專利名稱：八路巡檢式空壓機(jī)安全監(jiān)控儀的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型是為20m3／min及以上空氣壓縮機(jī)設(shè)計(jì)的八種安全參數(shù)集中監(jiān)測和保護(hù)裝置。
目前我國生產(chǎn)和使用的大型空氣壓縮機(jī)，如礦用4L、5L系列等都沒有集中監(jiān)控裝置，有些儀表和保護(hù)安裝在設(shè)備各部位，象水銀溫度計(jì)、電接點(diǎn)壓力表等，信號采集方式落后，使用起來即不方便又不可靠，甚至發(fā)生惡性事故。
為了克服現(xiàn)有產(chǎn)品的不足，保障設(shè)備安全運(yùn)轉(zhuǎn)，根據(jù)有關(guān)規(guī)程要求，研制出一種新型的空壓機(jī)集中監(jiān)控儀，它可以在設(shè)備正常運(yùn)轉(zhuǎn)情況下，隨時(shí)遙測空壓機(jī)的工作狀態(tài)，當(dāng)發(fā)生各種溫度和壓力超限等故障時(shí)可自動停機(jī)并聲光告警。
本實(shí)用新型的工作原理如圖1－2所示由PN結(jié)PN1－3構(gòu)成的低溫傳感器由R1－3恒流供電，分別檢測冷卻水溫、潤滑油溫和風(fēng)包溫度，集成四運(yùn)放IC1和IC2有三個(gè)電路接成反相放大器，把傳感器產(chǎn)生的－2.2mv／℃的檢測信號，轉(zhuǎn)換為10mv／℃的模擬信號送至IC7，另三個(gè)電路接成比較器，輸出數(shù)字信號送至IC8。其中電位器W1－3和W4－6用來調(diào)零和調(diào)整增益，W7－9分別設(shè)定溫度保護(hù)動作值。
由鉑熱電阻Pt構(gòu)成的高溫傳感器和電阻R23 26組成電橋，用以檢測排氣溫度，四運(yùn)放IC3中的一個(gè)接成電壓跟隨器，向橋路恒壓供電另兩個(gè)接成差動放大和反相放大器，把10mv／℃的模擬信號送至IC7其中W10用以調(diào)零，W11調(diào)整增益。最后一個(gè)運(yùn)放接成比較器，輸出數(shù)字信號至IC8，由W12設(shè)定保護(hù)動作值。
一、二級風(fēng)壓、冷卻水及潤滑油壓均采用固態(tài)壓阻式(或合金薄膜型)壓力傳感器檢測，四運(yùn)放IC4用兩個(gè)電路接成差動放大器分別處理一、二級風(fēng)壓的檢測信號，將每KPa 10mv的信號送至IC7，另外兩個(gè)電路接成比較器，它們的輸出送至IC8。四運(yùn)放IC5用一個(gè)電路接成差動放大器，將每KPa 10mv的冷卻水壓檢測信號送至IC7，用兩個(gè)電路接成窗口比較器，輸出數(shù)字信號至IC8，其壓力保護(hù)的上、下限分別由W23和W24設(shè)定。潤滑油壓的檢測和保護(hù)由四運(yùn)放IC6完成其電路接法與IC5相同。
IC7和IC8是兩個(gè)單八路(也可用一個(gè)雙八路)模擬開關(guān)。IC7的作用是把各放大器送來的模擬信號選通后送至31／2位雙積分A／D轉(zhuǎn)換器IC19。IC19與外圍元件及三只LED數(shù)碼管組成了兩位半(若用三只數(shù)碼管可接成三位半)數(shù)字電壓表。它所顯示的溫度最大值為199℃，壓力最大值為1.99MPa。
IC8的作用是把各比較器送來的數(shù)字信號選通后送至四運(yùn)放IC14 IC14中兩個(gè)比較電路的特殊接法具有記憶功能在正常情況下，第一個(gè)比較器輸出高電平(做為報(bào)警信號)，通過D11接至IC11的2號端第二個(gè)比較器輸出低電平，不能使LED4和BG1工作。當(dāng)有故障時(shí)，在超限信號觸發(fā)下，兩個(gè)比較器同時(shí)翻轉(zhuǎn)，并能保持住，使故障指示燈LED4點(diǎn)亮，三極管BG1導(dǎo)通，由繼電器J執(zhí)行跳閘和發(fā)出音響信號(音響電路可任意設(shè)置，圖中未畫出)。N2是恢復(fù)按鈕。
