雙通道振動監測保護儀的製作方法

2023-09-17 23:18:30 3

專利名稱：雙通道振動監測保護儀的製作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種旋轉機械在線監測及保護的雙通道振動監測保護裝置，用於 將大中型旋轉機械設備的在線振動信號通過傳感器採集到該裝置，由裝置中央處理器CPU 對採樣的所有數據進行集中運算、處理、控制、儲存。再根據運算處理的數據及信息控制工 業設備相應的保護執行機構，實現對工業現場設備的監測和保護。是一種在線實時振動監 測和保護的裝置。
背景技術：
工業領域中的大型旋轉機械設備有很多，如汽輪發電機組、水輪發電機組、壓縮機 組、燃氣輪機、風機、電機、水泵、齒輪和滾動軸承等。目前，這些設備使用的在線監測裝置， 特別是振動在線監測裝置90%都採用的進口設備，同時大部分設備都只是實現設備的在線 單一狀態的監測，不能有效的對設備運行狀況進行全面的了解。而現有的通過振動傳感器 的方式輸出振動監測信號的方式是現有技術的傳統方式，並不能可靠的輸出有關信號。而通過雙通道振動監測保護儀可為設備建立一套嚴密的振動監測分析體系。通 過連續監測設備運行的重要狀態參數，及時了解設備的運行狀況，為事故徵兆的預診斷提 供重要的數據資料，對已發生的故障進行快速的分析報警，及時指出故障信息，提醒運行人 員採取必要的措施，為設備的安全運行提供可靠的保障。可準確地估計設備繼續運行的可 靠時間，使設備使用壽命最長和意外停機事故最小，避免過剩維修，既保證了設備的安全運 行。
發明內容本實用新型的目的是提出一種在線振動監測及保護的雙通道振動監測保護儀， 能夠高可靠性的對各種大型旋轉機械設備進行在線實時監測和保護。本實用新型的目的是這樣實現的雙通道振動監測保護儀，由振動傳感器、輸入接 口電路、瓦振幅值處理電路、瓦烈度處理電路、軸振幅值信號處理電路、信號切換電路、信號 採集電路、高集成處理器、液晶顯示及狀態指示電路、開關量輸出電路、模擬量輸出電路、數 據存儲電路、同步緩衝信號輸出電路構成，振動傳感器輸出連接瓦振幅值處理電路、軸振幅 值信號處理電路和瓦烈度處理電路，瓦振幅值處理電路、軸振幅值信號處理電路和瓦烈度 處理電路的輸出連接信號切換電路、信號採集電路和高集成處理器，高集成處理器輸出端 並接液晶顯示及狀態指示電路、開關量輸出電路、模擬量輸出電路、數據存儲電路。另設有 冗餘電源，冗餘電源連接所述軸瓦振幅值處理電路、軸瓦烈度處理電路、信號切換電路和高 集成處理器。振動傳感器為多種振動傳感器輸出的振動信號或則其他傳感器信號，且此切換由 微處理器控制切換開關選擇不同的信號處理電路輸出。信號採集電路採用常規的AD轉換 電路晶片，同步緩衝輸出電路為常規的功率輸出電路。本實用新型的有益效果是本實用新型集成了傳感器、信號處理、計算機處理電路的高科技產品，能夠實時在線對設備的振動進行監測及保護，主要應用於電力、石化、冶金、 煉油、鋼鐵等工業領域中的大型機械設備，如汽輪發電機組、水輪發電機組、壓縮機組、燃氣 輪機、風機、電機、水泵、齒輪和滾動軸承等，它為設備建立一套嚴密的振動監測分析體系。 系統通過連續監測設備運行的重要狀態參數，及時了解設備的運行狀況，為事故徵兆的預 診斷提供重要的數據資料，對已發生的故障進行快速的分析報警，及時指出故障信息，提醒 運行人員採取必要的措施，為設備的安全運行提供可靠的保障。使設備使用壽命最長和意 外停機事故最小，避免過剩維修，既保證了設備的安全運行，又能獲得巨大的經濟效益。

圖1本實用新型的框圖圖2為電渦流傳感器結構示意圖圖3為絕對式速度傳感器結構示意圖圖4瓦振烈度信號處理電路圖5瓦振振幅信號處理電路圖6軸振振幅信號處理電路圖7是電源電路圖8是狀態指示電路1-頭部線圈；2-固定螺帽；3-高頻電纜；11、8_簧片；12-永久磁鋼；13-阻尼杯； 4-導磁體；5-連接杆；6-外殼；7-動線圈；9-引出線接頭；
具體實施方式
