一种不间断电源系统风扇性能检测装置及方法与流程

[0001]
本发明属于核电站电气维修技术领域，具体涉及一种不间断电源系统风扇性能检测装置及方法。


背景技术：

[0002]
核电厂的不间断电源系统承担着重要功能，在交流电源停电的情况下，不间断地向负荷提供可靠供电电源。散热风扇作为不间断电源系统的重要组成部分，若其发生故障将直接影响不间断电源的可靠性，从而影响核电厂系统的安全性。风扇性能检测集中于对扇叶的外观检测、转动声音检测、风扇电机直流电阻及绝缘电阻测量及转速检测。
[0003]
现有对不间断电源系统的散热风扇的性能检测技术，主要对散热风扇进行目视检查、手动盘转扇叶人工听辨异音等传统方法，这种检测方法过多依赖检测人员技术经验，主观性大、随机性高、性能评判标准不统一且未形成定量评价结论。另一方面，不间断电源运行期间设备噪音较大，若风扇转动发生卡涩异音，不易察觉。只有当风扇彻底损坏系统才会发出报警信号。
[0004]
因此，有必要开发一种便捷可靠的不间断电源系统的散热风扇性能检测装置，能够对风扇进行系统检测，同时能够提前发现风扇出现的卡涩或者异音等异常情况，并避免因人为因素及不确定性造成的判断失误。


技术实现要素：

[0005]
本发明的目的在于提供一种不间断电源系统风扇性能检测装置及方法。该风扇性能检测装置结构简单、操作方便，能够更加准确、安全地对风扇进行检测，降低人为因素及不确定性造成的判断失误，确保核电机组燃料运行周期不间断电源的可靠性。
[0006]
实现本发明目的的技术方案：一种不间断电源系统风扇性能检测装置，所述风扇性能检测装置包括电气控制模块、检测装置箱体、第一风扇安装模块和第二风扇安装模块，第一风扇安装模块设置于检测装置箱体上相对的第一侧面和第二侧面上，第二风扇安装模块设置于检测装置箱体的顶面，电气控制模块设置于检测装置箱体的第三侧面。
[0007]
所述电气控制模块包括电源插座模块、电源转换模块、风扇电源线/控制线转接模块、风扇启停控制模块和风扇转速检测模块；风扇电源线/控制线转接模块分别与第一风扇安装模块和第二风扇安装模块连接；电源插座模块的第一输出端与电源转换模块的输入端连接；电源转换模块的输出端与风扇转速检测模块的第一输入端连接；电源插座模块的第二输出端与风扇启停控制模块的输入端连接；风扇启停控制模块的输出端与风扇电源线/控制线转接模块的电源线输入端连接；风扇转速检测模块的第二输入端与风扇电源线/控制线转接模块的控制线输出端连接。
[0008]
所述第一风扇安装模块包括第一风扇、第一风扇安装卡槽，第一风扇安装卡槽设置于检测装置箱体的第一侧面，第一风扇与第一风扇安装卡槽配合连接固定于检测装置箱体上。
[0009]
所述第一风扇上设置有电源线及与电源线的自由端连接的风扇电源线插头、控制线及与控制线的自由端连接的风扇控制线插头。
[0010]
所述第一风扇安装模块还包括第一风扇通风孔，第一风扇通风孔设置于检测装置箱体的与第一风扇安装卡槽对立的第二侧面。
[0011]
所述第二风扇安装模块包括第二风扇，第二风扇保护罩、第二风扇安装螺丝孔和第二风扇保护罩安装螺丝孔，第二风扇安装螺丝孔和第二风扇保护罩安装螺丝孔分别设置于检测装置箱体的顶面；第二风扇安装螺丝孔与第二风扇上的螺丝孔相配合，将第二风扇与检测装置箱体固定连接；第二风扇保护罩安装螺丝孔与第二风扇保护罩上的螺丝孔相配合，将第二风扇保护罩与检测装置箱体固定连接。
[0012]
所述第二风扇上设置有电源线及与电源线的自由端连接的风扇电源线插头、控制线及与控制线的自由端连接的风扇控制线插头。
[0013]
