試驗數據採集裝置的製作方法

2023-05-26 17:09:21 1

專利名稱：試驗數據採集裝置的製作方法
技術領域：
本發明屬於壓力、溫度、流量等測試設備技術領域，尤其適用於試驗單位進行非固 定式安裝，可以實現壓力、溫度、流量等試驗數據信號連續採集的裝置。
背景技術：
目前，公知的試驗數據採集裝置所有通道與試驗儀表(熱電偶、變送器等)的連接、 不同採集板之間的連接均由手工完成，沒有機箱外殼配置，而且在使用變送器測量壓力或 差壓信號時，均需要單獨為每臺變送器供給24V電源，給現場測試工作帶來較多的困難。

發明內容
本發明的目的是提供一種試驗數據採集裝置，主要解決現有測試裝置在現場安 裝不方便以及變送器測量供電問題，具有結構簡單、接線方便、統一供電、穩定可靠性強等 功能，可以在現場方便地連接熱電偶、熱電阻、壓力變送器或差壓變送器等測試儀表，實現 壓力、溫度或流量等信號的連續穩定採集。本裝置主要應用於發電廠汽輪機組的熱力試驗， 也可應用於其它行業類似設備的試驗。本發明是這樣實現的一種試驗數據採集裝置，其特徵在於將分散式採集板安裝 在機箱內，並將分散式採集板的各通道的測試連接線和數據輸入輸出線接線端子引至機箱 面板的航空插頭上，以方便連接各類測試儀表；同時機箱內布有測量電流信號通道即變送 器的統一供電線路，以對每個儀表統一供電。所述的統一供電線路供電電壓為24V，由外部220V電壓經過電源轉換器轉換而 來，並在機箱上設置輸入輸出端，以方便為下一塊板子供電。所述的分散式試驗採集板為英國施倫伯傑儀器公司生產的IMP分散式數據採集 板35951C-35953A型，有20個通道，所能連接的測試儀表有熱電偶、壓力變送器或差壓變送 器，測量溫度、壓力或流量；熱電偶通道，其連接線採用K型熱電偶補償導線，並將溫度通道 的G端和L端短接；壓力或流量通道在連接器內部Hi和Lo端並聯一個100 Ω電阻。所述的分散式試驗採集板也可為英國施倫伯傑儀器公司生產的IMP分散式數據 採集板3595 1B-3595 3B型，有10個通道，測量溫度，連接的測試儀表有熱電阻。所述的分散式採集板數量大於3塊時，在最後一塊板上安裝Terminal終端塊。所述的試驗數據採集裝置，其特徵在於機箱面板上設置以下埠 24V電源 埠 2個，一進一出；試驗模擬信號通道20個或10個(根據原採集板的通道數量定， 35951C-35953A為20個通道，3595 1B-3595 3B為10個通道);採集板輸入輸出數位訊號通 道2個；24電源埠安裝兩芯航空插頭；模擬信號測量通道安裝三芯或四芯航空插頭，熱電 阻信號測量採用四芯插頭，電流信號測量採用三芯插頭；輸入輸出數位訊號通道安裝四芯 航空插頭，採集板為多個，溫度通道不需要供給24V直流電源，而每個壓力或流量通道需要 與24V電源輸入端連接，實現24V電源在測量迴路中的串接。本發明的積極效果是有效解決了原有測試裝置在現場安裝不方便以及變送器測量供電問題，具有結構簡單、接線方便、統一供電、穩定可靠性強等功能，可以在現場方便地 連接熱電偶、熱電阻、壓力變送器或差壓變送器等測試儀表，實現壓力、溫度或流量等信號 的連續穩定採集。本裝置主要應用於發電廠汽輪機組的熱力試驗，亦可應用於其它行業類 似設備的試驗。以下結合實施例及其附圖作詳述，但不作為對本發明的限定。


圖1為實施例機箱內連接示意圖。圖2為圖1的機箱面板示意圖。圖3為圖2的機箱內部俯視圖。圖4、圖5為通道布線示意圖。圖中，25-電壓信號接點，26-電流信號接點，27-溫度測量，28-壓力(流量測 量)，29-電源輸入，30-電源輸出，31-數據輸入，32-數據輸出；1 20信號測量通道， 21-電源輸入，22-電源輸出，23-數據輸入，24-數據輸出；51 54固定採集板的螺孔； 101和102為航空插頭的兩個芯(芯的材料為熱電偶同型號材料)，分別連接著採集板適配 器內的負極和正極，用來測量熱電偶溫度信號；103、104分別為24V電源輸入端的負極和正 極，輸入端用普通2芯航空插頭，115、116為並聯到相鄰端子的電源連接線；105、106為航空 插頭的兩個芯，分別連接著採集板適配器的負極和正極，用來測量電流信號；109、110、111、 112、113、114、115、116為連接線纜，109、110材料為同型號的熱電偶補償導線(其它均為普 通導線)。
