專(zhuān)利名稱(chēng)：雙通道振動(dòng)監(jiān)測(cè)保護(hù)儀的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種旋轉(zhuǎn)機(jī)械在線監(jiān)測(cè)及保護(hù)的雙通道振動(dòng)監(jiān)測(cè)保護(hù)裝置，用于 將大中型旋轉(zhuǎn)機(jī)械設(shè)備的在線振動(dòng)信號(hào)通過(guò)傳感器采集到該裝置，由裝置中央處理器CPU 對(duì)采樣的所有數(shù)據(jù)進(jìn)行集中運(yùn)算、處理、控制、儲(chǔ)存。再根據(jù)運(yùn)算處理的數(shù)據(jù)及信息控制工 業(yè)設(shè)備相應(yīng)的保護(hù)執(zhí)行機(jī)構(gòu)，實(shí)現(xiàn)對(duì)工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備的監(jiān)測(cè)和保護(hù)。是一種在線實(shí)時(shí)振動(dòng)監(jiān) 測(cè)和保護(hù)的裝置。
背景技術(shù)：
工業(yè)領(lǐng)域中的大型旋轉(zhuǎn)機(jī)械設(shè)備有很多，如汽輪發(fā)電機(jī)組、水輪發(fā)電機(jī)組、壓縮機(jī) 組、燃?xì)廨啓C(jī)、風(fēng)機(jī)、電機(jī)、水泵、齒輪和滾動(dòng)軸承等。目前，這些設(shè)備使用的在線監(jiān)測(cè)裝置， 特別是振動(dòng)在線監(jiān)測(cè)裝置90%都采用的進(jìn)口設(shè)備，同時(shí)大部分設(shè)備都只是實(shí)現(xiàn)設(shè)備的在線 單一狀態(tài)的監(jiān)測(cè)，不能有效的對(duì)設(shè)備運(yùn)行狀況進(jìn)行全面的了解。而現(xiàn)有的通過(guò)振動(dòng)傳感器 的方式輸出振動(dòng)監(jiān)測(cè)信號(hào)的方式是現(xiàn)有技術(shù)的傳統(tǒng)方式，并不能可靠的輸出有關(guān)信號(hào)。而通過(guò)雙通道振動(dòng)監(jiān)測(cè)保護(hù)儀可為設(shè)備建立一套嚴(yán)密的振動(dòng)監(jiān)測(cè)分析體系。通 過(guò)連續(xù)監(jiān)測(cè)設(shè)備運(yùn)行的重要狀態(tài)參數(shù)，及時(shí)了解設(shè)備的運(yùn)行狀況，為事故征兆的預(yù)診斷提 供重要的數(shù)據(jù)資料，對(duì)已發(fā)生的故障進(jìn)行快速的分析報(bào)警，及時(shí)指出故障信息，提醒運(yùn)行人 員采取必要的措施，為設(shè)備的安全運(yùn)行提供可靠的保障?？蓽?zhǔn)確地估計(jì)設(shè)備繼續(xù)運(yùn)行的可 靠時(shí)間，使設(shè)備使用壽命最長(zhǎng)和意外停機(jī)事故最小，避免過(guò)剩維修，既保證了設(shè)備的安全運(yùn) 行。
發(fā)明內(nèi)容本實(shí)用新型的目的是提出一種在線振動(dòng)監(jiān)測(cè)及保護(hù)的雙通道振動(dòng)監(jiān)測(cè)保護(hù)儀， 能夠高可靠性的對(duì)各種大型旋轉(zhuǎn)機(jī)械設(shè)備進(jìn)行在線實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)和保護(hù)。