所述风扇电源线/控制线转接模块包括风扇电源线插座、风扇控制线插座、风扇电源线测量端子和风扇控制线测量端子；风扇电源线测量端子的电源线输入端与风扇启停控制模块的输出端连接，风扇电源线测量端子的另一端与风扇电源线插座的一端连接，风扇电源线插座的另一端与第一风扇或第二风扇的风扇电源线插头连接；风扇控制线测量端子的控制线输出端与风扇转速检测模块的第二输入端连接，风扇控制线测量端子的另一端与风扇控制线插座的一端连接，风扇控制线插座的另一端与第一风扇1或第二风扇2的风扇控制线插头连接。
[0014]
所述风扇启停控制模块包括断路器，控制回路熔断器，启动开关，停止开关，接触器线圈，主回路熔断器和接触器，断路器第一输入端与火线l端相连，断路器第二输入端与零线n端相连，断路器第一输出端与主回路熔断器的一端相连，主回路熔断器另一端与接触器第一输入端相连，断路器第二输出端与接触器第二输入端相连，接触器输出端与风扇电源线测量端子的电源线输入端相连；断路器第一输出端与控制回路熔断器一端相连，控制回路熔断器另一端与启动开关一端相连，启动开关另一端与停止开关一端相连，停止开关另一端与接触器线圈一端相连，接触器线圈另一端与断路器第二输出端相连。
[0015]
所述风扇转速检测模块包括风扇测速模块、单片机和显示模块，风扇测速模块的输出端连接单片机的输入端，单片机的输出端连接显示模块的输入端。
[0016]
所述风扇测速模块为风扇内置的霍尔传感器测速电路。
[0017]
所述单片机内置定时器模块和计数器模块，计数器模块的输入端连接风扇测速模块中的霍尔传感器测速电路的输出端，计数器模块的输出端连接显示模块的输入端。
[0018]
所述显示模块为具有编译功能的液晶显示屏。
[0019]
一种不间断电源系统风扇性能检测方法，所述方法包括以下步骤：
[0020]
步骤1、连接第一风扇或第二风扇与电气控制模块；
[0021]
步骤2、通过电气控制模块中的风扇启停模块启动第一风扇或第二风扇；
[0022]
步骤3、通过电气控制模块中的风扇转速检测模块检测第一风扇或第二风扇的转速；
[0023]
步骤4、通过电气控制模块中的风扇启停模块停止第一风扇或第二风扇；
[0024]
步骤5、通过万用表测量第一风扇或第二风扇的电源线或控制线的直流电阻；
[0025]
步骤6、通过绝缘表测量第一风扇或第二风扇的电源线或控制线的绝缘电阻；
[0026]
步骤7、断开第一风扇或第二风扇与电气控制模块的连接，结束第一风扇或第二风扇的检测工作。
[0027]
所述步骤1为将第一风扇或第二风扇的风扇电源线插头插入电气控制模块中的风扇电源线/控制线转接模块中的风扇电源线插座，使第一风扇或第二风扇的电源线与电气控制模块连接；将第一风扇或第二风扇的风扇控制线插头插入电气控制模块中的风扇电源线/控制线转接模块的风扇控制线插座，使第一风扇或第二风扇的控制线与电气控制模块连接。
[0028]
所述步骤2为闭合电气控制模块中的风扇启停模块中的控制回路熔断器和主回路熔断器，闭合断路器，按压电气控制模块中的风扇启停模块的启动开关，接触器线圈得电，接触器的触点吸合，电流通过断路器、主回路熔断器、接触器，经过风扇电源线/控制线转接模块14中的风扇电源线测量端子、风扇电源线插座，给第一风扇或第二风扇供电，启动第一风扇或第二风扇。
[0029]
所述步骤3为初始化电气控制模块中的风扇转速检测模块中的计数器模块和定时器模块；定时器模块设置每隔50ms进入一次定时中断；判断定时器模块累积计时是否大于等于1s；若定时器模块累积时间小于1s，则重新判断定时器模块累积时间是否大于等于1s；若定时器模块累积时间大于等于1s，则读取计数器模块记录数值，该数值即为1s时间内被检测风扇旋转的圈数；将计数器模块记录数值通过电气控制模块中的风扇转速检测模块中的显示模块显示在lcd屏幕上，读取第一风扇或第二风扇的转速。
[0030]
所述步骤4为按压电气控制模块中的风扇启停模块的停止开关，接触器线圈失电，接触器的触点断开，风扇电源线/控制线转接模块中的风扇电源线测量端子及风扇电源线插座断电，第一风扇或第二风扇断电，停止第一风扇或第二风扇。
[0031]
