一种应用于水轮发电机组的多源分布采集装置的制作方法

本实用新型涉及水轮发电机组领域，具体涉及一种应用于水轮发电机组的多源分布采集装置。

背景技术：

混流式、轴流式、贯流式、冲击式水轮发电机组和抽水蓄能机组在新装完成时需要通过数十项测试合格方可投入使用，机组经过多年运行后，随着机组部件的磨损、老化、长期受外力不平衡等，机组的运行状态较最初投运时一般会有所恶化。因此，不论是新机组还是运行一段时间的机组，掌握机组的运行规律，依照相关标准评价机组的运行状态，划分机组的振动区域，优化机组的运行状态，延长机组的使用寿命都很有意义。对于轴流转桨式和贯流转桨式机组，还需修正其协联曲线，提高机组的运行效率。

技术实现要素：

针对现有技术中的上述不足，本实用新型提供的一种应用于水轮发电机组的多源分布采集装置解决了水电机组运行状态采集困难的问题。

为了达到上述发明目的，本实用新型采用的技术方案为：一种应用于水轮发电机组的多源分布采集装置，包括通过光纤中继器和中继cpu连接的前端分布式数据采集设备和后端总线式数据收录设备，所述前端分布式数据采集设备、光纤中继器、中继cpu和后端总线式数据收录设备依次连接，所述前端分布式数据采集设备包括电性连接的传感器和采集卡，所述传感器安装在水轮发电机组上，所述传感器包括a类传感器、b类传感器和c类传感器，所述采集卡包括a类采集卡、b类采集卡和c类采集卡，所述a类传感器与a类采集卡电性连接，所述b类传感器和b类采集卡电性连接，所述c类传感器和c类采集卡电性连接，所述a类采集卡、b类采集卡和c类采集卡均与光纤中继器电性连接，所述a类采集卡内设有a类信号调理器，所述b类采集卡内设有b类信号调理器，所述c类采集卡内设有c类信号调理器，所述a类传感器、b类传感器、c类传感器、a类采集卡、b类采集卡、c类采集卡、光纤中继器和中继cpu均通过独立调理电源连接市电，所述后端总线式数据收录设备包括总采集工程师站，所述总采集工程师站与中继cpu电性连接，所述总采集工程师站直接连接市电。

进一步地：所述独立调理电源包括变压器tr1、全桥整流电路br1、三端稳压集成芯片u1、三端稳压集成芯片u2、极性电容c1、电容c2和电容c3，所述三端稳压集成芯片u1的型号为lm7824，所述三端稳压集成芯片u2的型号为lm7812，所述变压器tr1的1端和2端连接220v市电，所述变压器tr1的3端与全桥整流电路br1的1端连接，所述变压器tr1的4端与全桥整流电路br1的3端连接，所述全桥整流电路br1的2端、极性电容c1的负极、三端稳压集成芯片u1的2端、电容c2的一端、三端稳压集成芯片u2的2端和电容c3的一端均连接到地，所述全桥整流电路br1的4端分别与极性电容c1的正极和三端稳压集成芯片u1的1端连接，所述三端稳压集成芯片u1的3端分别与电容c2的另一端、三端稳压集成芯片u2的1端连接并输出24v电压，所述三端稳压集成芯片u2的3端与电容c3的另一端连接并输出12v电压。

采用上述进一步方案的有益效果为：通过独立调理电源可实现多路输出，强大的适用性和兼容性可应对多种不同类型的传感器及外置设备。

进一步地：所述a类信号调理器、b类信号调理器和c类信号调理器结构相同，均包括二极管d1、二极管d2、电阻r1、电阻r2、电阻r3、电阻r4、电容c4、接地电容c5和放大器u3，所述二极管d1的正极与-12v电源连接，所述二极管d2的负极与+12v电压连接，所述二极管d1的负极、二极管d2的正极、电阻r1的一端、电阻r2的一端和电容c4的一端连接，所述电阻r1的另一端连接传感器，所述电阻r2的另一端分别与接地电容c5和放大器u3的3端连接，所述电容c4的另一端分别与放大器u3的1端和电阻r4的一端连接并输出调理信号，所述放大器u3的2端与电阻r3的一端连接，所述电阻r3的另一端和电阻r4的另一端均连接到地，所述放大器u3的4端连接+12v电源，所述放大器u3的5端连接-12v电源。

