一种水电机组用振动摆度传感器综合校准仪的制作方法

本发明属于水轮发电机组及其附属设备领域，具体涉及一种水电机组用振动摆度传感器综合校准仪。

背景技术：

1994年原电力部通过电技1994[549]号文件发布了《dl/t556水轮发电机组振动监测装置设置导则》[1]，在总结试点经验的基础上，要求单机容量大于10mw立式轴流机组、转桨机组和可逆式蓄能机组要安装振动监测装置。2002年原国家电力公司发布关于印发《水电厂开展设备状态检修工作的指导意见》的通知(国电发[2002]508号)[2]，进一步要求水电机组安装振动监测装置。目前振动监测装置已经成为国内水电机组的标准配置。

2011俄罗斯萨扬水电机组事故发生，国内外对水电机组的稳定性能及其监测愈发重视[3]。《dl/t1971-2019水轮发电机组在线监测系统运行维护及检修试验规程》规定，水电机组在线监测系统振动、摆度传感器每4年至少需要校准一次；《gb/t17189-2017水力机械(水轮机、蓄能泵和水泵水轮机)振动和脉动现场测试规程》规定试验前后均需要对传感器进行校准。另外，近年来工业互联网、大数据和人工智能等技术蓬勃发展，并逐渐引入水电行业，原始数据的准确性是上述技术的基础，及时准确的了解传感器性能指标是准确获原始数据的保证，

《dl/t1197-2012水轮发电机组状态在线监测系统技术条件》要求水轮发电机组上机架、下机架、顶盖、定子基座各布置4个振动传感器，每台机组平均配置16个振动传感器；上导轴承、下导轴承、水导轴承各配置2个摆度传感器，另外配置1个键相传感器，每台机组平均配置7个电涡流摆度传感器。2021年随着乌东德、白鹤滩电厂的投产，长江电力共106台水轮发电机组，在线监测系统共有2438个传感器，按照每4年校准一次，每年传感器校准数量为609只，工作量非常巨大。

由于振动传感器和摆度传感器的测量原理各不相同，目前市场上现有的振动、摆度传感器校准仪都是分别设置，一方面需要电厂投资购买2套设备，另一方面，2套设备需要熟悉使用方法和维护，使用人员和维护人员工作量大。

技术实现要素：

本发明的目的是为了将振动传感器和摆度传感器的校准有机的集成在一起，以使水电机组在线监测系统及试验用振动、摆度传感器的校准更方便、速度更快、效率更高，所提供的一种用于水电机组振动传感器和摆度传感器综合校准的仪器。

一种水电机组用振动摆度传感器综合校准仪，它包括振动传感器校准执行机构以及摆度传感器校准执行机构，振动传感器校准执行机构包括振动台、设置在振动台上的激振器，摆度传感器校准执行机构包括摆度台，摆度台上设有摆度测量装置，在进行传感器校准时，采用以下步骤：

1)驱动伺服器接收校准指令，根据校准指令对振动传感器校准执行机构或摆度传感器校准执行机构进行选择；

2)若选择对振动传感器进行校准，则驱动伺服器按照预先设定的幅频特性校准方案(0.1-100hz范围内的随机频率)或/和非线性度校准方案(同频率，不同振幅)，驱动振动台工作，自动控制激振器产生不同频率、不同幅值组合的振动，通过将标准速度或/和加速度传感器的测量数据与待校准振动传感器的测量数据进行比对；若选择对摆度传感器进行校准，则对待校准摆度传感器和摆度测量装置测量数据进行校对；

3)对振动传感器或摆度传感器校准执行机构测量数据进行处理，进行数字化自动处理，振动传感器输出信号在满足若干次谐波失真度合格的前提下计算信号峰峰值，计算出相应的灵敏度；摆度传感器在过滤掉高频信号杂质后，通过输出电压变化量计算相对位移与标准位移作比较，判断传感器是否合格，并按要求生成报告。

包括传感器类型选择模块，传感器类型选择模块的输入端与驱动伺服器的信号输出端连接，传感器类型选择模块的输出端分别与振动传感器校准执行机构以及摆度传感器校准执行机构的信号输入端连接。

包括数据处理模块，数据处理模块的数据输入端分别与振动传感器校准执行机构以及摆度传感器校准执行机构的数据输出端连接。

上述振动传感器校准执行机构按照预先设定的幅频特性校准方案(0.1-100hz范围内的随机频率)或/和非线性度校准方案(同频率，不同振幅)，驱动振动台工作，自动控制激振器产生不同频率、不同幅值组合的振动控制激振器产生不同频率、不同幅值组合的振动，可一键完成线性特性和幅频特性的校准。