具體實施例方式實施例1 根據原採集板尺寸設計機箱，內部電路原理圖見圖1，機箱端子面板示 意圖見圖2，機箱內部俯視圖見圖3，通道布線示意圖見圖4、圖5。該試驗數據採集裝置，將分散式採集板安裝在機箱內，並將分散式採集板的各通 道的測試連接線和數據輸入輸出線接線端子引至機箱面板的航空插頭上，以方便連接各類 測試儀表；同時機箱內布有測量電流信號通道即變送器的統一供電線路，以對每個儀表統 一供電。一供電線路供電電壓為24V，由外部220V電壓經過電源轉換器轉換而來，並在機箱 上設置輸入輸出端，以方便為下一塊板子供電。分散式試驗採集板為英國施倫伯傑儀器公 司生產的IMP分散式數據採集板35951C-35953A型，有20個通道，所能連接的測試儀表有 熱電偶、壓力變送器或差壓變送器，測量溫度、壓力或流量；熱電偶通道，其連接線採用K型 熱電偶補償導線，並將溫度通道的G端和L端短接；壓力或流量通道在連接器內部Hi和Lo 端並聯一個100 Ω電阻。分散式試驗採集板或為英國施倫伯傑儀器公司生產的IMP分散式 數據採集板3595 1B-3595 3B型，有10個通道，測量溫度，連接的測試儀表有熱電阻。分散 式採集板數量大於等於3塊，在最後一塊板上安裝Terminal終端塊，使用時作為最後一塊 板子使用。實施方案在設計時，借鑑了德國SIEMENS公司和ALSTOM公司試驗設備經驗。實施 時所採用的採集板為英國施倫伯傑儀器公司生產的IMP分散式數據採集板，其型號共有兩 種，分別為3595 IC (配3595 3A連接器)和3595 IB (配3595 3B連接器)，前者可以測量直流電壓、直流電流、溫度信號，後者可以測量電壓、電阻、溫度、應變信號，連接變送器時， 既可以通過測量電壓，來轉換為壓力(差壓)信號，也可以通過測量電流來轉換，一般來說， 使用電流信號更方便些，因此方案設計時仍然沿用這個習慣，即通過在壓力或流量測量通 道在連接器內部Hi和Lo端並聯一個100 Ω電阻來實現。本方案實施後，採集裝置可以測 量以下四種儀器信號熱電偶、熱電阻、壓力變送器、差壓變速器，其中3595 1C-3595 3Α用 於熱電偶、壓力變送器、差壓變送器，3595 1Β-3595 3Β用於熱電阻。實施第一步，按照採集板尺寸設計機箱，機箱面板如圖2，1 20為模擬信號測量 通道，21-電源輸入。，22-電源輸出，23-數據輸入，24-數據輸出。電源輸入、電源輸出採用 二芯航空插頭，數據輸入、數據輸出採用四芯航空插頭，模擬信號通道均採用三芯插頭，對 於3595 1Β-3595 3Β型採集板來說，其模擬信號通道有10個，採用四芯插頭，其它均與前述 一樣。實施第二步，按照圖1和圖4布置內部線路，各類信號電纜的正極、負極、屏蔽與航 空插頭的連接順序可自行約定，但是一定要統一，否則會出現測試困難，甚至出現燒毀儀器 現象。內部線纜焊接時，對於不同儀表，需要區分其型號、規格或材料，熱電偶採用K型熱電 偶補償導線，數據輸入和數據輸出連接線採用專用線纜，電源連接採用白色普通導線，壓力 (差壓)變送器採用黑色普通導線，熱電阻採用專用耐高溫線纜。連線之前，需要按照圖4對相關通道做如下工作連接熱電偶測量溫度的通道， 將G端和L端短接(如圖，107)，壓力或流量測量通道在Hi端和Lo端並聯一個100 Ω電阻 (如圖，108)。電源輸入(圖29)和電源輸出(圖，30)是為變送器供電而設計的，僅與壓力或流量 測量通道連接(圖，111、112、113、114、115)，電源輸入接24直流電源，來自於專用的電源轉 換器。這樣的線路布置即可實現對每臺變送器的供電，從而取代了從就地為每臺變送器供 電的方案。採集裝置在使用時，每塊採集板需設置有不同的索引地址，本方案在實施時，地址 號按照由小到大進行了統一設置，並將其對應編號噴漆在機箱外殼。當採集系統中使用的採集板數量超過3塊時，必須且只能在最後一塊板上安裝終 端塊，該終端快安裝於採集板的固定位置，系統才能識別，由於加裝機箱以後，所有元件均 相對固定，不方便更改，因此，本方案實施時，將終端塊分別安裝於地址編號為N2 5和施10 的採集板上，以作為備用或作為兩套系統使用，使用時該板子只能作為最後一塊板子使用。