进一步地：所述放大器u3的型号为tl084acd。

进一步地：所述a类传感器包括低频振动传感器，所述b类传感器包括电涡流传感器，所述c类传感器包括压力传感器。

采用上述进一步方案的有益效果为：对不同类型的传感器发出的电流信号和电压信号进行信号调理，减少后续数据整理压力，保障信号真实有效，信噪比极高。

进一步地：所述后端总线式数据收录设备为计算机。

进一步地：所述传感器通过rvvp高强度屏蔽电缆或光纤与采集卡连接。

进一步地：所述采集卡通过加装光纤中继器的屏蔽电缆或加装光纤中继器的光纤与中继cpu连接。

进一步地：所述中继cpu的型号为crio-9057。

进一步地：所述光纤中继器的型号为ecs8503。

采用上述进一步方案的有益效果为：各路信号经过采集卡汇总后传输至中继cpu，所有信号可采用准同步方式进行统一采集，也可根据实际需求进行分步分频段采集。

本实用新型的有益效果为：本实用新型中的前端分布式数据采集设备内含多个高精度针对型数据采集卡，用于对不同类型信号进行针对性采集并第一时间展开前端处理。后端总线式数据收录设备采用现场总线收录模式，对前端采集到的信号进行收录，并根据实际需要进行二次分类和收纳进入数据库，方便后续的数据提炼和数据分析。本实用新型具备高抗电磁干扰能力，具备低功耗、多重精度(12-24位)、省电、可靠的优点，可广泛应用于混流式、轴流式、贯流式、冲击式水轮发电机组和抽水蓄能机组的稳定性、电气特性和能量特性研究，也可扩展应用于各类泵站机组。

附图说明

图1为本实用新型结构框图；

图2为本实用新型中独立调理电源的电路图；

图3为本实用新型中信号调理器的电路图。

具体实施方式

下面对本实用新型的具体实施方式进行描述，以便于本技术领域的技术人员理解本实用新型，但应该清楚，本实用新型不限于具体实施方式的范围，对本技术领域的普通技术人员来讲，只要各种变化在所附的权利要求限定和确定的本实用新型的精神和范围内，这些变化是显而易见的，一切利用本实用新型构思的发明创造均在保护之列。

如图1所示，一种应用于水轮发电机组的多源分布采集装置，包括通过光纤中继器和中继cpu连接的前端分布式数据采集设备和后端总线式数据收录设备，所述前端分布式数据采集设备、光纤中继器、中继cpu和后端总线式数据收录设备依次连接，所述前端分布式数据采集设备包括电性连接的传感器和采集卡，所述传感器安装在水轮发电机组上，所述传感器包括a类传感器、b类传感器和c类传感器，所述采集卡包括a类采集卡、b类采集卡和c类采集卡，所述a类传感器与a类采集卡电性连接，所述b类传感器和b类采集卡电性连接，所述c类传感器和c类采集卡电性连接，所述a类采集卡、b类采集卡和c类采集卡均与光纤中继器电性连接，所述a类采集卡内设有a类信号调理器，所述b类采集卡内设有b类信号调理器，所述c类采集卡内设有c类信号调理器，所述a类传感器、b类传感器、c类传感器、a类采集卡、b类采集卡、c类采集卡、光纤中继器和中继cpu均通过独立调理电源连接市电，所述后端总线式数据收录设备包括总采集工程师站，所述总采集工程师站与中继cpu电性连接，所述总采集工程师站直接连接市电。