本實(shí)用新型的目的是這樣實(shí)現(xiàn)的雙通道振動(dòng)監(jiān)測(cè)保護(hù)儀，由振動(dòng)傳感器、輸入接 口電路、瓦振幅值處理電路、瓦烈度處理電路、軸振幅值信號(hào)處理電路、信號(hào)切換電路、信號(hào) 采集電路、高集成處理器、液晶顯示及狀態(tài)指示電路、開(kāi)關(guān)量輸出電路、模擬量輸出電路、數(shù) 據(jù)存儲(chǔ)電路、同步緩沖信號(hào)輸出電路構(gòu)成，振動(dòng)傳感器輸出連接瓦振幅值處理電路、軸振幅 值信號(hào)處理電路和瓦烈度處理電路，瓦振幅值處理電路、軸振幅值信號(hào)處理電路和瓦烈度 處理電路的輸出連接信號(hào)切換電路、信號(hào)采集電路和高集成處理器，高集成處理器輸出端 并接液晶顯示及狀態(tài)指示電路、開(kāi)關(guān)量輸出電路、模擬量輸出電路、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)電路。另設(shè)有 冗余電源，冗余電源連接所述軸瓦振幅值處理電路、軸瓦烈度處理電路、信號(hào)切換電路和高 集成處理器。振動(dòng)傳感器為多種振動(dòng)傳感器輸出的振動(dòng)信號(hào)或則其他傳感器信號(hào)，且此切換由 微處理器控制切換開(kāi)關(guān)選擇不同的信號(hào)處理電路輸出。信號(hào)采集電路采用常規(guī)的AD轉(zhuǎn)換 電路芯片，同步緩沖輸出電路為常規(guī)的功率輸出電路。本實(shí)用新型的有益效果是本實(shí)用新型集成了傳感器、信號(hào)處理、計(jì)算機(jī)處理電路的高科技產(chǎn)品，能夠?qū)崟r(shí)在線對(duì)設(shè)備的振動(dòng)進(jìn)行監(jiān)測(cè)及保護(hù)，主要應(yīng)用于電力、石化、冶金、 煉油、鋼鐵等工業(yè)領(lǐng)域中的大型機(jī)械設(shè)備，如汽輪發(fā)電機(jī)組、水輪發(fā)電機(jī)組、壓縮機(jī)組、燃?xì)?輪機(jī)、風(fēng)機(jī)、電機(jī)、水泵、齒輪和滾動(dòng)軸承等，它為設(shè)備建立一套嚴(yán)密的振動(dòng)監(jiān)測(cè)分析體系。 系統(tǒng)通過(guò)連續(xù)監(jiān)測(cè)設(shè)備運(yùn)行的重要狀態(tài)參數(shù)，及時(shí)了解設(shè)備的運(yùn)行狀況，為事故征兆的預(yù) 診斷提供重要的數(shù)據(jù)資料，對(duì)已發(fā)生的故障進(jìn)行快速的分析報(bào)警，及時(shí)指出故障信息，提醒 運(yùn)行人員采取必要的措施，為設(shè)備的安全運(yùn)行提供可靠的保障。使設(shè)備使用壽命最長(zhǎng)和意 外停機(jī)事故最小，避免過(guò)剩維修，既保證了設(shè)備的安全運(yùn)行，又能獲得巨大的經(jīng)濟(jì)效益。

圖1本實(shí)用新型的框圖圖2為電渦流傳感器結(jié)構(gòu)示意圖圖3為絕對(duì)式速度傳感器結(jié)構(gòu)示意圖圖4瓦振烈度信號(hào)處理電路圖5瓦振振幅信號(hào)處理電路圖6軸振振幅信號(hào)處理電路圖7是電源電路圖8是狀態(tài)指示電路1-頭部線圈；2-固定螺帽；3-高頻電纜；11、8_簧片；12-永久磁鋼；13-阻尼杯； 4-導(dǎo)磁體；5-連接桿；6-外殼；7-動(dòng)線圈；9-引出線接頭；
具體實(shí)施方式