模擬開關(guān)IC7與IC8的同步和選通作用靠一組三位二進(jìn)制數(shù)碼進(jìn)行，它是由一可控振蕩器IC11通過雙四位二進(jìn)制同步加計(jì)數(shù)器IC10產(chǎn)生的。IC11為四雙輸入端施密特與非門，其中第一個(gè)門與R65、R66和C11構(gòu)成方波發(fā)生器，通過R65調(diào)整巡檢周期。正常情況下，由IC14送來的報(bào)警信號為高電平，第二個(gè)門的狀態(tài)受1號端的控制。平時(shí)1端與第三個(gè)門的13號輸入端通過R64接正電源，故3端輸出為0，第四個(gè)門的4端輸出為1，第一個(gè)門起振，產(chǎn)生方波通過第三個(gè)門的11端輸出，給計(jì)數(shù)器計(jì)數(shù)。當(dāng)按下定點(diǎn)按鈕N1時(shí)、1端和13端接地3端變?yōu)楦唠娖剑?端轉(zhuǎn)為0，第一個(gè)門停振，10端為1，由D12的單向?qū)щ娦允笴10上的高電平只能通過R67放電，構(gòu)成延時(shí)。這時(shí)按鈕即使松開，3端變?yōu)?，但5、6端仍為1。因此，11端的輸出取決于13端，每按一次按鈕，13端變換一次電平，從而計(jì)數(shù)器由手動計(jì)數(shù)，R63、C9構(gòu)成防抖動電路。通過改變R67和C10的參數(shù)可以調(diào)整延時(shí)的長短，延時(shí)的目地，是為了無需用手一直按著按鈕來短期監(jiān)視某一通道，而又不會長期鎖住，使儀器不巡檢。當(dāng)報(bào)警信號為低電平時(shí)，說明該檢測通道發(fā)生超限故障，這時(shí)3端恒為1，方波發(fā)生器被鎖住，此時(shí)手動巡檢仍起作用，但若不按按鈕N1，模擬顯示則一直鎖定在該通道上。通道指示是由BCD－十進(jìn)制譯碼器IC9控制兩個(gè)四運(yùn)放IC12－13驅(qū)動8只發(fā)光管LED01－80來完成的。
本實(shí)用新型由單相變壓器B、整流、濾波和集成穩(wěn)壓電路IC15－17等提供直流電源。其中運(yùn)算放大器和A／D轉(zhuǎn)換器采用±5V雙電源，CMOS集成電路采用＋5V單電源，繼電器J采用＋24V電源。壓力傳感器CY1－4的電源經(jīng)穩(wěn)壓后，分別由三極管恒流源BG2－5供給，R82－85為反饋電阻。在公共偏置電路中，電位器W27用以調(diào)整恒流大小，發(fā)光管LED5用做電源指示燈，在正常工作時(shí)發(fā)綠光。
當(dāng)BG2－5中有的集電極開路時(shí)，由于該管反饋電阻上的壓降變小，使基極電流劇增，將在上偏置電阻R81上產(chǎn)生較大壓降，這時(shí)LED5熄滅，說明壓力傳感器電源出現(xiàn)開路故障。而當(dāng)溫度傳感器PN1－3開路時(shí)，LED1－3顯示－1，短路時(shí)顯示1并自動報(bào)警和引起保護(hù)動作。
本實(shí)用新型的主要設(shè)計(jì)指標(biāo)為監(jiān)測內(nèi)容及保護(hù)指標(biāo)風(fēng)包溫度120℃；冷卻水溫40℃；潤滑油溫70℃；排氣溫度160℃；二級風(fēng)壓800KPa；潤滑油壓低限10KPa高限30KPa；一級風(fēng)壓250KPa；冷卻水壓低限7KPa、高限200KPa。
監(jiān)控方式各項(xiàng)安全參數(shù)在空壓機(jī)正常工作時(shí)巡回顯示，自動巡檢周期30±5秒，人工定點(diǎn)延時(shí)10±2秒；被監(jiān)控指標(biāo)中任一項(xiàng)超限時(shí)能定點(diǎn)顯示，并實(shí)現(xiàn)聲光報(bào)警和自動關(guān)機(jī)。
監(jiān)控精度溫度標(biāo)定的系統(tǒng)非線性誤差應(yīng)≤±2℃；壓力標(biāo)定的系統(tǒng)非線性誤差應(yīng)≤2KPa。