如图2所示，独立调理电源包括变压器tr1、全桥整流电路br1、三端稳压集成芯片u1、三端稳压集成芯片u2、极性电容c1、电容c2和电容c3，所述三端稳压集成芯片u1的型号为lm7824，所述三端稳压集成芯片u2的型号为lm7812，所述变压器tr1的1端和2端连接220v市电，所述变压器tr1的3端与全桥整流电路br1的1端连接，所述变压器tr1的4端与全桥整流电路br1的3端连接，所述全桥整流电路br1的2端、极性电容c1的负极、三端稳压集成芯片u1的2端、电容c2的一端、三端稳压集成芯片u2的2端和电容c3的一端均连接到地，所述全桥整流电路br1的4端分别与极性电容c1的正极和三端稳压集成芯片u1的1端连接，所述三端稳压集成芯片u1的3端分别与电容c2的另一端、三端稳压集成芯片u2的1端连接并输出24v电压，所述三端稳压集成芯片u2的3端与电容c3的另一端连接并输出12v电压。

给传感器和采集卡供电的独立调理电源，100～240vac输入，12v/24vdc多路输出，50/60hz通用，强大的适用性和兼容性可应对多种不同类型的传感器及外置设备。

如图3所示，a类信号调理器、b类信号调理器和c类信号调理器结构相同，均包括二极管d1、二极管d2、电阻r1、电阻r2、电阻r3、电阻r4、电容c4、接地电容c5和放大器u3，所述二极管d1的正极与-12v电源连接，所述二极管d2的负极与+12v电压连接，所述二极管d1的负极、二极管d2的正极、电阻r1的一端、电阻r2的一端和电容c4的一端连接，所述电阻r1的另一端连接传感器，所述电阻r2的另一端分别与接地电容c5和放大器u3的3端连接，所述电容c4的另一端分别与放大器u3的1端和电阻r4的一端连接并输出调理信号，所述放大器u3的2端与电阻r3的一端连接，所述电阻r3的另一端和电阻r4的另一端均连接到地，所述放大器u3的4端连接+12v电源，所述放大器u3的5端连接-12v电源。放大器u3的型号为tl084acd。

针对性的接收不同类型的传感器发出的4～20ma电流信号和-10～10v电压信号，带有针对不同信号的信号调理机制，减少后续数据整理压力，全部信号经中继cpu整理后传输至后端总线式数据收录设备。

在本实用新型一个实施例中，所述a类传感器包括低频振动传感器，所述低频振动传感器为dp型位移振动传感器，型号为dps-0.5-8-h，2-10v输出；或者dp型速度振动传感器，型号为dpv-0.5-400-v，2-10v输出，所述b类传感器包括电涡流传感器，该电涡流传感器为一体化摆度电涡流传感器，型号为trin01-11-09-03-095-01-50-00，4-20ma输出，所述c类传感器包括压力传感器，该压力传感器为mpm480压力变送器，4-20ma输出。

在本实用新型一个实施例中，后端总线式数据收录设备为计算机。

在本实用新型一个实施例中，传感器通过rvvp高强度屏蔽电缆或光纤与采集卡连接。

在本实用新型一个实施例中，采集卡通过加装光纤中继器的屏蔽电缆或加装光纤中继器的光纤与中继cpu连接。中继cpu的型号为ni公司生产的compactrio系列下属crio-9057，8插槽，1.33ghz双核。光纤中继器的型号为ecs8503。

中继cpu通过网线、串口等多种模式，配合tcp/ip、iec101、iec102、iec103、iec104、cdt、udp、modbus等多种通讯协议与后端总线式数据收录设备相连，采集完成后，数据可暂存于中继cpu、磁盘阵列或直接发送并储存到后端总采集工程师站上。

多个针对型数据采集卡(分别具有模拟量输入、模拟量输出、数字量输入、数字量输出、计数等功能)，所有通道总的最高采样频率为100～250khz，分辨率根据实际采集需求可在12～24位范围内多档位自主调配，误差<0.015％，单通道输入阻抗10mω，供电电压范围9v～25v，整体功耗极低，工作环境温度0～55℃，工作相对湿度10～90％无凝结。采集卡通过网线或光纤与中继cpu相连，采集数据可暂存于中继cpu、磁盘阵列或直接发送并储存到后端总线式数据收录设备的总采集工程师站上。

后端总采集工程师站专用分析软件具备实时监测采集信号功能，并能按时间段进行信号峰峰值计算、信号频率成分分析、机组大轴旋转状态分析、机组失重角分析、机组运行状态评估等一系列功能，同时可按需进行多种格式的数据存储，方便数据二次调用和后续分析。