本實(shí)用新型的各部件可參考圖1的框圖，振動(dòng)傳感器可以采用電渦流傳感器和絕 對(duì)式速度傳感器在線振動(dòng)監(jiān)測(cè)及故障診斷裝置包括各種傳感器(傳感器包括振動(dòng)傳感 器、電渦流傳感器、位移傳感器、行程傳感器等)。振動(dòng)傳感器、軸瓦振幅值處理電路、軸瓦烈 度處理電路、信號(hào)切換電路和微處理器及電路均一一列出本實(shí)用新型由多種振動(dòng)傳感器輸出的振動(dòng)信號(hào)或則其他傳感器信號(hào)并經(jīng)，(軸) 瓦振幅值處理電路、(軸)瓦烈度處理電路信號(hào)由切換電路切換，且此切換由微處理器控制 切換開(kāi)關(guān)選擇不同的信號(hào)處理電路輸出。信號(hào)送給微處理器處理。雙通道振動(dòng)監(jiān)測(cè)保護(hù) 儀主要由傳感器(包括振動(dòng)傳感器、電渦流傳感器)、輸入接口電路、瓦振烈度信號(hào)處理電 路、瓦振幅值信號(hào)處理電路、軸振幅值信號(hào)處理電路、信號(hào)切換電路、信號(hào)采集電路、高集成 處理器、液晶顯示及狀態(tài)指示電路、開(kāi)關(guān)量輸出電路、模擬量輸出電路、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)電路、同步 緩沖信號(hào)輸出電路、冗余電源、上位機(jī)組態(tài)軟件等組成。設(shè)計(jì)原理是振動(dòng)傳感器輸出的振動(dòng)信號(hào)或電渦流傳感器信號(hào)由中央處理器控制 切換開(kāi)關(guān)選擇不同的信號(hào)處理電路。再由整理電路把信號(hào)整理成信號(hào)采集電路能識(shí)別的直 流電壓，再由信號(hào)采集電路把電壓信號(hào)轉(zhuǎn)換成中央處理器能識(shí)別的數(shù)字信號(hào)，再經(jīng)過(guò)中央 處理器對(duì)采集的數(shù)據(jù)進(jìn)行集中的運(yùn)算、處理、控制。中央處理器把數(shù)字信號(hào)給自身設(shè)有D/ A轉(zhuǎn)換電路控制輸出電流模擬信號(hào)，根據(jù)設(shè)定參數(shù)閥值邏輯控制輸出多路開(kāi)關(guān)量信號(hào)，同時(shí) 提供故障診斷系統(tǒng)所需的TDM信號(hào)。中央處理器驅(qū)動(dòng)液晶顯示，顯示兩路振動(dòng)的振動(dòng)幅值 和烈度信號(hào)。并且通過(guò)以太網(wǎng)或則串口通訊接口電路實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)在上位機(jī)電腦顯示和參數(shù)組態(tài)。振動(dòng)傳感器輸出的振動(dòng)信號(hào)或則其他傳感器信號(hào)由中央處理器控制切換開(kāi)關(guān)選 擇不同的信號(hào)處理電路。各路信號(hào)經(jīng)過(guò)整理電路把信號(hào)整理成微處理能識(shí)別的電壓信號(hào)， 另外還可由同步A/D轉(zhuǎn)換電路把電壓信號(hào)轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)。1、電渦流傳感器電渦流傳感器的外型如圖所示，它的外型與普通螺栓十分相似，其頭部有扁平的 感應(yīng)線圈，將它固定在不銹鋼螺栓一端，感應(yīng)線圈的引線從螺栓另一端與高頻電纜相連。當(dāng)頭部感應(yīng)線圈通上高頻(1 2MHz)電流時(shí)，線圈周?chē)a(chǎn)生了高頻電磁場(chǎng)；如其 周?chē)薪饘賹?dǎo)體，便會(huì)在金屬表面產(chǎn)生個(gè)感應(yīng)電流，即電渦流，根據(jù)楞次定律，電渦流產(chǎn)生 的電磁場(chǎng)與感應(yīng)線圈的電磁場(chǎng)方向相反，這兩個(gè)磁場(chǎng)相互疊加，改變了感應(yīng)線圈的阻抗，感 應(yīng)線圈內(nèi)阻抗變化可用下式表示。