用於旋轉機械的監測裝置製造方法
2023-10-11 14:24:59
用於旋轉機械的監測裝置製造方法
【專利摘要】本實用新型公開了一種用於旋轉機械的監測裝置，包括監測主機，監測主機分別連接有軸振動檢測電路、軸位移檢測電路和轉速測量電路；軸振動檢測電路，用於接收軸振動檢測信號並將軸振動檢測信號經模數轉換，生成第一數位訊號輸出給監測主機；軸位移檢測電路，用於接收軸位移檢測信號並將軸位移檢測信號經模數轉換，生成第二數位訊號輸出給監測主機；轉速測量電路，用於接收旋轉軸的轉速檢測信號並將轉速檢測信號轉換為第三數位訊號輸出給監測主機。通過將檢測的軸振動檢測信號、軸位移檢測信號和轉速檢測信號分別轉換為數位訊號傳遞給監測主機，簡化了模擬電路結構，並減少了模擬器件數量，克服了模擬電路導致的漂移影響，提高了系統的檢測精度。
【專利說明】用於旋轉機械的監測裝置
【技術領域】
[0001]本實用新型涉及旋轉機械設備領域，特別地，涉及一種用於旋轉機械的監測裝置。【背景技術】
[0002]航空發動機試車臺、火力發電廠、水力發電廠(站)及大型鋼鐵廠自備電廠都裝有大型旋轉機械設備，例如:蒸汽輪機、水輪機、發電機和大型鼓風機設備等，它們不僅價值昂貴，同時是企業生產中的關鍵設備。運行中，上述設備一旦出現故障，輕則直接影響整個電網的穩定，重則損壞機組，造成重大事故，經濟損失嚴重，因此，行業亟需一種能在機組運行時在線監測系統運行狀況的保護裝置，以在發現機組出現一些運行參數輕微不正常的情況下，及時發出報警信號提示操作人員，參數出現危險狀態時能自動停止機組的運行。
[0003]現有的保護裝置由模擬電路組成，一套保護裝置由多個保護組件組成，保護裝置包含軸振動、殼振動、軸擺度、軸位移、殼體膨脹和轉速測量等保護功能，每種參數均採用一塊組件電路板完成兩路信號的測量與保護(轉速組件只測量一路信號)，功能單一，各參數間的組件板不能相互兼容替換，以下僅以軸振動、軸位移和轉速組件介紹一下模擬電路的測量原理。
[0004]參照圖1，現有的位移測量組件的工作原理為:兩路位移傳感器信號經分壓緩衝後，經電壓調零電路檢測出當前位移量與零點位置的差值，實現信號歸一化，由電壓放大器將差值電壓放大，數字電壓表用數顯的方式顯示被測量的位移值，同時將測量值轉換為l-5V/4-20mA的標準信號輸出給計算機或記錄儀等設備，報警判斷電路判別測量值是否越限，若測量值越限，則發出報警/危險控制信號。
[0005]一套保護裝置中往往需要多塊振動測量組件，參照圖2，現有的振動測量組件的工作原理為:振動傳感器的信號經分壓緩衝之後，先進行電壓放大，將信號放大到幅值，在經過峰峰值檢波電路獲取信號的最大振幅，由數字電壓表顯示測量值，同時將測量值轉換為l-5V/4-20mA的標準信號輸出給計算機或記錄儀等設備，報警判斷電路判別測量值是否越限，若測量值越限，則發出報警/危險控制信號。
[0006]由於機組只有一根主軸，所以轉速測量只設一個組件，參照圖3，現有的轉速測量組件的工作原理為:傳感器檢測的轉速信號經分壓、緩衝，再進行整形放大，使信號變為矩形脈衝信號，經過鎖相倍頻和F/V轉換成直流電壓信號，由數字電壓表顯示測量值，同時將測量值轉換為l-5V/4-20mA的標準信號輸出給計算機或記錄儀等設備，報警判斷電路判別測量值是否越限，若測量值越限，則發出報警/危險控制信號。
[0007]由於現有技術採用模擬電路，而模擬電路存在一些固有弊端，如:因器件參數隨時間及溫度產生的變化而變化，引起測量參數和保護參數整定值漂移的問題，影響測量精度和保護精度；顯示方式只能為指針表指示或數字顯示的兩種之一；位移測量板的零點出廠後不能變更，現場安裝傳感器時需高精度找正對零，實際操作十分麻煩；轉速測量存在漂移的問題，測量精度偏低，與實際要求相比很不理想；一套裝置中各電路板規格太多，不能互換通用，人員去現場調試/排故必須多帶配件，調整系統測量參數需要靠更換元器件來解決，操作起來比較複雜；儀器生產過程中因電路較為複雜，調試工作較為繁瑣，工作量較大，對調試人員的技術水平和經驗要求高。