實(shí)施例本實(shí)用新型的實(shí)施產(chǎn)品由傳感器和監(jiān)控儀兩部分組成。溫度和壓力傳感器全部采用密封型結(jié)構(gòu)和恒流供電，能夠遠(yuǎn)距離傳輸和在各種惡劣條件下工作，監(jiān)控儀可安置在條件較好的工作間。由于線路簡單可靠，機(jī)內(nèi)除變壓器、繼電器和面板上的操作、顯示器件外，其它全部裝在一塊印制電路插件板上，可以采用單臺或多臺組合的結(jié)構(gòu)制成各種實(shí)用機(jī)型。
本實(shí)用新型具有保護(hù)齊全，功能完善、成本較低和按裝方便的特點(diǎn)，不需對設(shè)備結(jié)構(gòu)做任何改動即可投入運(yùn)行，特別適合于我國目前煤礦生產(chǎn)的狀況。


圖1檢測和控制電路圖2電源和顯示電路
權(quán)利要求1.一種大型空氣壓縮機(jī)的安全監(jiān)測、保護(hù)裝置，它主要由溫度傳感器PN1-3、Pt和壓力傳感器CY1-4，信號處理和數(shù)字顯示電路IC1-6、IC18-19，通道和故障指示電路IC9、IC12-14及驅(qū)動執(zhí)行電路BG1、J等組成，其特征在于由可控振蕩器IC11、計(jì)數(shù)電路IC10和模擬開關(guān)IC7-8及譯碼電路IC9組成的巡回檢測環(huán)節(jié)，可用一套數(shù)字顯示器件LED1-3和通道指示燈LED01-08分別對八個(gè)模擬量進(jìn)行自動分時(shí)顯示和人為定點(diǎn)顯示，當(dāng)任一模擬量超限時(shí)，能自動鎖定模擬顯示和通道顯示，并發(fā)出聲光警報(bào)及跳閘信號；由BG2-5、LED5、W27和R81-85組成的傳感器恒流源，具有電路自檢功能，當(dāng)任一輸出開路時(shí)，電源燈LED5即熄滅指出故障。
2.按權(quán)利要求1所述的監(jiān)控儀，其特征是傳感器可以用PN結(jié)測低溫，用鉑熱電阻測高溫，用固態(tài)壓阻式或合金薄模型傳感器測量各種氣體和液體的壓力各溫度和壓力參數(shù)的保護(hù)值可分別設(shè)置，并能雙限保護(hù)；也可換用其它類型的傳感器以監(jiān)測和保護(hù)其它參數(shù)或其它設(shè)備，而不影響巡檢性能。
3.按權(quán)利要求1所述的監(jiān)控裝置，其特征是IC10可以采用四位或雙四位二進(jìn)制同步加計(jì)數(shù)器，IC7－8可以采用兩個(gè)單八路或一個(gè)雙八路模擬開關(guān)，IC11可以采用四雙輸入端施密特與非門等CMOS集成塊組成巡檢電路，IC9可以采用BCD－－十進(jìn)制譯碼器，控制兩個(gè)四運(yùn)放驅(qū)動8只發(fā)光管顯示通道的開關(guān)；IC19可以采用31／2位雙積分A／D轉(zhuǎn)換器，它與LED數(shù)碼管可組成兩位半或三位半的數(shù)顯電路。
專利摘要本實(shí)用新型屬于大型空氣壓縮機(jī)的安全監(jiān)測、保護(hù)裝置。它采用高精度溫度和壓力傳感器對設(shè)備運(yùn)行中的水溫、油溫、風(fēng)包和排氣溫度、冷卻水和潤滑油壓(有雙限保護(hù))八種安全參數(shù)集中進(jìn)行自動巡回檢測、模擬數(shù)字顯示和通道開關(guān)指示，對十項(xiàng)保護(hù)指標(biāo)實(shí)行定量控制。當(dāng)發(fā)生超限或低限故障時(shí)，能自動停機(jī)并聲光報(bào)警，同時(shí)鎖定模擬顯示器和相應(yīng)的通道指示燈。監(jiān)控儀具有定點(diǎn)顯示，手動恢復(fù)和電路自檢功能，不需改動設(shè)備結(jié)構(gòu)即可投入運(yùn)行，能在遙測，遙控條件下保障設(shè)備安全，特別適用干我國目前煤礦生產(chǎn)的狀況。
文檔編號F04B49/10GK2122246SQ91233238
公開日1992年11月18日 申請日期1991年12月27日 優(yōu)先權(quán)日1991年12月27日
發(fā)明者張景輝 申請人:張景輝