Z = f (μ , Y、r、x、I、ω)式中 μ—導(dǎo)磁系數(shù)；Y——電導(dǎo)率；r——線圈尺寸因子；χ——感應(yīng)線圈與導(dǎo)體之間的間隙；I——?jiǎng)?lì)磁電流；ω—?jiǎng)?lì)磁電流圓周率。當(dāng)金屬導(dǎo)體結(jié)構(gòu)均勻、各向同性且μ、Y、r、I、ω —定時(shí)，感應(yīng)線圈阻抗Z的變化 是感應(yīng)線圈與金屬導(dǎo)體之間距離的單值函數(shù)。如果當(dāng)μ、γ、χ、Ι、ω —定時(shí)，增大線圈尺寸r，磁場(chǎng)分布范圍將增大，但感應(yīng)磁場(chǎng) 強(qiáng)度的變化幅度減少，反之則相反。因此這種傳感器的線性范圍隨感應(yīng)線圈直徑增大而加 大，而傳感器靈敏度(單位間隙的阻抗變化值)隨感應(yīng)線圈直徑增大而減少。為了使感應(yīng)線圈獲得高頻電流，應(yīng)將感應(yīng)線圈接入振蕩回路，由此在高頻振蕩回 路輸出端可以獲得間隙X有關(guān)的高頻諧波，該信號(hào)經(jīng)放大、檢波、濾波后，便可得到一個(gè)與 X值成正比的輸出電壓，輸出電壓的直流分量正比于感應(yīng)線圈與金屬導(dǎo)體之間的靜態(tài)間隙； 若線圈與金屬板之間存在相對(duì)振動(dòng)，則有交流電壓輸出，它正處于金屬板與感應(yīng)線圈之間 的相對(duì)位移，因此這種傳感器又稱(chēng)為位移傳感器，它不但可作靜態(tài)測(cè)量，例如兩個(gè)物體之間 的距離、金屬板的厚度等，而且還可以作動(dòng)態(tài)測(cè)量。電渦流傳感器檢波到的交直流信號(hào)是疊加在線圈的高頻電源上的，如果直接將這 種混頻信號(hào)送到振動(dòng)儀，即使采用高頻電纜，也會(huì)使傳感器的靈敏度顯著降低，而且易受干 擾。為防止這些不利影響，必須在電渦流傳感器附近設(shè)置放大器、檢波器和濾波器，將振動(dòng) 信號(hào)放大并檢出后送到振動(dòng)儀。這一裝置稱(chēng)為電渦流傳感器的前置器。2.速度傳感器絕對(duì)式速度傳感器是目前較常見(jiàn)的一種振動(dòng)傳感器，它的工作原理實(shí)際上是一個(gè) 往復(fù)式永磁小發(fā)電機(jī)。絕對(duì)式傳感器的結(jié)構(gòu)如圖所示當(dāng)傳感器的外殼6固定在振動(dòng)物體上時(shí)，整個(gè)傳感器跟著振動(dòng)物體一起振動(dòng)，而 處在空氣間隙內(nèi)的振動(dòng)線圈7是用很軟的簧片11、8固定在外殼上的，其自振頻率ωη較 低。當(dāng)自振頻率ω ^ 1.5ωη時(shí)，動(dòng)線圈處在相對(duì)(相對(duì)與傳感器外殼)靜止?fàn)顟B(tài)，線圈與 磁鋼之間發(fā)生相對(duì)運(yùn)動(dòng)，動(dòng)線圈切割磁力線而產(chǎn)生感應(yīng)電勢(shì)E E = BL ν式中B——磁場(chǎng)強(qiáng)度，L——感應(yīng)線圈磁場(chǎng)強(qiáng)度，ν——相對(duì)運(yùn)動(dòng)速度。[0037]當(dāng)B、L 一定時(shí)，輸出電勢(shì)E正比于振動(dòng)速度V，所以稱(chēng)它為速度傳感器。又因?yàn)槠?振動(dòng)的相對(duì)速度是相對(duì)于空間某一靜止點(diǎn)而言，故又稱(chēng)絕對(duì)式速度傳感器。本實(shí)用新型圖3-8均是常規(guī)電路，如放大電路和電源電路，構(gòu)成該JM-B-3E雙通道 振動(dòng)監(jiān)測(cè)保護(hù)儀。