本實用新型的各部件可參考圖1的框圖，振動傳感器可以採用電渦流傳感器和絕 對式速度傳感器在線振動監測及故障診斷裝置包括各種傳感器(傳感器包括振動傳感 器、電渦流傳感器、位移傳感器、行程傳感器等)。振動傳感器、軸瓦振幅值處理電路、軸瓦烈 度處理電路、信號切換電路和微處理器及電路均一一列出本實用新型由多種振動傳感器輸出的振動信號或則其他傳感器信號並經，(軸) 瓦振幅值處理電路、(軸)瓦烈度處理電路信號由切換電路切換，且此切換由微處理器控制 切換開關選擇不同的信號處理電路輸出。信號送給微處理器處理。雙通道振動監測保護 儀主要由傳感器(包括振動傳感器、電渦流傳感器)、輸入接口電路、瓦振烈度信號處理電 路、瓦振幅值信號處理電路、軸振幅值信號處理電路、信號切換電路、信號採集電路、高集成 處理器、液晶顯示及狀態指示電路、開關量輸出電路、模擬量輸出電路、數據存儲電路、同步 緩衝信號輸出電路、冗餘電源、上位機組態軟體等組成。設計原理是振動傳感器輸出的振動信號或電渦流傳感器信號由中央處理器控制 切換開關選擇不同的信號處理電路。再由整理電路把信號整理成信號採集電路能識別的直 流電壓，再由信號採集電路把電壓信號轉換成中央處理器能識別的數位訊號，再經過中央 處理器對採集的數據進行集中的運算、處理、控制。中央處理器把數位訊號給自身設有D/ A轉換電路控制輸出電流模擬信號，根據設定參數閥值邏輯控制輸出多路開關量信號，同時 提供故障診斷系統所需的TDM信號。中央處理器驅動液晶顯示，顯示兩路振動的振動幅值 和烈度信號。並且通過乙太網或則串口通訊接口電路實現數據在上位機電腦顯示和參數組態。振動傳感器輸出的振動信號或則其他傳感器信號由中央處理器控制切換開關選 擇不同的信號處理電路。各路信號經過整理電路把信號整理成微處理能識別的電壓信號， 另外還可由同步A/D轉換電路把電壓信號轉換成數位訊號。1、電渦流傳感器電渦流傳感器的外型如圖所示，它的外型與普通螺栓十分相似，其頭部有扁平的 感應線圈，將它固定在不鏽鋼螺栓一端，感應線圈的引線從螺栓另一端與高頻電纜相連。當頭部感應線圈通上高頻(1 2MHz)電流時，線圈周圍產生了高頻電磁場；如其 周圍有金屬導體，便會在金屬表面產生個感應電流，即電渦流，根據楞次定律，電渦流產生 的電磁場與感應線圈的電磁場方向相反，這兩個磁場相互疊加，改變了感應線圈的阻抗，感 應線圈內阻抗變化可用下式表示。Z = f (μ , Y、r、x、I、ω)式中 μ—導磁係數；Y——電導率；r——線圈尺寸因子；χ——感應線圈與導體之間的間隙；I——勵磁電流；ω—勵磁電流圓周率。當金屬導體結構均勻、各向同性且μ、Y、r、I、ω —定時，感應線圈阻抗Z的變化 是感應線圈與金屬導體之間距離的單值函數。如果當μ、γ、χ、Ι、ω —定時，增大線圈尺寸r，磁場分布範圍將增大，但感應磁場 強度的變化幅度減少，反之則相反。因此這種傳感器的線性範圍隨感應線圈直徑增大而加 大，而傳感器靈敏度(單位間隙的阻抗變化值)隨感應線圈直徑增大而減少。為了使感應線圈獲得高頻電流，應將感應線圈接入振蕩迴路，由此在高頻振蕩回 路輸出端可以獲得間隙X有關的高頻諧波，該信號經放大、檢波、濾波後，便可得到一個與 X值成正比的輸出電壓，輸出電壓的直流分量正比於感應線圈與金屬導體之間的靜態間隙； 若線圈與金屬板之間存在相對振動，則有交流電壓輸出，它正處於金屬板與感應線圈之間 的相對位移，因此這種傳感器又稱為位移傳感器，它不但可作靜態測量，例如兩個物體之間 的距離、金屬板的厚度等，而且還可以作動態測量。電渦流傳感器檢波到的交直流信號是疊加在線圈的高頻電源上的，如果直接將這 種混頻信號送到振動儀，即使採用高頻電纜，也會使傳感器的靈敏度顯著降低，而且易受幹 擾。為防止這些不利影響，必須在電渦流傳感器附近設置放大器、檢波器和濾波器，將振動 信號放大並檢出後送到振動儀。這一裝置稱為電渦流傳感器的前置器。2.速度傳感器絕對式速度傳感器是目前較常見的一種振動傳感器，它的工作原理實際上是一個 往復式永磁小發電機。