用于旋转机械的监测装置制造方法
【专利摘要】本实用新型公开了一种用于旋转机械的监测装置，包括监测主机，监测主机分别连接有轴振动检测电路、轴位移检测电路和转速测量电路；轴振动检测电路，用于接收轴振动检测信号并将轴振动检测信号经模数转换，生成第一数字信号输出给监测主机；轴位移检测电路，用于接收轴位移检测信号并将轴位移检测信号经模数转换，生成第二数字信号输出给监测主机；转速测量电路，用于接收旋转轴的转速检测信号并将转速检测信号转换为第三数字信号输出给监测主机。通过将检测的轴振动检测信号、轴位移检测信号和转速检测信号分别转换为数字信号传递给监测主机，简化了模拟电路结构，并减少了模拟器件数量，克服了模拟电路导致的漂移影响，提高了系统的检测精度。
【专利说明】用于旋转机械的监测装置
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及旋转机械设备领域，特别地，涉及一种用于旋转机械的监测装置。【背景技术】
[0002]航空发动机试车台、火力发电厂、水力发电厂(站)及大型钢铁厂自备电厂都装有大型旋转机械设备，例如:蒸汽轮机、水轮机、发电机和大型鼓风机设备等，它们不仅价值昂贵，同时是企业生产中的关键设备。运行中，上述设备一旦出现故障，轻则直接影响整个电网的稳定，重则损坏机组，造成重大事故，经济损失严重，因此，行业亟需一种能在机组运行时在线监测系统运行状况的保护装置，以在发现机组出现一些运行参数轻微不正常的情况下，及时发出报警信号提示操作人员，参数出现危险状态时能自动停止机组的运行。
[0003]现有的保护装置由模拟电路组成，一套保护装置由多个保护组件组成，保护装置包含轴振动、壳振动、轴摆度、轴位移、壳体膨胀和转速测量等保护功能，每种参数均采用一块组件电路板完成两路信号的测量与保护(转速组件只测量一路信号)，功能单一，各参数间的组件板不能相互兼容替换，以下仅以轴振动、轴位移和转速组件介绍一下模拟电路的测量原理。
[0004]参照图1，现有的位移测量组件的工作原理为:两路位移传感器信号经分压缓冲后，经电压调零电路检测出当前位移量与零点位置的差值，实现信号归一化，由电压放大器将差值电压放大，数字电压表用数显的方式显示被测量的位移值，同时将测量值转换为l-5V/4-20mA的标准信号输出给计算机或记录仪等设备，报警判断电路判别测量值是否越限，若测量值越限，则发出报警/危险控制信号。
[0005]一套保护装置中往往需要多块振动测量组件，参照图2，现有的振动测量组件的工作原理为:振动传感器的信号经分压缓冲之后，先进行电压放大，将信号放大到幅值，在经过峰峰值检波电路获取信号的最大振幅，由数字电压表显示测量值，同时将测量值转换为l-5V/4-20mA的标准信号输出给计算机或记录仪等设备，报警判断电路判别测量值是否越限，若测量值越限，则发出报警/危险控制信号。
[0006]由于机组只有一根主轴，所以转速测量只设一个组件，参照图3，现有的转速测量组件的工作原理为:传感器检测的转速信号经分压、缓冲，再进行整形放大，使信号变为矩形脉冲信号，经过锁相倍频和F/V转换成直流电压信号，由数字电压表显示测量值，同时将测量值转换为l-5V/4-20mA的标准信号输出给计算机或记录仪等设备，报警判断电路判别测量值是否越限，若测量值越限，则发出报警/危险控制信号。
[0007]由于现有技术采用模拟电路，而模拟电路存在一些固有弊端，如:因器件参数随时间及温度产生的变化而变化，引起测量参数和保护参数整定值漂移的问题，影响测量精度和保护精度；显示方式只能为指针表指示或数字显示的两种之一；位移测量板的零点出厂后不能变更，现场安装传感器时需高精度找正对零，实际操作十分麻烦；转速测量存在漂移的问题，测量精度偏低，与实际要求相比很不理想；一套装置中各电路板规格太多，不能互换通用，人员去现场调试/排故必须多带配件，调整系统测量参数需要靠更换元器件来解决，操作起来比较复杂；仪器生产过程中因电路较为复杂，调试工作较为繁琐，工作量较大，对调试人员的技术水平和经验要求高。