實用新型內容
[0008]本實用新型目的在於提供一種用於旋轉機械的監測裝置，以解決現有的保護裝置的元器件構成複雜、調試難度大、檢測精度易受漂移影響的技術問題。
[0009]為實現上述目的，本實用新型採用的技術方案如下:
[0010]一種用於旋轉機械的監測裝置，包括監測主機，監測主機分別連接有軸振動檢測電路、軸位移檢測電路和轉速測量電路；
[0011 ] 軸振動檢測電路，用於接收軸振動檢測信號並將軸振動檢測信號經模數轉換,生成第一數位訊號輸出給監測主機；
[0012]軸位移檢測電路，用於接收軸位移檢測信號並將軸位移檢測信號經模數轉換，生成第二數位訊號輸出給監測主機；
[0013]轉速測量電路，用於接收旋轉軸的轉速檢測信號並將轉速檢測信號轉換為第三數位訊號輸出給監測主機。
[0014]進一步地，監測主機的輸出端連接有報警驅動電路，報警驅動電路根據監測主機接收的數位訊號生成報警指令。
[0015]進一步地，軸振動檢測電路和軸位移檢測電路共用模數轉換電路，軸振動檢測電路包括依次連接的濾波電路、峰峰值檢波電路和放大限幅電路，軸位移檢測電路包括用於對接收的軸位移檢測信號分壓處理的分壓電路，放大限幅電路和分壓電路經多路選擇器連接至模數轉換電路。
[0016]進一步地，軸振動檢測電路和軸位移檢測電路為多組，用於檢測旋轉軸不同位置的位移和振動，多組軸振動檢測電路和軸位移檢測電路經多路選擇器共用模數轉換電路。
[0017]進一步地，模數轉換電路包括依次連接的反相器、A/D轉換器及第一光電隔離器，A/D轉換器經第一光電隔離器連接至監測主機。
[0018]進一步地，轉速測量電路包括用於對轉速檢測信號進行脈衝整形以轉換生成第三數位訊號的脈衝整形電路，脈衝整形電路經第二光電隔離器連接至監測主機。
[0019]進一步地，監測主機經輸入輸出埠連接有人機互動單元。
[0020]進一步地，人機互動單元為觸控屏。
[0021]進一步地，監測主機為單片機，單片機設有用於與上位機進行通信連接的通信端□。
[0022]進一步地，監測主機、軸振動檢測電路、軸位移檢測電路和轉速測量電路集成在同一電路板上，電路板設於殼體內。
[0023]本實用新型具有以下有益效果:
[0024]本實用新型用於旋轉機械的監測裝置，通過將檢測的軸振動檢測信號、軸位移檢測信號和轉速檢測信號分別轉換為數位訊號傳遞給監測主機，簡化了模擬電路結構，並減少了模擬器件數量，克服了模擬電路導致的漂移影響，提高了系統的檢測精度和穩定度。
[0025]除了上面所描述的目的、特徵和優點之外，本實用新型還有其它的目的、特徵和優點。下面將參照圖，對本實用新型作進一步詳細的說明。【專利附圖】
【附圖說明】
[0026]構成本申請的一部分的附圖用來提供對本實用新型的進一步理解，本實用新型的示意性實施例及其說明用於解釋本實用新型，並不構成對本實用新型的不當限定。在附圖中:
[0027]圖1是現有技術中模擬電路位移測量組件的原理示意圖；
[0028]圖2是現有技術中模擬電路振動測量組件的原理示意圖；
[0029]圖3是現有技術中模擬電路轉速測量組件的原理示意圖；
[0030]圖4是本實用新型用於旋轉機械的監測裝置的原理示意圖；以及
[0031]圖5是本實用新型優選實施例用於旋轉機械的監測裝置的原理示意圖。
[0032]附圖標記說明:
[0033]10、監測主機；20、軸振動檢測電路；30、軸位移檢測電路；40、轉速測量電路；50、報警驅動電路；21、濾波電路；22、峰峰值檢波電路；23、放大限幅電路；31、分壓電路；41、脈衝整形電路；42、第二光電隔離器；60、多路選擇器；61、第三光電隔離器；71、反相器；72、A/D轉換器；73、第一光電隔離器；80、人機互動單元；90、通信埠。
【具體實施方式】
[0034]以下結合附圖對本實用新型的實施例進行詳細說明，但是本實用新型可以由權利要求限定和覆蓋的多種不同方式實施。