考慮到有些場合下，需要直接串聯4 20mA電流信號，原設計思路為，如果需串接 信號，可在電源輸入端插上已短路過的航空插頭，這樣，內部電源線路即形成迴路，但在實 踐中發現，相鄰兩個通道會互相影響，信號不穩定，重新調整方案為，將原來供電線路斷開。由於3595 1C-3595 3A板連接信號有以下三種熱電偶溫度信號、變送器電流信 號、直接串接電流信號，因此，各類信號通道數量的優化配置需要考慮，本方案在實施中作 如下考慮既能滿足現場溫度和壓力、流量測點使用數量，又可以儘量減少採集板的數量， 進而減少數據傳輸電纜長度，施01、施02、施03、施04機箱，通道01 - 10採集熱電偶溫度 信號，通道11 - 20採集變送器壓力(差壓)信號，N2 05機箱，通道01 - 10直接串接現場 電流信號，通道11-20採集變送器壓力(差壓)信號，並在該板子上安裝Terminal終端塊， Na 06,No 07,No 08,No 09機箱，通道01 — 10採集熱電偶溫度信號，通道11 一 20採集變送器壓力(差壓)信號，N2 10機箱，通道01 - 10直接串接現場電流信號，通道11-20採集變送 器壓力(差壓)信號，並在該板子上安裝Terminal終端塊，No 11~ No 15機箱，通道01 — 10 採集熱電阻溫度信號。後10個通道為電流信號，這樣，加上3595 IB板的溫度測量信號，基 本就可以滿足現場要求。 新型數據採集裝置的特點簡化了現場儀器儀表的連接，提高了可靠性，提高了工 作效率，減少了維護量；通過在機箱上布置電源，可以方便地統一為變送器供電，改變了原 來變送器單獨供電的方式；採集板地址編號固定，並與機箱編號一致，便於管理數量較多的 採集板。
權利要求
一種試驗數據採集裝置，其特徵在於將分散式採集板安裝在機箱內，並將分散式採集板的各通道的測試連接線和數據輸入輸出線接線端子引至機箱面板的航空插頭上，以方便連接各類測試儀表；同時機箱內布有測量電流信號通道即變送器的統一供電線路，對每個儀表統一供電。
2.根據權利要求1所述的試驗數據採集裝置，其特徵在於所述的統一供電線路供電電 壓為24V，由外部220V電壓經過電源轉換器轉換而來，並在機箱上設置輸入輸出端。
3.根據權利要求1所述的試驗數據採集裝置，其特徵在於所述的分散式試驗採集板為 英國施倫伯傑儀器公司生產的IMP分散式數據採集板35951C-35953A型，有20個通道，所 能連接的測試儀表有熱電偶、壓力變送器或差壓變送器，測量溫度、壓力或流量；熱電偶通 道，其連接線採用K型熱電偶補償導線，並將溫度通道的G端和L端短接；壓力或流量通道 在連接器內部Hi和Lo端並聯一個100 Ω電阻。
4.根據權利要求1所述的試驗數據採集裝置，其特徵在於所述的分散式試驗採集板為 英國施倫伯傑儀器公司生產的IMP分散式數據採集板3595 1B-3595 3B型，有10個通道， 測量溫度連接的測試儀表有熱電阻。
5.根據權利要求1、2、3或4所述的試驗數據採集裝置，其特徵在於所述的分散式採集 板數量大於等於3塊，在最後一塊板上安裝Terminal終端塊，使用時作為最後一塊板子使 用。
全文摘要
本發明提供了一種試驗數據採集裝置，屬於測試設備技術領域。將分散式採集板安裝在機箱內，並將分散式採集板的各通道的測試連接線和數據輸入輸出線接線端子引至機箱面板的航空插頭上，以方便連接各類測試儀表；同時機箱內設有測量電流信號即變送器的通道統一供電線路，以對每個儀表統一供電。具有結構簡單、接線方便、統一供電、穩定可靠性強等功能，可以在現場方便地連接熱電偶、熱電阻、壓力變送器、差壓變送器等儀表，實現壓力、溫度、流量等信號的連續穩定採集。本裝置主要應用於發電廠汽輪機組的熱力試驗，也可應用於其它行業類似設備的試驗。
文檔編號G08C19/00GK101995270SQ20101054558
公開日2011年3月30日 申請日期2010年11月16日 優先權日2010年11月16日
發明者姚力強, 王興國 申請人:河北省電力研究院