专利名称：八路巡检式空压机安全监控仪的制作方法
技术领域：
本实用新型是为20m3／min及以上空气压缩机设计的八种安全参数集中监测和保护装置。
目前我国生产和使用的大型空气压缩机，如矿用4L、5L系列等都没有集中监控装置，有些仪表和保护安装在设备各部位，象水银温度计、电接点压力表等，信号采集方式落后，使用起来即不方便又不可靠，甚至发生恶性事故。
为了克服现有产品的不足，保障设备安全运转，根据有关规程要求，研制出一种新型的空压机集中监控仪，它可以在设备正常运转情况下，随时遥测空压机的工作状态，当发生各种温度和压力超限等故障时可自动停机并声光告警。
本实用新型的工作原理如图1－2所示由PN结PN1－3构成的低温传感器由R1－3恒流供电，分别检测冷却水温、润滑油温和风包温度，集成四运放IC1和IC2有三个电路接成反相放大器，把传感器产生的－2.2mv／℃的检测信号，转换为10mv／℃的模拟信号送至IC7，另三个电路接成比较器，输出数字信号送至IC8。其中电位器W1－3和W4－6用来调零和调整增益，W7－9分别设定温度保护动作值。
由铂热电阻Pt构成的高温传感器和电阻R23 26组成电桥，用以检测排气温度，四运放IC3中的一个接成电压跟随器，向桥路恒压供电另两个接成差动放大和反相放大器，把10mv／℃的模拟信号送至IC7其中W10用以调零，W11调整增益。最后一个运放接成比较器，输出数字信号至IC8，由W12设定保护动作值。
一、二级风压、冷却水及润滑油压均采用固态压阻式(或合金薄膜型)压力传感器检测，四运放IC4用两个电路接成差动放大器分别处理一、二级风压的检测信号，将每KPa 10mv的信号送至IC7，另外两个电路接成比较器，它们的输出送至IC8。四运放IC5用一个电路接成差动放大器，将每KPa 10mv的冷却水压检测信号送至IC7，用两个电路接成窗口比较器，输出数字信号至IC8，其压力保护的上、下限分别由W23和W24设定。润滑油压的检测和保护由四运放IC6完成其电路接法与IC5相同。
IC7和IC8是两个单八路(也可用一个双八路)模拟开关。IC7的作用是把各放大器送来的模拟信号选通后送至31／2位双积分A／D转换器IC19。IC19与外围元件及三只LED数码管组成了两位半(若用三只数码管可接成三位半)数字电压表。它所显示的温度最大值为199℃，压力最大值为1.99MPa。
IC8的作用是把各比较器送来的数字信号选通后送至四运放IC14 IC14中两个比较电路的特殊接法具有记忆功能在正常情况下，第一个比较器输出高电平(做为报警信号)，通过D11接至IC11的2号端第二个比较器输出低电平，不能使LED4和BG1工作。当有故障时，在超限信号触发下，两个比较器同时翻转，并能保持住，使故障指示灯LED4点亮，三极管BG1导通，由继电器J执行跳闸和发出音响信号(音响电路可任意设置，图中未画出)。N2是恢复按钮。
模拟开关IC7与IC8的同步和选通作用靠一组三位二进制数码进行，它是由一可控振荡器IC11通过双四位二进制同步加计数器IC10产生的。IC11为四双输入端施密特与非门，其中第一个门与R65、R66和C11构成方波发生器，通过R65调整巡检周期。正常情况下，由IC14送来的报警信号为高电平，第二个门的状态受1号端的控制。平时1端与第三个门的13号输入端通过R64接正电源，故3端输出为0，第四个门的4端输出为1，第一个门起振，产生方波通过第三个门的11端输出，给计数器计数。当按下定点按钮N1时、1端和13端接地3端变为高电平，4端转为0，第一个门停振，10端为1，由D12的单向导电性使C10上的高电平只能通过R67放电，构成延时。这时按钮即使松开，3端变为0，但5、6端仍为1。因此，11端的输出取决于13端，每按一次按钮，13端变换一次电平，从而计数器由手动计数，R63、C9构成防抖动电路。通过改变R67和C10的参数可以调整延时的长短，延时的目地，是为了无需用手一直按着按钮来短期监视某一通道，而又不会长期锁住，使仪器不巡检。当报警信号为低电平时，说明该检测通道发生超限故障，这时3端恒为1，方波发生器被锁住，此时手动巡检仍起作用，但若不按按钮N1，模拟显示则一直锁定在该通道上。通道指示是由BCD－十进制译码器IC9控制两个四运放IC12－13驱动8只发光管LED01－80来完成的。