所述步骤5为断开电气控制模块中的风扇启停模块中的断路器，使断路器处于断电位，通过万用表在风扇电源线测量端子的两端测量风扇电源线的直流电阻；通过万用表在风扇控制线测量端子的两端测量风扇控制线的直流电阻。
[0032]
所述步骤6为断开电气控制模块中的风扇启停模块中的断路器，使断路器处于断电位，通过绝缘表在风扇电源线测量端子的两端测量风扇电源线的绝缘电阻；通过绝缘表在风扇控制线测量端子的两端测量风扇控制线的绝缘电阻。
[0033]
所述步骤7为将第一风扇或第二风扇的风扇电源线插头从电气控制模块中的风扇电源线/控制线转接模块中的风扇电源线插座上拔掉，断开第一风扇或第二风扇的电源线与电气控制模块的连接，将第一风扇或第二风扇的风扇控制线插头从电气控制模块中的风扇电源线/控制线转接模块的风扇控制线插座上拔掉，断开第一风扇或第二风扇的控制线与电气控制模块的连接，结束第一风扇或第二风扇的检测工作。
[0034]
本发明的有益技术效果在于：
[0035]
(1)本发明的一种不间断电源系统风扇性能检测装置通过电源插座模块和风扇电源线/控制线转接模块给风扇提供快于手动盘动扇叶的标准电源频率，模拟工程现场实际风扇工况，直接试转风扇，增强识别风扇卡涩、异音或故障情况的有效性和准确性；
[0036]
(2)本发明的一种不间断电源系统风扇性能检测装置通过风扇转速检测模块中的单片机以及风扇内置的霍尔传感器和显示模块，对风扇转速进行测量、比较和分析，并实时显示风扇转速，既可通过风扇转速检测模块判断性能，也可通过检测人员的技术经验快速
得出结论，增强风扇性能检测的灵活性；
[0037]
(3)本发明的一种不间断电源系统风扇性能检测装置在风扇电源线/控制线转接模块中设置风扇控制线端子和电源线端子，通过端子转接，减少风扇控制线插拔次数，避免传统方法静电击伤风扇元件的风险，有效降低因插拔和检测行为对风扇端子和其他元件使用寿命和可靠性的影响，大幅提高对风扇控制线及电源线的直流电阻和绝缘电阻检测的便捷性和准确性；
[0038]
(4)本发明的一种不间断电源系统风扇性能检测装置中设置有适合两种类型风扇的两种风扇安装模块，有效扩大了本检测装置的适用范围；
[0039]
(5)本发明的一种不间断电源系统风扇性能检测装置在风扇安装模块中设置有风扇保护罩并在风扇启停控制模块中设计有保护电路，能够有效避免试验时异常情况对人员造成伤害。
附图说明
[0040]
图1为本发明所提供的一种不间断电源系统风扇性能检测装置的结构示意图；
[0041]
图2为本发明所提供的一种不间断电源系统风扇性能检测装置中电气控制模块的电气连接图；
[0042]
图3为本发明所提供的一种不间断电源系统风扇性能检测装置中风扇电源线/控制线转接模块结构示意图；
[0043]
图4为本发明所提供的一种不间断电源系统风扇性能检测装置中风扇启停控制模块的电路图；
[0044]
图5为本发明所提供的一种不间断电源系统风扇性能检测装置中风扇转速检测模块的电气连接图；
[0045]
图6为本发明所提供的一种不间断电源系统风扇性能检测装置中风扇转速检测过程框图。
[0046]
图中：1-第一风扇，2-第二风扇，3-第二风扇保护罩，4-第一风扇安装卡槽，5-第二风扇安装螺丝孔，6-第二风扇保护罩安装螺丝孔，7-电气控制模块，8-检测装置箱体，9-第一风扇通风孔，10-第一风扇安装模块，11-第二风扇安装模块，12-风扇转速检测模块，13-风扇启停控制模块，14-风扇电源线/控制线转接模块，15-电源转换模块，16-电源插座模块，17-风扇电源线插头，18-风扇控制线插头，19-风扇电源线插座，20-风扇控制线插座，21-风扇电源线测量端子，22-风扇控制线测量端子，23-断路器，24-控制回路熔断器，25-启动开关，26-停止开关，27-接触器线圈，28-主回路熔断器，29-接触器，30-风扇测速模块，31-单片机，32-显示模块，33-定时器模块，34-计数器模块。
