的测试，实时监测发电机组的性能，可实现采油井场中发电机组的优化选型，既可以满足用电设备的用电需求，又避免发电机组的资源浪费，降低发电机组燃油消耗及生产运行成本。
在本发明的一个实施例中，控制器120是PLC控制器，主要包括：中央处理器、存储器、输入/输出模块。这里的输入/输出模块包括有若干个开关量输出、开关量输入、模拟量输出、模拟量输入等。其中，存储器用于存储上位机110发送的模拟信号，即用电功率变化曲线中相应的时间和对应的功率值；开关量输出主要用于控制受控可变负载电路中的等效输出电阻值；开关量输入可以显示系统的运转状态，当出现异常状态时，如短路、过载、过热等，以通断进行故障报警，因此，本发明的系统还可以具有保护性停机功能；模拟量输入为待测发电机组150发送的发电参数的录取，例如，需要录取电压、电流、频率的参数信息，则需要3个模拟量输入；模拟量输出是将录取的发电参数经过PLC处理后发送给上位机110，进而在多功能显示仪表140中进行显示。
为了模拟采油井场的用电设备的用电功率情况，在本发明的一个实施例中，上位机110用于生成模拟若干个采油井场的CYJ5型和/或CYJ6型抽油机以及一台恒功率用电设备的总用电功率的模拟信号。例如，可以模拟7台采油井场的CYJ5型和/或CYJ6型抽油机和1台恒功率用电设备(照明设备等)的总用电功率的模拟信号，即总用电功率的变化曲线。例如，图3中模拟的就是5台CYJ5型抽油机用电总功率的变化曲线。
在本发明的一个实施例中，上位机110用于每隔预设时间将生成模拟用电设备的用电功率的模拟信号发送给控制器120。为了实现受控可变负载电路130中的负载的连续控制，即等效输出电阻的连续变化，这里的预设时间可以设定成0.2s，每隔0.2s上位机110将模拟信号中的相应时间和对应的功率值发送给控制器120的存储器，控制器120根据存储器中的功率值连续调节受控可变负载电路130中的等效输出电阻值，实现待测发电机组的负载的连续变化。
为了实现上位机和控制器以及多功能显示仪表的通讯，在本发明的一个实施例中，上位机110通过RS485接口分别与控制器120和多功能显示仪表140连接，上位机110与控制器120和多功能显示仪表140均具有MODBUS-RTU通讯协议。
因为本发明中的受控可变负载电路的等效输出电阻值可调，这里的电阻值的变化是通过控制与电阻相连的固态继电器的通断来实现的，不同的固态继电器的通断可以实现与不同功率值相对应的不同的电阻接通，并与待测发电机组构成回路，进而实现等效输出电阻的变化。在本发明的一个实施例中，受控可变负载电路130包括若干个固态继电器和若干个金属管电阻；若干个固态继电器分别连接若干个金属管电阻实现电阻的制动通断；各个金属管电阻之间并联连接。这里的金属管电阻具有热容大、寿命长的优点，连接的导线采用高温导线，接线端子采用大直流纯铜连接，提供过热保护，保证电路的安全和稳定性。
控制器120，用于根据接收到的模拟信号控制若干个固态继电器的通断，进而控制若干个金属管电阻的通断，这样与待测发电机组150组成回路的等效输出电阻就会根据模拟信号进行变化，进而实现待测发电机组针对用电设备实际用电功率情况下的试机测试。
具体地，受控可变负载电路130包括11个固态继电器和11个不同功率值的金属管电阻。
在一个具体的例子中，上述11个不同功率值的金属管电阻的功率值分别为0.1KW、0.2KW、0.4KW、0.8KW、1.6KW、3.2KW、6.4KW、12.8KW、25.6KW、51.2KW、102.4KW。在模拟用电设备的用电功率的模拟信号不超过200KW的情况下，本系统可以实现在200KW内受控可变负载电路中的负载的在200KW内连续变化，且精确值达到了0.1KW。本实施例中的待测发电机组也是200KW以下的交流380V柴油、燃气发电机组。
那么，控制器120中的输入/输出模块包括：11个开关量输出、4个开关量输入、3个模拟量输出、3个模拟量输出。分别控制11个开关量输出分别控制受控可变负载电路130中的11个固态继电器；3个模拟量输出和3个模拟量输出分别对应录取待测发电机组的电压、电流和频率参数信息。
系统工作过程中会产生大量的热量，为了防止系统部件在高温下损坏，在本发明的一个实施例中，发电机组测试系统还包括散热风机，保证系统中的部件、尤其是受控可变负载电路130不受温度的影响。
