基于PLC 或“PLC+ 上位機”電力變壓器變壓法真空干燥狀態監控系統，硬件系統相對復雜，需要A/D 轉換和人機界面組態。監控系統改用“PLC+ 無紙記錄儀”,硬件系統大大簡化，無需計算機、A/D 轉換和人機界面組態;在干燥系統羅茨泵的兩端并聯一旁路閥，降低了羅茨泵的故障率，干燥周期縮短10%~30%，能耗降低10%~25%，綜合生產能力提高15%~25%。

　　電力變壓器的器身真空干燥是變壓器生產過程中的一道重要工序，器身干燥程度直接影響到變壓器的性能。變壓法真空干燥新技術是中小型變壓器制造廠家最理想的真空干燥方法。其干燥時間短、生產效率高，能源消耗低，并能準確判斷干燥終點。某電氣設備有限公司的BZG- 2 型變壓法真空干燥系統，最初為手動控制系統，溫度控制精度低，產品質量難以穩定，能耗大;工人操作不便、勞動強度大，生產效率低。目前這類設備狀態監控系統大多采用PLC 或“PLC+ 上位機”監控系統。于希寧、范瑾等采用可編程控制器對變壓法真空干燥系統進行控制，人機界面采用基于工控機平臺下的組態軟件，系統運行穩定可靠^[1~2]。

　　王小恩、高君平、李連平、趙中軍、敖武等采用PLC控制系統對變壓法真空干燥系統進行控制^[3~11]。但是這些系統的信號顯示、記錄、保存功能有的于工控機，再通過組態編制人機界面來實現，硬件系統相對復雜，組態工作量較大;有的采用多個分立的信號儀表來實現，儀表數量較多、設備體積較大;有的采用機械式有紙記錄裝置記錄相關參數信息，可靠性低。而無紙顯示記錄儀采用計算機、微電子、數據存貯、液晶顯示和通信等多項先進技術，可輸入標準電流、標準電壓、頻率、毫伏、熱電偶、熱電阻等信號，具有傳感器隔離配電輸出、繼電器報警輸出、變送輸出、流量積算、溫壓補償、歷史數據轉存、打印以及遠程通訊功能，具有多路輸入，同屏或分頁顯示并記錄多組提示漢字、測量數據、報警輸出狀態、動態實時曲線、歷史曲線參數的功能，并可用U 盤轉存歷史記錄，軟件組合靈活豐富，操作界面簡單便捷，無須A/D轉換、無須組態人機界面，運行經濟可靠，性價比很高，在電力、石化、冶金、輕工、制藥等領域獲得廣泛應用^[12~13]。目前國內未見基于無紙記錄儀的變壓法真空干燥狀態監控系統，因此在該系統中采用無紙記錄儀和PLC 為主要部件設計狀態監控系統。

1、電力變壓器變壓法真空干燥系統及工藝

　　電力變壓器變壓法真空干燥系統由真空干燥罐、燃油鍋爐加熱系統、抽真空系統及狀態監控系統組成,如圖1 所示[7]。另在兩個羅茨泵的兩端分別并聯一個旁路閥。

圖1 變壓法真空干燥系統示意圖

圖2 理想的變壓法真空干燥工藝曲線

　　理想的電力變壓器變壓法真空干燥工藝曲線如圖2 所示[1 ]。全程干燥分四個階段：(1)預熱階段。該階段真空罐內低真空，罐內真空度在80 kPa~40 kPa 之間變化，水蒸汽處于不飽和狀態，確保水蒸氣不在鐵芯表面冷凝。同時鐵芯溫度逐漸上升至72℃，排除變壓器35%~45%的水分;(2)逐級降壓階段。真空罐內真空度逐級降到10 kPa;(3)主干階段。先抽真空一段時間(15 min)，然后關閉主閥一段時間(15 min)，如此循環若干次;抽真空時，將脫出的水蒸汽抽走，這時真空度上升而溫度下降，關閉主閥時，絕緣層中水分又蒸發出來，使真空度降低，水蒸汽又參與熱對流傳熱，器身溫度升，該階段排除變壓器45%~50%的水分;(4)終干階段。主干階段真空罐內真空度到0.5 kPa時，進入終干階段，終干結束壓力隨變壓器電壓等級不同而不同^[2] 。