具体实施方式
[0047]
下面结合附图和实施例对本发明作进一步详细说明。
[0048]
如图1所示，本发明提供的一种不间断电源系统风扇性能检测装置，所述风扇性能检测装置包括电气控制模块7、检测装置箱体8、第一风扇安装模块10和第二风扇安装模块11，第一风扇安装模块10设置于检测装置箱体8上相对的第一侧面和第二侧面上，第二风扇安装模块11设置于检测装置箱体8的顶面，电气控制模块7设置于检测装置箱体8的第三侧
面。
[0049]
第一风扇安装模块10包括第一风扇1、第一风扇安装卡槽4和第一风扇通风孔9，第一风扇安装卡槽4设置于检测装置箱体8的第一侧面，第一风扇通风孔9设置于检测装置箱体8的与第一风扇安装卡槽4对立的第二侧面；第一风扇1与第一风扇安装卡槽4相配合，通过卡扣连接固定于检测装置箱体8上；第一风扇通风孔9在第一风扇1运行时用于通风。
[0050]
第二风扇安装模块11包括第二风扇2，第二风扇保护罩3、第二风扇安装螺丝孔5和第二风扇保护罩安装螺丝孔6，第二风扇安装螺丝孔5和第二风扇保护罩安装螺丝孔6分别设置于检测装置箱体8的顶面；第二风扇安装螺丝孔5与第二风扇2上的螺丝孔相配合，第二风扇2与检测装置箱体8通过螺丝与第二风扇2上的螺丝孔和第二风扇安装螺丝孔5的螺纹配合固定连接；第二风扇保护罩安装螺丝孔6与第二风扇保护罩3上的螺丝孔相配合，第二风扇保护罩3与检测装置箱体8通过螺丝与第二风扇保护罩3上的螺丝孔和第二风扇保护罩安装螺丝孔6的螺纹配合固定连接。
[0051]
第一风扇1和第二风扇2上均设置有电源线及与电源线的自由端连接的风扇电源线插头17、控制线及与控制线的自由端连接的风扇控制线插头18。
[0052]
如图2所示，电气控制模块7包括电源插座模块16、电源转换模块15、风扇电源线/控制线转接模块14、风扇启停控制模块13和风扇转速检测模块12；风扇电源线/控制线转接模块14分别与第一风扇安装模块10和第二风扇安装模块11连接；电源插座模块16的第一输出端与电源转换模块15的输入端连接，用于给电源转换模块15供电；电源转换模块15的输出端与风扇转速检测模块12的第一输入端连接，用于将220v交流电转化为5v直流电，给风扇转速检测模块12供电；电源插座模块16的第二输出端与风扇启停控制模块13的输入端连接，用于风扇启停控制模块13供电；风扇启停控制模块13的输出端与风扇电源线/控制线转接模块14的电源线输入端连接，用于控制风扇的启动与停止；风扇转速检测模块12的第二输入端与风扇电源线/控制线转接模块14的控制线输出端连接，用于检测风扇的转速。
[0053]
如图3和图2所示，风扇电源线/控制线转接模块14包括风扇电源线插座19、风扇控制线插座20、风扇电源线测量端子21和风扇控制线测量端子22；风扇电源线测量端子21的电源线输入端与风扇启停控制模块13的输出端连接，风扇电源线测量端子21的另一端与风扇电源线插座19的一端连接，风扇电源线插座19的另一端与第一风扇1或第二风扇2的风扇电源线插头17可拆卸连接；风扇控制线测量端子22的控制线输出端与风扇转速检测模块12的第二输入端连接，风扇控制线测量端子22的另一端与风扇控制线插座20的一端连接，风扇控制线插座20的另一端与第一风扇1或第二风扇2的风扇控制线插头18可拆卸连接。
[0054]
如图4所示，风扇启停控制模块13包括断路器23，控制回路熔断器24，启动开关25，停止开关26，接触器线圈27，主回路熔断器28和接触器29。
[0055]