实用新型内容
[0008]本实用新型目的在于提供一种用于旋转机械的监测装置，以解决现有的保护装置的元器件构成复杂、调试难度大、检测精度易受漂移影响的技术问题。
[0009]为实现上述目的，本实用新型采用的技术方案如下:
[0010]一种用于旋转机械的监测装置，包括监测主机，监测主机分别连接有轴振动检测电路、轴位移检测电路和转速测量电路；
[0011 ] 轴振动检测电路，用于接收轴振动检测信号并将轴振动检测信号经模数转换,生成第一数字信号输出给监测主机；
[0012]轴位移检测电路，用于接收轴位移检测信号并将轴位移检测信号经模数转换，生成第二数字信号输出给监测主机；
[0013]转速测量电路，用于接收旋转轴的转速检测信号并将转速检测信号转换为第三数字信号输出给监测主机。
[0014]进一步地，监测主机的输出端连接有报警驱动电路，报警驱动电路根据监测主机接收的数字信号生成报警指令。
[0015]进一步地，轴振动检测电路和轴位移检测电路共用模数转换电路，轴振动检测电路包括依次连接的滤波电路、峰峰值检波电路和放大限幅电路，轴位移检测电路包括用于对接收的轴位移检测信号分压处理的分压电路，放大限幅电路和分压电路经多路选择器连接至模数转换电路。
[0016]进一步地，轴振动检测电路和轴位移检测电路为多组，用于检测旋转轴不同位置的位移和振动，多组轴振动检测电路和轴位移检测电路经多路选择器共用模数转换电路。
[0017]进一步地，模数转换电路包括依次连接的反相器、A/D转换器及第一光电隔离器，A/D转换器经第一光电隔离器连接至监测主机。
[0018]进一步地，转速测量电路包括用于对转速检测信号进行脉冲整形以转换生成第三数字信号的脉冲整形电路，脉冲整形电路经第二光电隔离器连接至监测主机。
[0019]进一步地，监测主机经输入输出端口连接有人机交互单元。
[0020]进一步地，人机交互单元为触控屏。
[0021]进一步地，监测主机为单片机，单片机设有用于与上位机进行通信连接的通信端□。
[0022]进一步地，监测主机、轴振动检测电路、轴位移检测电路和转速测量电路集成在同一电路板上，电路板设于壳体内。
[0023]本实用新型具有以下有益效果:
[0024]本实用新型用于旋转机械的监测装置，通过将检测的轴振动检测信号、轴位移检测信号和转速检测信号分别转换为数字信号传递给监测主机，简化了模拟电路结构，并减少了模拟器件数量，克服了模拟电路导致的漂移影响，提高了系统的检测精度和稳定度。
[0025]除了上面所描述的目的、特征和优点之外，本实用新型还有其它的目的、特征和优点。下面将参照图，对本实用新型作进一步详细的说明。【专利附图】
【附图说明】
[0026]构成本申请的一部分的附图用来提供对本实用新型的进一步理解，本实用新型的示意性实施例及其说明用于解释本实用新型，并不构成对本实用新型的不当限定。在附图中:
[0027]图1是现有技术中模拟电路位移测量组件的原理示意图；
[0028]图2是现有技术中模拟电路振动测量组件的原理示意图；
[0029]图3是现有技术中模拟电路转速测量组件的原理示意图；
[0030]图4是本实用新型用于旋转机械的监测装置的原理示意图；以及
[0031]图5是本实用新型优选实施例用于旋转机械的监测装置的原理示意图。
[0032]附图标记说明:
[0033]10、监测主机；20、轴振动检测电路；30、轴位移检测电路；40、转速测量电路；50、报警驱动电路；21、滤波电路；22、峰峰值检波电路；23、放大限幅电路；31、分压电路；41、脉冲整形电路；42、第二光电隔离器；60、多路选择器；61、第三光电隔离器；71、反相器；72、A/D转换器；73、第一光电隔离器；80、人机交互单元；90、通信端口。
【具体实施方式】
[0034]以下结合附图对本实用新型的实施例进行详细说明，但是本实用新型可以由权利要求限定和覆盖的多种不同方式实施。
[0035]参照图4，本实用新型的优选实施例提供了一种用于旋转机械的监测装置，包括监测主机10，监测主机10分别连接有轴振动检测电路20、轴位移检测电路30和转速测量电路40。其中:
[0036]轴振动检测电路20，用于接收轴振动检测信号并将轴振动检测信号经模数转换，生成第一数字信号输出给监测主机10 ；
[0037]轴位移检测电路30，用于接收轴位移检测信号并将轴位移检测信号经模数转换，生成第二数字信号输出给监测主机10 ；
[0038]转速测量电路40，用于接收旋转轴的转速检测信号并将转速检测信号转换为第三数字信号输出给监测主机10。
[0039]本实施例通过将检测的轴振动检测信号、轴位移检测信号和转速检测信号分别转换为数字信号传递给监测主机10，简化了模拟电路结构，并减少了模拟器件数量，且监测主机采用数字式存储、数字式控制方式，克服了模拟电路导致的漂移影响，提高了系统的检测精度和稳定度。
[0040]本实施例中，监测主机10选用单片机，如采用美国ATMEL公司生产的ATMAGE64，该芯片具有运算速度快，存储容量大，外围端口资源丰富，器件体积小等优点。参照图5，本实施例中，轴振动检测电路20和轴位移检测电路30共用模数转换电路。其中，轴振动检测电路20包括依次连接的滤波电路21、峰峰值检波电路22和放大限幅电路23，轴位移检测电路30包括用于对接收的轴位移检测信号分压处理的分压电路31，放大限幅电路23和分压电路31经多路选择器60连接至模数转换电路。本实施例中，模数转换电路包括依次连接的反相器71、A/D转换器72及第一光电隔离器73，A/D转换器72经第一光电隔离器73连接至监测主机10。在实际检测过程中，轴振动检测电路20包括:滤波电路21、峰峰值检波电路22、放大限幅电路23、多路选择器60、反相器71、A/D转换器72及第一光电隔离器73 ;轴振动检测电路20的输入信号由前板电路导入，前板电路导入轴振动传感器检测的轴振动检测信号，轴振动检测电路20将轴振动检测信号转换成第一数字信号输出给监测主机10 ；轴位移检测电路30包括:分压电路31、多路选择器60、反相器71、A/D转换器72及第一光电隔离器73 ;轴位移检测电路30的输入信号由前板电路导入，前板电路导入轴位移传感器检测的轴位移信号，轴位移检测电路30将轴位移检测信号转换成第二数字信号输出给监测主机10。转速测量电路40包括用于对转速检测信号进行脉冲整形以转换生成第三数字信号的脉冲整形电路41，脉冲整形电路41经第二光电隔离器42连接至监测主机10，转速检测信号由前板电路导入至脉冲整形电路41，脉冲整形电路41将转速检测信号转换后经第二光电隔离器42输出给监测主机10。
[0041]优选地，监测主机10的输出端连接有报警驱动电路50，报警驱动电路50根据监测主机10接收的数字信号生成报警指令，监测主机10通过获得数字信号，判断监测的轴位移、轴振动或者转速是否异常，从而实现对旋转机械设备的自动智能监控，在发现异常状态下发出报警信号提示操作人员，并可经保护装置自动停止机组的运行，避免运行过程中的异常导致机组损坏，实现了预防监测和提前保护。
[0042]优选地，为了减小整个装置的体积，增强模块的互换性，监测主机10、轴振动检测电路20、轴位移检测电路30和转速测量电路40集成在同一电路板上，该电路板即为内部的检测电路板，检测电路板设于壳体内，壳体的面板上设有前板电路，用于将检测的模拟检测信号导入内部的检测电路板上。
[0043]优选地，本实施例中，为了增强监测主机10的人机交互功能，便于输出参数信息或者输入操作人员的控制指令，监测主机10经输入输出端口连接有人机交互单元80，人机交互单元80可为液晶显示屏和输入键盘，优选地，人机交互单元80为触控屏。为了方便将监测主机10监测的参数信息上传给上位机，以供数据分析和后续应用，优选地，监测主机10设有用于与上位机进行通信连接的通信端口 90，该通信端口 90可为有线通信端口，如RS232接口，亦可采用无线通信端口，如采用GPRS模块，从而增强监测主机10与上位机之间的通讯功能，为系统的远程监测和控制提供基础。