2、變壓法真空干燥狀態監控系統

　　變壓法真空干燥狀態監控系統示意圖如圖3 所示, 以PLC 和無紙記錄儀為核心，由信號檢測、轉換與顯示、自動控制、報警輸出、執行、數據記錄保存、統計分析等組成。

圖3 變壓法真空干燥狀態監控系統示意圖

2.1、信號檢測、轉換與顯示

　　真空干燥系統主要檢測信號有兩大類：一類是溫度信號，包括加熱器溫度、鐵芯溫度、線圈溫度和真空罐中部溫度;另一類是氣體壓力信號，包括加熱蒸汽壓力和真空罐內真空度。各類溫度通過熱電阻Pt100 直接將信號送至無紙記錄儀，無紙記錄儀將熱電阻傳來的信號轉換為溫度值在無紙記錄儀顯示屏實時顯示。各類氣體壓力通過壓力變送器將信號送至無紙記錄儀，無紙記錄儀直接將壓力變送器傳來的信號轉換為壓力值或真空度值在無紙記錄儀顯示屏實時顯示。數據顯示可以分頁顯示，也可以棒狀圖等各種形式顯示。圖4 為數據特大數字顯示，圖5 為數據棒圖顯示。顯示界面無須組態，只要簡單設置即可。這些信號的轉換無須A/D 或其它儀器再進行轉換。無紙記錄儀同時又根據這些壓力和溫度信號變化情況以開關量信號形式輸出到PLC，以備控制用。

2.2、自動控制

　　自控制功能主要由PLC 來完成。系統的啟動、停止，手動、自動及其切換，鍋爐加熱系統啟動、停止，空壓機、抽真空系統、爐門開閉、爐軌開閉等電機啟動、停止，各閥門開、閉等信號以及電機的過載保護，真空閥門相互連鎖、報警輸出、各設備狀態顯示信號輸出等都由可編程序控制器控制執行。系統中設有多種不同工藝的控制程序，可根據變壓器的電壓等級和容量的大小，用“工藝選擇鈕”選擇一種合適的工藝。另外，自動運行過程中，如有需要，可隨時用手動操作進行干預;若轉到“自動”后，程序可繼續運行。

圖4 數據特大數字顯示   圖5 數據棒圖

2.3、報警輸出

　　報警包括兩大類參數超限報警，一類是加熱器溫度、鐵芯溫度、線圈溫度和罐中部溫度超限，另一類是加熱蒸氣壓力和真空罐內真空度超限。超限也分兩類：一類是“上限、下限”報警，當信號超出上限和下限任一極限值時都輸出報警;另一類是“上限、下限”和“上上限、下下限”兩級報警，當信號超出上限和下限的任一極限值時輸出報警，當信號超出上上限和下下限的任一極限值時再次輸出報警。報警設置在無紙記錄儀中完成，根據實際工藝設置各報警值，如圖5 所示的各對黃色和紅色粗橫線所示。同時還將報警輸出情況以開關量形式輸出至PLC，

　　以備自動控制用。當狀態參數超限時，無紙記錄儀根據報警級別不同以不同顏色進行閃爍，同時PLC也根據參數狀態向閃光報警控制儀輸出信號發出閃光警報。

2.4、數據保存、統計分析

　　電力變壓器在變壓法真空干燥過程中的溫度和氣體壓力值都將被保存在無紙記錄儀中，可通過U 盤拷貝至電腦中存檔，通過專用軟件對歷史數據進行查詢顯示、統計、分析、報警查詢。歷史數據曲線如圖6 所示，還有對數據定點查詢等功能。

圖6 歷史數據曲線

3、結論

　　該狀態監控系統采用無紙記錄儀取代原來多個物理量的記錄和顯示，系統大大簡化，無須計算機、無須A/D 轉換、無須人機界面組態。可通過U 盤將數據從記錄儀中復制到電腦，方便數據保存、查詢、統計分析。在兩個羅茨泵的兩端分別并聯一旁路閥，在干燥工藝的前兩個階段(即預熱階段和逐級降壓階段) 打開這兩個旁路閥、之后關閉這兩個旁路閥，降低了兩個羅茨泵的故障率，降低了能耗。工程應用表明，該系統溫度控制精度高，熱傳導率高，加熱均勻，干燥周期縮短10%~30%，降低能耗10%~25%，綜合生產能力提高15%~25%。產品質量穩定，工人操作方便、勞動強度降低，設備性價比高。

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