风扇启停控制模块13分为主回路和控制回路，主回路中，市电火线l端与断路器23第一输入端相连，市电零线n端与断路器23第二输入端相连，断路器23第一输出端与主回路熔断器28相连，主回路熔断器28另一端与接触器29第一输入端相连，断路器23第二输出端与接触器29第二输入端相连，接触器29输出端与风扇电源线测量端子21的电源线输入端相连；控制回路中，断路器23第一输出端与控制回路熔断器24一端相连，控制回路熔断器24另一端与启动开关25一端相连，启动开关25另一端与停止开关26一端相连，停止开关26另一端与接触器线圈27一端相连，接触器线圈27另一端与断路器23第二输出端相连，接触器线
圈27为接触器29的控制线圈。
[0056]
风扇启停控制模块13的工作原理如下：
[0057]
启动第一风扇1或第二风扇2：闭合控制回路熔断器24和主回路熔断器28，闭合断路器23，按压启动开关25，接触器线圈27得电，接触器29的触点吸合，电流通过断路器23、主回路熔断器28、接触器29，经过风扇电源线/控制线转接模块14中的风扇电源线测量端子21、风扇电源线插座19，给第一风扇1或第二风扇2供电，第一风扇1或第二风扇2启动；
[0058]
停止第一风扇1或第二风扇2：按压停止开关26，接触器线圈27失电，接触器29的触点断开，风扇电源线/控制线转接模块14中的风扇电源线测量端子21及风扇电源线插座19断电，第一风扇1或第二风扇2断电，第一风扇1或第二风扇2停止转动。
[0059]
控制回路熔断器24和主回路熔断器28分别用于保护控制回路和主回路的电路。当控制回路存在短路或者过流故障时，断开控制回路熔断器24以保护电路；当主回路存在短路或者过流故障时，断开主回路熔断器28以保护电路。
[0060]
如图5和图6所示，风扇转速检测模块12包括风扇测速模块30、单片机31和显示模块32，
[0061]
风扇测速模块30为风扇自带的霍尔传感器测速电路，用于根据风扇转动速度产生相应的脉冲数量；
[0062]
单片机31内置定时器模块33和计数器模块34，定时器模块33用于记定时间，计数器模块34用于读取一定时间内风扇测速模块产生的脉冲数量；
[0063]
显示模块32为具有编译功能的lcd显示屏，用于显示计数器模块输出的脉冲数量；
[0064]
单片机31中定时器计数器模块34的输入端连接风扇测速模块30中的霍尔传感器测速电路的输出端，计数器模块34的输出端连接显示模块32的输入端。
[0065]
风扇转速检测模块12的工作原理如下：
[0066]
在风扇通电旋转时，风扇测速模块30中的霍尔传感器测速电路会输出电压脉冲，每旋转一圈输出一个电压脉冲；单片机31中计数器模块34通过设置记录风扇测速模块30中的霍尔传感器测速电路输出的脉冲数量，即风扇旋转的圈数；单片机31中定时器模块33通过设置定时器每隔50ms时间进入一次定时中断。具体风扇转速检测过程如下：
[0067]
(1)初始化计数器模块34和定时器模块33；
[0068]
(2)定时器模块33设置每隔50ms进入一次定时中断；
[0069]
(3)判断定时器模块33累积计时是否大于等于1s；
[0070]
(4)若定时器模块33累积时间小于1s，则重新判断定时器模块33累积时间是否大于等于1s；
[0071]
(5)若定时器模块33累积时间大于等于1s，则读取计数器模块34记录数值，该数值即为1s时间内被检测风扇旋转的圈数；
[0072]
(6)将计数器模块34记录数值通过显示模块32显示在lcd屏幕上；
[0073]
(7)重新初始化计数器模块34和定时器模块33，计数器模块34开始下一循环的计数，定时器模块33开始下一循环的计时。
[0074]
其中过程(2)中的定时中断包括：
[0075]
(2.1)定时器模块33定时满50ms进入定时中断；
[0076]
(2.2)定时器模块33累积时间增加50ms；
[0077]
(2.3)将定时器模块33累积时间返回计时数值；
[0078]
(2.4)中断结束。
[0079]
如图1-6所示，一种不间断电源系统风扇性能检测方法，该方法包括以下步骤：
[0080]
步骤1、连接第一风扇1或第二风扇2与电气控制模块7