[0035]參照圖4，本實用新型的優選實施例提供了一種用於旋轉機械的監測裝置，包括監測主機10，監測主機10分別連接有軸振動檢測電路20、軸位移檢測電路30和轉速測量電路40。其中:
[0036]軸振動檢測電路20，用於接收軸振動檢測信號並將軸振動檢測信號經模數轉換，生成第一數位訊號輸出給監測主機10 ；
[0037]軸位移檢測電路30，用於接收軸位移檢測信號並將軸位移檢測信號經模數轉換，生成第二數位訊號輸出給監測主機10 ；
[0038]轉速測量電路40，用於接收旋轉軸的轉速檢測信號並將轉速檢測信號轉換為第三數位訊號輸出給監測主機10。
[0039]本實施例通過將檢測的軸振動檢測信號、軸位移檢測信號和轉速檢測信號分別轉換為數位訊號傳遞給監測主機10，簡化了模擬電路結構，並減少了模擬器件數量，且監測主機採用數字式存儲、數字式控制方式，克服了模擬電路導致的漂移影響，提高了系統的檢測精度和穩定度。
[0040]本實施例中，監測主機10選用單片機，如採用美國ATMEL公司生產的ATMAGE64，該晶片具有運算速度快，存儲容量大，外圍埠資源豐富，器件體積小等優點。參照圖5，本實施例中，軸振動檢測電路20和軸位移檢測電路30共用模數轉換電路。其中，軸振動檢測電路20包括依次連接的濾波電路21、峰峰值檢波電路22和放大限幅電路23，軸位移檢測電路30包括用於對接收的軸位移檢測信號分壓處理的分壓電路31，放大限幅電路23和分壓電路31經多路選擇器60連接至模數轉換電路。本實施例中，模數轉換電路包括依次連接的反相器71、A/D轉換器72及第一光電隔離器73，A/D轉換器72經第一光電隔離器73連接至監測主機10。在實際檢測過程中，軸振動檢測電路20包括:濾波電路21、峰峰值檢波電路22、放大限幅電路23、多路選擇器60、反相器71、A/D轉換器72及第一光電隔離器73 ;軸振動檢測電路20的輸入信號由前板電路導入，前板電路導入軸振動傳感器檢測的軸振動檢測信號，軸振動檢測電路20將軸振動檢測信號轉換成第一數位訊號輸出給監測主機10 ；軸位移檢測電路30包括:分壓電路31、多路選擇器60、反相器71、A/D轉換器72及第一光電隔離器73 ;軸位移檢測電路30的輸入信號由前板電路導入，前板電路導入軸位移傳感器檢測的軸位移信號，軸位移檢測電路30將軸位移檢測信號轉換成第二數位訊號輸出給監測主機10。轉速測量電路40包括用於對轉速檢測信號進行脈衝整形以轉換生成第三數位訊號的脈衝整形電路41，脈衝整形電路41經第二光電隔離器42連接至監測主機10，轉速檢測信號由前板電路導入至脈衝整形電路41，脈衝整形電路41將轉速檢測信號轉換後經第二光電隔離器42輸出給監測主機10。
[0041]優選地，監測主機10的輸出端連接有報警驅動電路50，報警驅動電路50根據監測主機10接收的數位訊號生成報警指令，監測主機10通過獲得數位訊號，判斷監測的軸位移、軸振動或者轉速是否異常，從而實現對旋轉機械設備的自動智能監控，在發現異常狀態下發出報警信號提示操作人員，並可經保護裝置自動停止機組的運行，避免運行過程中的異常導致機組損壞，實現了預防監測和提前保護。
[0042]優選地，為了減小整個裝置的體積，增強模塊的互換性，監測主機10、軸振動檢測電路20、軸位移檢測電路30和轉速測量電路40集成在同一電路板上，該電路板即為內部的檢測電路板，檢測電路板設於殼體內，殼體的面板上設有前板電路，用於將檢測的模擬檢測信號導入內部的檢測電路板上。
[0043]優選地，本實施例中，為了增強監測主機10的人機互動功能，便於輸出參數信息或者輸入操作人員的控制指令，監測主機10經輸入輸出埠連接有人機互動單元80，人機互動單元80可為液晶顯示屏和輸入鍵盤，優選地，人機互動單元80為觸控屏。為了方便將監測主機10監測的參數信息上傳給上位機，以供數據分析和後續應用，優選地，監測主機10設有用於與上位機進行通信連接的通信埠 90，該通信埠 90可為有線通信埠，如RS232接口，亦可採用無線通信埠，如採用GPRS模塊，從而增強監測主機10與上位機之間的通訊功能，為系統的遠程監測和控制提供基礎。