[0044]优选地，轴振动检测电路20和轴位移检测电路30为多组，分别用于检测旋转轴不同位置的位移和振动，以提高系统的检测精度。多组轴振动检测电路20和轴位移检测电路30经多路选择器60共用模数转换电路，其中，多路选择器60经第三光电隔离器61连接至监测主机10，受监测主机10的控制指令来选通，以控制多路的轴振动检测电路20和轴位移检测电路30共用模数转换电路。
[0045]以上所述仅为本实用新型的优选实施例而已，并不用于限制本实用新型，对于本领域的技术人员来说，本实用新型可以有各种更改和变化。凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。
【权利要求】
1.一种用于旋转机械的监测装置，其特征在于，包括监测主机(10)，所述监测主机(10)分别连接有轴振动检测电路(20)、轴位移检测电路(30)和转速测量电路(40)； 所述轴振动检测电路(20)，用于接收轴振动检测信号并将所述轴振动检测信号经模数转换，生成第一数字信号输出给所述监测主机(10)； 所述轴位移检测电路(30)，用于接收轴位移检测信号并将所述轴位移检测信号经模数转换，生成第二数字信号输出给所述监测主机(10)； 所述转速测量电路(40)，用于接收旋转轴的转速检测信号并将所述转速检测信号转换为第三数字信号输出给所述监测主机(10)。
2.根据权利要求1所述的用于旋转机械的监测装置，其特征在于， 所述监测主机(10)的输出端 连接有报警驱动电路(50)，所述报警驱动电路(50)根据所述监测主机(10)接收的数字信号生成报警指令。
3.根据权利要求1所述的用于旋转机械的监测装置，其特征在于， 所述轴振动检测电路(20)和所述轴位移检测电路(30)共用模数转换电路，所述轴振动检测电路(20)包括依次连接的滤波电路(21)、峰峰值检波电路(22)和放大限幅电路(23)，所述轴位移检测电路(30)包括用于对接收的所述轴位移检测信号分压处理的分压电路(31)，所述放大限幅电路(23)和所述分压电路(31)经多路选择器(60)连接至所述模数转换电路。
4.根据权利要求3所述的用于旋转机械的监测装置，其特征在于， 所述轴振动检测电路(20)和所述轴位移检测电路(30)为多组，用于检测旋转轴不同位置的位移和振动，多组所述轴振动检测电路(20)和所述轴位移检测电路(30)经所述多路选择器(60)共用所述模数转换电路。
5.根据权利要求4所述的用于旋转机械的监测装置，其特征在于， 所述模数转换电路包括依次连接的反相器(71)、A/D转换器(72)及第一光电隔离器(73)，所述A/D转换器(72)经所述第一光电隔离器(73)连接至所述监测主机(10)。
6.根据权利要求1所述的用于旋转机械的监测装置，其特征在于， 所述转速测量电路(40)包括用于对所述转速检测信号进行脉冲整形以转换生成所述第三数字信号的脉冲整形电路(41)，所述脉冲整形电路(41)经第二光电隔离器(42)连接至所述监测主机(10)。
7.根据权利要求1至6任一项所述的用于旋转机械的监测装置，其特征在于， 所述监测主机(10)经输入输出端口连接有人机交互单元(80)。
8.根据权利要求7所述的用于旋转机械的监测装置，其特征在于， 所述人机交互单元(80)为触控屏。
9.根据权利要求7所述的用于旋转机械的监测装置，其特征在于， 所述监测主机(10)为单片机，所述单片机设有用于与上位机进行通信连接的通信端口(90)。
10.根据权利要求1所述的用于旋转机械的监测装置，其特征在于， 所述监测主机(10)、轴振动检测电路(20)、轴位移检测电路(30)和转速测量电路(40)集成在同一电路板上，所述电路板设于壳体内。
【文档编号】G01D21/02GK203824579SQ201420135102
【公开日】2014年9月10日 申请日期:2014年3月24日 优先权日:2014年3月24日
【发明者】张克坚, 丁毅, 罗忠, 黄季妮, 万晖, 徐蕾璐 申请人:中国航空动力机械研究所