絕對式傳感器的結構如圖所示當傳感器的外殼6固定在振動物體上時，整個傳感器跟著振動物體一起振動，而 處在空氣間隙內的振動線圈7是用很軟的簧片11、8固定在外殼上的，其自振頻率ωη較 低。當自振頻率ω ^ 1.5ωη時，動線圈處在相對(相對與傳感器外殼)靜止狀態，線圈與 磁鋼之間發生相對運動，動線圈切割磁力線而產生感應電勢E E = BL ν式中B——磁場強度，L——感應線圈磁場強度，ν——相對運動速度。[0037]當B、L 一定時，輸出電勢E正比于振動速度V，所以稱它為速度傳感器。又因為其 振動的相對速度是相對於空間某一靜止點而言，故又稱絕對式速度傳感器。本實用新型圖3-8均是常規電路，如放大電路和電源電路，構成該JM-B-3E雙通道 振動監測保護儀。包括傳感器(包括振動傳感器、電渦流傳感器)、輸入接口電路、瓦振烈 度信號處理電路、瓦振幅值信號處理電路、軸振幅值信號處理電路、信號切換電路、信號採 集電路、高集成處理器、液晶顯示及狀態指示電路、開關量輸出電路、模擬量輸出電路、數據 存儲電路、同步緩衝信號輸出電路、冗餘電源、上位機組態軟體等組成。振動傳感器輸出的 振動信號或電渦流傳感器信號由微處理器(高集成處理器)控制切換開關選擇不同的信號 處理電路。再由整理電路把信號整理成信號採集電路能識別的直流電壓，再由信號採集電 路把電壓信號轉換成中央處理器能識別的數位訊號，再經過中央處理器對採集的數據進行 集中的運算、處理、控制。中央處理器把數位訊號給自身設有D/A轉換電路控制輸出電流模 擬信號，根據設定參數閥值邏輯控制輸出多路開關量信號，同時提供故障診斷系統所需的 TDM信號。微處理器驅動液晶顯示，顯示兩路振動的振動幅值和烈度信號。並且通過乙太網 或則串口通訊接口電路實現數據在上位機電腦顯示和參數組態。切換電路採用MPC530芯 片，高集成處理器是微處理晶片，採用5364ECH晶片。JM-B-3E雙通道振動監測保護儀是集成了傳感器技術、信號處理、計算機應用、通 訊等技術的高科技產品，主要應用於電力、石化、冶金、煉油、鋼鐵等工業領域中的大型機械 設備，如汽輪發電機組、水輪發電機組、壓縮機組、燃氣輪機、風機、電機、水泵、齒輪和滾動 軸承等，它為設備建立一套嚴密的振動監測分析體系。系統通過連續監測設備運行的重要 狀態參數，及時了解設備的運行狀況，及時指出故障信息，提醒運行人員採取必要的措施， 為設備的安全運行提供可靠的保障。
權利要求1.雙通道振動監測保護儀，其特徵是由振動傳感器、輸入接口電路、瓦振幅值處理電 路、瓦烈度處理電路、軸振幅值信號處理電路、信號切換電路、信號採集電路、高集成處理 器、液晶顯示及狀態指示電路、開關量輸出電路、模擬量輸出電路、數據存儲電路、同步緩衝 信號輸出電路構成，振動傳感器輸出連接瓦振幅值處理電路、軸振幅值信號處理電路和瓦 烈度處理電路，瓦振幅值處理電路、軸振幅值信號處理電路和瓦烈度處理電路的輸出連接 信號切換電路、信號採集電路和高集成處理器，高集成處理器輸出端並接液晶顯示及狀態 指示電路、開關量輸出電路、模擬量輸出電路、數據存儲電路。
2.根據權利要求1所述的雙通道振動監測保護儀，其特徵是另設有冗餘電源，冗餘電 源連接所述軸瓦振幅值處理電路、軸瓦烈度處理電路、信號切換電路和高集成處理器。
專利摘要雙通道振動監測保護儀，由振動傳感器、輸入接口電路、瓦振幅值處理電路、瓦烈度處理電路、軸振幅值信號處理電路、信號切換電路、信號採集電路、高集成處理器、液晶顯示及狀態指示電路、開關量輸出電路、模擬量輸出電路、數據存儲電路、同步緩衝信號輸出電路構成，振動傳感器輸出連接瓦振幅值處理電路、軸振幅值信號處理電路和瓦烈度處理電路，瓦振幅值處理電路、軸振幅值信號處理電路和瓦烈度處理電路的輸出連接信號切換電路、信號採集電路和高集成處理器，高集成處理器輸出端並接液晶顯示及狀態指示電路、開關量輸出電路、模擬量輸出電路、數據存儲電路。
文檔編號G01H11/02GK201852636SQ20102060182
公開日2011年6月1日 申請日期2010年11月11日 優先權日2010年11月11日
發明者華洪斌, 夏惠興 申請人:夏惠興