[0081]
将第一风扇1或第二风扇2的风扇电源线插头17插入电气控制模块7中的风扇电源线/控制线转接模块14中的风扇电源线插座19，使第一风扇1或第二风扇2的电源线与电气控制模块7连接；将第一风扇1或第二风扇2的风扇控制线插头18插入电气控制模块7中的风扇电源线/控制线转接模块14的风扇控制线插座20，使第一风扇1或第二风扇2的控制线与电气控制模块7连接；
[0082]
步骤2、通过电气控制模块7中的风扇启停模块13启动第一风扇1或第二风扇2
[0083]
闭合电气控制模块7中的风扇启停模块13中的控制回路熔断器24和主回路熔断器28，闭合断路器23，按压电气控制模块7中的风扇启停模块13的启动开关25，接触器线圈27得电，接触器29的触点吸合，电流通过断路器23、主回路熔断器28、接触器29，经过风扇电源线/控制线转接模块14中的风扇电源线测量端子21、风扇电源线插座19，给第一风扇1或第二风扇2供电，启动第一风扇1或第二风扇2；
[0084]
步骤3、通过电气控制模块7中的风扇转速检测模块12检测第一风扇1或第二风扇2的转速
[0085]
初始化电气控制模块7中的风扇转速检测模块12中的计数器模块34和定时器模块33；定时器模块33设置每隔50ms进入一次定时中断；判断定时器模块33累积计时是否大于等于1s；若定时器模块33累积时间小于1s，则重新判断定时器模块33累积时间是否大于等于1s；若定时器模块33累积时间大于等于1s，则读取计数器模块34记录数值，该数值即为1s时间内被检测风扇旋转的圈数；将计数器模块34记录数值通过电气控制模块7中的风扇转速检测模块12中的显示模块32显示在lcd屏幕上，读取第一风扇1或第二风扇2的转速；
[0086]
重新初始化计数器模块34和定时器模块33，计数器模块34开始下一循环的计数，定时器模块33开始下一循环的计时；
[0087]
步骤4、通过电气控制模块7中的风扇启停模块13停止第一风扇1或第二风扇2
[0088]
按压电气控制模块7中的风扇启停模块13的停止开关26，接触器线圈27失电，接触器29的触点断开，风扇电源线/控制线转接模块14中的风扇电源线测量端子21及风扇电源线插座19断电，第一风扇1或第二风扇2断电，停止第一风扇1或第二风扇2；
[0089]
步骤5、测量第一风扇1或第二风扇2的电源线或控制线的直流电阻
[0090]
断开电气控制模块7中的风扇启停模块13中的断路器23，使断路器23处于断电位，通过万用表在风扇电源线测量端子21的两端测量风扇电源线的直流电阻；通过万用表在风扇控制线测量端子22的两端测量风扇控制线的直流电阻；
[0091]
步骤6、测量第一风扇1或第二风扇2的电源线或控制线的绝缘电阻
[0092]
断开电气控制模块7中的风扇启停模块13中的断路器23，使断路器23处于断电位，通过绝缘表在风扇电源线测量端子21的两端测量风扇电源线的绝缘电阻；通过绝缘表在风扇控制线测量端子22的两端测量风扇控制线的绝缘电阻；
[0093]
步骤7、断开第一风扇1或第二风扇2与电气控制模块7的连接，结束第一风扇1或第二风扇2的检测工作
[0094]
将第一风扇1或第二风扇2的风扇电源线插头17从电气控制模块7中的风扇电源线/控制线转接模块14中的风扇电源线插座19上拔掉，断开第一风扇1或第二风扇2的电源线与电气控制模块7的连接，将第一风扇1或第二风扇2的风扇控制线插头18从电气控制模块7中的风扇电源线/控制线转接模块14的风扇控制线插座20上拔掉，断开第一风扇1或第二风扇2的控制线与电气控制模块7的连接，结束第一风扇1或第二风扇2的检测工作。
[0095]
上面结合附图和实施例对本发明作了详细说明，但是本发明并不限于上述实施例，在本领域普通技术人员所具备的知识范围内，还可以在不脱离本发明宗旨的前提下做出各种变化。本发明中未作详细描述的内容均可以采用现有技术。