本实用新型由单相变压器B、整流、滤波和集成稳压电路IC15－17等提供直流电源。其中运算放大器和A／D转换器采用±5V双电源，CMOS集成电路采用＋5V单电源，继电器J采用＋24V电源。压力传感器CY1－4的电源经稳压后，分别由三极管恒流源BG2－5供给，R82－85为反馈电阻。在公共偏置电路中，电位器W27用以调整恒流大小，发光管LED5用做电源指示灯，在正常工作时发绿光。
当BG2－5中有的集电极开路时，由于该管反馈电阻上的压降变小，使基极电流剧增，将在上偏置电阻R81上产生较大压降，这时LED5熄灭，说明压力传感器电源出现开路故障。而当温度传感器PN1－3开路时，LED1－3显示－1，短路时显示1并自动报警和引起保护动作。
本实用新型的主要设计指标为监测内容及保护指标风包温度120℃；冷却水温40℃；润滑油温70℃；排气温度160℃；二级风压800KPa；润滑油压低限10KPa高限30KPa；一级风压250KPa；冷却水压低限7KPa、高限200KPa。
监控方式各项安全参数在空压机正常工作时巡回显示，自动巡检周期30±5秒，人工定点延时10±2秒；被监控指标中任一项超限时能定点显示，并实现声光报警和自动关机。
监控精度温度标定的系统非线性误差应≤±2℃；压力标定的系统非线性误差应≤2KPa。
实施例本实用新型的实施产品由传感器和监控仪两部分组成。温度和压力传感器全部采用密封型结构和恒流供电，能够远距离传输和在各种恶劣条件下工作，监控仪可安置在条件较好的工作间。由于线路简单可靠，机内除变压器、继电器和面板上的操作、显示器件外，其它全部装在一块印制电路插件板上，可以采用单台或多台组合的结构制成各种实用机型。
本实用新型具有保护齐全，功能完善、成本较低和按装方便的特点，不需对设备结构做任何改动即可投入运行，特别适合于我国目前煤矿生产的状况。
图1检测和控制电路图2电源和显示电路
权利要求1.一种大型空气压缩机的安全监测、保护装置，它主要由温度传感器PN1-3、Pt和压力传感器CY1-4，信号处理和数字显示电路IC1-6、IC18-19，通道和故障指示电路IC9、IC12-14及驱动执行电路BG1、J等组成，其特征在于由可控振荡器IC11、计数电路IC10和模拟开关IC7-8及译码电路IC9组成的巡回检测环节，可用一套数字显示器件LED1-3和通道指示灯LED01-08分别对八个模拟量进行自动分时显示和人为定点显示，当任一模拟量超限时，能自动锁定模拟显示和通道显示，并发出声光警报及跳闸信号；由BG2-5、LED5、W27和R81-85组成的传感器恒流源，具有电路自检功能，当任一输出开路时，电源灯LED5即熄灭指出故障。
2.按权利要求1所述的监控仪，其特征是传感器可以用PN结测低温，用铂热电阻测高温，用固态压阻式或合金薄模型传感器测量各种气体和液体的压力各温度和压力参数的保护值可分别设置，并能双限保护；也可换用其它类型的传感器以监测和保护其它参数或其它设备，而不影响巡检性能。
3.按权利要求1所述的监控装置，其特征是IC10可以采用四位或双四位二进制同步加计数器，IC7－8可以采用两个单八路或一个双八路模拟开关，IC11可以采用四双输入端施密特与非门等CMOS集成块组成巡检电路，IC9可以采用BCD－－十进制译码器，控制两个四运放驱动8只发光管显示通道的开关；IC19可以采用31／2位双积分A／D转换器，它与LED数码管可组成两位半或三位半的数显电路。
专利摘要本实用新型属于大型空气压缩机的安全监测、保护装置。它采用高精度温度和压力传感器对设备运行中的水温、油温、风包和排气温度、冷却水和润滑油压(有双限保护)八种安全参数集中进行自动巡回检测、模拟数字显示和通道开关指示，对十项保护指标实行定量控制。当发生超限或低限故障时，能自动停机并声光报警，同时锁定模拟显示器和相应的通道指示灯。监控仪具有定点显示，手动恢复和电路自检功能，不需改动设备结构即可投入运行，能在遥测，遥控条件下保障设备安全，特别适用干我国目前煤矿生产的状况。
文档编号F04B49/10GK2122246SQ91233238
公开日1992年11月18日 申请日期1991年12月27日 优先权日1991年12月27日
发明者张景辉 申请人:张景辉