上述振动传感器校准执行机构包括标准速度信传感器和标准加速度传感器，在进行待测振动传感器校准时，振动频率小于指定频率的时候，采用标准速度信传感器作为标准进行数据校准、比对；当振动频率大于指定频率的时候，采用标准加速度传感器作为标准型号。

上述指定频率为0.5hz。

上述校对信息包括待校准振动传感器的非线性和幅频特性。

上述摆度测量装置包括千分尺。

上述振动传感器校准执行机构包括信号处理电路，信号处理电路包括第一反相放大电路、与第一反相放大电路输出端连接的第二反相放大电路、以及与第二反相放大电路输出端连接的差分放大器。

采用上述技术方案，能带来以下技术效果：

1)可通过软件自由组合校准传感器的非线性和幅频特性，一键完成多个特性参数的校准。

2)在大量振动、电涡流传感器需要校准的情况下，减少校准设备切换，简化校准工作流程，降低劳动强度，提高劳动效率。

3)系统自动完成数据的采集和处理，并按照规定的格式编制完成校准报告，避免人工读数及处理带来的误差，提高了校准的准确度，同时节省了人力成本，提高了劳动效率。

4)将振动传感器校准和摆度传感器校准集成到一起，减少使用单位的设备投资和维护工作量。

5)相同情况下，操作人员熟悉2套设备需要付出比熟悉1套设备更多的时间成本，本发明使用1套设备能完成现有2套设备的工作，可以减少操作人员学习设备使用的时间。

本发明使用1套设备能完成现有2套设备的工作，操作人员操作1套设备较操作2套设备在相同时间成本下，将会更加熟练，校准工作质量将更高。

附图说明

下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明：

图1是本发明的整体流程图；

图2为本发明中速度反馈电路原理图。

具体实施方式

如图1所示一种水电机组用振动摆度传感器综合校准仪，它包括振动传感器校准执行机构以及摆度传感器校准执行机构，振动传感器校准执行机构包括振动台2、设置在振动台2上的激振器4，摆度传感器校准执行机构包括摆度台3，摆度台3上设有摆度测量装置5，在进行传感器校准时，采用以下步骤：

1)驱动伺服器1接收校准指令并根据校准指令对振动传感器校准执行机构或摆度传感器校准执行机构进行选择；

2)若选择对振动传感器进行校准，则驱动伺服器1按照预先设定的幅频特性校准方案(0.1-100hz范围内的随机频率)或/和非线性度校准方案(同频率，不同振幅)，驱动振动台工作，自动控制激振器4产生不同频率、不同幅值组合的振动，通过将标准速度传感器6或/和标准加速度传感器11的测量数据与待校准振动传感器7的测量数据进行比对，可一键完成线性特性和幅频特性的校准；若选择对摆度传感器进行校准，则对待校准摆度传感器8和摆度测量装置5的测量数据进行比对，完成摆度传感器静态特性的校准；

3)对振动传感器或摆度传感器校准执行机构测量数据进行处理，并按要求生成报告。

包括传感器类型选择模块10，传感器类型选择模块10的输入端与驱动伺服器1的信号输出端连接，传感器类型选择模块10的输出端分别与振动传感器校准执行机构以及摆度传感器校准执行机构的信号输入端连接，采用该技术手段，能很好的将振动传感器和流摆度传感器的校准集成到一台校准设备上，便捷、高效的用于水电机组振动传感器和摆度传感器的综合校准，并大大降低了设备的购置成本和维护成本。

包括数据处理模块9，数据处理模块9的数据输入端分别与振动传感器校准执行机构以及摆度传感器校准执行机构的数据输出端连接，采用该技术手段，能将振动传感器校准的数据和流传感器校准的数据通过数据处理模块9进行采集、处理，将它们有机的进行了整合。

所述振动传感器校准执行机构包括标准加速度传感器11，在进行待测振动传感器校准时，振动频率小于指定频率的时候，采用标准速度信传感器6作为标准进行数据校准、比对；当振动频率大于指定频率的时候，采用标准加速度传感器11作为标准型号，采用该技术手段，能使校准更为准确。

可选的，指定频率为0.5hz。

校对信息包括待校准振动传感器7的非线性和幅频特性，待校准摆度传感器8的静态特性。

优选的，摆度测量装置5包括千分尺。

如图2所示，振动传感器校准执行机构包括信号处理电路，信号处理电路包括第一反相放大电路12、与第一反相放大电路12输出端连接的第二反相放大电路13、以及与第二反相放大电路13输出端连接的差分放大器14。

伺服控制器接收到指令后生成标准正弦信号，信号驱动激振器运动，台体上的速度传感器就会输出相应的速度信号，将速度信号引入负反馈系统，并且根据低频段不同的频率自动调节反馈深度，达到低频信号高度还原的效果。