[0044]優選地，軸振動檢測電路20和軸位移檢測電路30為多組，分別用於檢測旋轉軸不同位置的位移和振動，以提高系統的檢測精度。多組軸振動檢測電路20和軸位移檢測電路30經多路選擇器60共用模數轉換電路，其中，多路選擇器60經第三光電隔離器61連接至監測主機10，受監測主機10的控制指令來選通，以控制多路的軸振動檢測電路20和軸位移檢測電路30共用模數轉換電路。
[0045]以上所述僅為本實用新型的優選實施例而已，並不用於限制本實用新型，對於本領域的技術人員來說，本實用新型可以有各種更改和變化。凡在本實用新型的精神和原則之內，所作的任何修改、等同替換、改進等，均應包含在本實用新型的保護範圍之內。
【權利要求】
1.一種用於旋轉機械的監測裝置，其特徵在於，包括監測主機(10)，所述監測主機(10)分別連接有軸振動檢測電路(20)、軸位移檢測電路(30)和轉速測量電路(40)； 所述軸振動檢測電路(20)，用於接收軸振動檢測信號並將所述軸振動檢測信號經模數轉換，生成第一數位訊號輸出給所述監測主機(10)； 所述軸位移檢測電路(30)，用於接收軸位移檢測信號並將所述軸位移檢測信號經模數轉換，生成第二數位訊號輸出給所述監測主機(10)； 所述轉速測量電路(40)，用於接收旋轉軸的轉速檢測信號並將所述轉速檢測信號轉換為第三數位訊號輸出給所述監測主機(10)。
2.根據權利要求1所述的用於旋轉機械的監測裝置，其特徵在於， 所述監測主機(10)的輸出端 連接有報警驅動電路(50)，所述報警驅動電路(50)根據所述監測主機(10)接收的數位訊號生成報警指令。
3.根據權利要求1所述的用於旋轉機械的監測裝置，其特徵在於， 所述軸振動檢測電路(20)和所述軸位移檢測電路(30)共用模數轉換電路，所述軸振動檢測電路(20)包括依次連接的濾波電路(21)、峰峰值檢波電路(22)和放大限幅電路(23)，所述軸位移檢測電路(30)包括用於對接收的所述軸位移檢測信號分壓處理的分壓電路(31)，所述放大限幅電路(23)和所述分壓電路(31)經多路選擇器(60)連接至所述模數轉換電路。
4.根據權利要求3所述的用於旋轉機械的監測裝置，其特徵在於， 所述軸振動檢測電路(20)和所述軸位移檢測電路(30)為多組，用於檢測旋轉軸不同位置的位移和振動，多組所述軸振動檢測電路(20)和所述軸位移檢測電路(30)經所述多路選擇器(60)共用所述模數轉換電路。
5.根據權利要求4所述的用於旋轉機械的監測裝置，其特徵在於， 所述模數轉換電路包括依次連接的反相器(71)、A/D轉換器(72)及第一光電隔離器(73)，所述A/D轉換器(72)經所述第一光電隔離器(73)連接至所述監測主機(10)。
6.根據權利要求1所述的用於旋轉機械的監測裝置，其特徵在於， 所述轉速測量電路(40)包括用於對所述轉速檢測信號進行脈衝整形以轉換生成所述第三數位訊號的脈衝整形電路(41)，所述脈衝整形電路(41)經第二光電隔離器(42)連接至所述監測主機(10)。
7.根據權利要求1至6任一項所述的用於旋轉機械的監測裝置，其特徵在於， 所述監測主機(10)經輸入輸出埠連接有人機互動單元(80)。
8.根據權利要求7所述的用於旋轉機械的監測裝置，其特徵在於， 所述人機互動單元(80)為觸控屏。
9.根據權利要求7所述的用於旋轉機械的監測裝置，其特徵在於， 所述監測主機(10)為單片機，所述單片機設有用於與上位機進行通信連接的通信埠(90)。
10.根據權利要求1所述的用於旋轉機械的監測裝置，其特徵在於， 所述監測主機(10)、軸振動檢測電路(20)、軸位移檢測電路(30)和轉速測量電路(40)集成在同一電路板上，所述電路板設於殼體內。
【文檔編號】G01D21/02GK203824579SQ201420135102
【公開日】2014年9月10日 申請日期:2014年3月24日 優先權日:2014年3月24日
【發明者】張克堅, 丁毅, 羅忠, 黃季妮, 萬暉, 徐蕾璐 申請人:中國航空動力機械研究所