那么，控制器120中的输入/输出模块还包括：3个开关量输出，用于控制散热风机。
具体地，散热风机采用大流量轴流风机，供电电源为AC220V。
为保证系统的整体性、美观性、便携性等，在本发明的一个实施例中，发电机组测试系统还包括：负载箱体，用于将控制器和受控可变负载电路封装；负载箱体为负载柜式结构，负载箱体的底部安装有4个带锁脚轮，负载箱体采用喷塑冷轧钢板，箱体的防护等级为IP21。
需要说明的是，利用多功能显示仪表进行发电机组的发电参数监测的时候，还可以生成相应的报表，并通过与上位机连接的打印机打印出来，更直观地对待测发电机组进行性能评估。
综上所述，本发明的技术方案是根据采油井场用电设备的实际工作中用电功率的特点，利用上位机计算出用电设备的用电功率波动的模拟信号，并将模拟信号相对应的用电功率值发送给控制器，控制器根据接收到的用电功率值调节受控可变负载电路的等效输出电阻值，以改变连入回路中的负载值，测试发电机组的性能并实时监测，进而根据测试结果进行选型。可见，本发明根据采油井场用电设备的实际情况，在连续变化负载的情况下对发电机组的测试，实时检测发电机组的性能参数，可实现采油井场中发电机组的优化选型，既可以满足采油井场中用电设备的用电需求，又避免发电机组的资源浪费，降低发电机组燃油消耗及生产运行成本。
以上所述，仅为本发明的具体实施方式，在本发明的上述教导下，本领域技术人员可以在上述实施例的基础上进行其他的改进或变形。本领域技术人员应该明白，上述的具体描述只是更好的解释本发明的目的，本发明的保护范围应以权利要求的保护范围为准。
Claims (10)
1.一种发电机组测试系统，其特征在于，所述发电机组测试系统包括：上位机、控制器、受控可变负载电路和多功能显示仪表；所述上位机分别与所述控制器和所述多功能显示仪表连接，所述控制器与所述受控可变负载电路连接；所述受控可变负载电路的等效输出电阻值可调；其中，
所述上位机，用于生成模拟用电设备的用电功率的模拟信号，将生成的模拟信号发送给所述控制器；
所述控制器，用于根据接收到的所述模拟信号调节所述受控可变负载电路的等效输出电阻值；
所述受控可变负载电路的等效输出电阻与待测发电机组组成回路，所述待测发电机组还与所述控制器连接，将其工作过程中产生的发电参数信息发送给所述控制器；
所述控制器，还用于将接收到的所述发电参数信息发送给所述上位机，并在所述多功能显示仪表进行显示。
2.如权利要求1所述的系统，其特征在于，所述上位机，用于生成模拟若干个采油井场的CYJ5型和/或CYJ6型抽油机以及一台恒功率用电设备的总用电功率的模拟信号。
3.如权利要求1所述的系统，其特征在于，所述上位机，用于每隔预设时间将生成模拟用电设备的用电功率的模拟信号发送给所述控制器。
4.如权利要求1所述的系统，其特征在于，所述上位机通过RS485接口分别与所述控制器和所述多功能显示仪表连接。
5.如权利要求1所述的系统，其特征在于，所述受控可变负载电路包括若干个固态继电器和若干个金属管电阻；所述若干个固态继电器分别连接所述若干个金属管电阻；所述金属管电阻并联连接；
所述控制器，用于根据接收到的所述模拟信号控制所述若干个固态继电器的通断，进而控制所述若干个金属管电阻的通断。
6.如权利要求5所述的系统，其特征在于，所述受控可变负载电路包括11个固态继电器和11个不同功率值的金属管电阻。
7.如权利要求6所述的系统，其特征在于，所述11个不同功率值的金属管电阻的功率值分别为0.1KW、0.2KW、0.4KW、0.8KW、1.6KW、3.2KW、6.4KW、12.8KW、25.6KW、51.2KW、102.4KW。
8.如权利要求1所述的系统，其特征在于，所述系统还包括散热风机。
9.如权利要求8所述的系统，其特征在于，所述散热风机采用大流量轴流风机，供电电源为AC220V。
10.如权利要求1-9任一项所述的系统，其特征在于，所述系统还包括：负载箱体；所述负载箱体为负载柜式结构，所述负载箱体的底部安装有4个带锁脚轮，所述负载箱体采用喷塑冷轧钢板。
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