包括傳感器(包括振動(dòng)傳感器、電渦流傳感器)、輸入接口電路、瓦振烈 度信號(hào)處理電路、瓦振幅值信號(hào)處理電路、軸振幅值信號(hào)處理電路、信號(hào)切換電路、信號(hào)采 集電路、高集成處理器、液晶顯示及狀態(tài)指示電路、開(kāi)關(guān)量輸出電路、模擬量輸出電路、數(shù)據(jù) 存儲(chǔ)電路、同步緩沖信號(hào)輸出電路、冗余電源、上位機(jī)組態(tài)軟件等組成。振動(dòng)傳感器輸出的 振動(dòng)信號(hào)或電渦流傳感器信號(hào)由微處理器(高集成處理器)控制切換開(kāi)關(guān)選擇不同的信號(hào) 處理電路。再由整理電路把信號(hào)整理成信號(hào)采集電路能識(shí)別的直流電壓，再由信號(hào)采集電 路把電壓信號(hào)轉(zhuǎn)換成中央處理器能識(shí)別的數(shù)字信號(hào)，再經(jīng)過(guò)中央處理器對(duì)采集的數(shù)據(jù)進(jìn)行 集中的運(yùn)算、處理、控制。中央處理器把數(shù)字信號(hào)給自身設(shè)有D/A轉(zhuǎn)換電路控制輸出電流模 擬信號(hào)，根據(jù)設(shè)定參數(shù)閥值邏輯控制輸出多路開(kāi)關(guān)量信號(hào)，同時(shí)提供故障診斷系統(tǒng)所需的 TDM信號(hào)。微處理器驅(qū)動(dòng)液晶顯示，顯示兩路振動(dòng)的振動(dòng)幅值和烈度信號(hào)。并且通過(guò)以太網(wǎng) 或則串口通訊接口電路實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)在上位機(jī)電腦顯示和參數(shù)組態(tài)。切換電路采用MPC530芯 片，高集成處理器是微處理芯片，采用5364ECH芯片。JM-B-3E雙通道振動(dòng)監(jiān)測(cè)保護(hù)儀是集成了傳感器技術(shù)、信號(hào)處理、計(jì)算機(jī)應(yīng)用、通 訊等技術(shù)的高科技產(chǎn)品，主要應(yīng)用于電力、石化、冶金、煉油、鋼鐵等工業(yè)領(lǐng)域中的大型機(jī)械 設(shè)備，如汽輪發(fā)電機(jī)組、水輪發(fā)電機(jī)組、壓縮機(jī)組、燃?xì)廨啓C(jī)、風(fēng)機(jī)、電機(jī)、水泵、齒輪和滾動(dòng) 軸承等，它為設(shè)備建立一套嚴(yán)密的振動(dòng)監(jiān)測(cè)分析體系。系統(tǒng)通過(guò)連續(xù)監(jiān)測(cè)設(shè)備運(yùn)行的重要 狀態(tài)參數(shù)，及時(shí)了解設(shè)備的運(yùn)行狀況，及時(shí)指出故障信息，提醒運(yùn)行人員采取必要的措施， 為設(shè)備的安全運(yùn)行提供可靠的保障。
權(quán)利要求1.雙通道振動(dòng)監(jiān)測(cè)保護(hù)儀，其特征是由振動(dòng)傳感器、輸入接口電路、瓦振幅值處理電 路、瓦烈度處理電路、軸振幅值信號(hào)處理電路、信號(hào)切換電路、信號(hào)采集電路、高集成處理 器、液晶顯示及狀態(tài)指示電路、開(kāi)關(guān)量輸出電路、模擬量輸出電路、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)電路、同步緩沖 信號(hào)輸出電路構(gòu)成，振動(dòng)傳感器輸出連接瓦振幅值處理電路、軸振幅值信號(hào)處理電路和瓦 烈度處理電路，瓦振幅值處理電路、軸振幅值信號(hào)處理電路和瓦烈度處理電路的輸出連接 信號(hào)切換電路、信號(hào)采集電路和高集成處理器，高集成處理器輸出端并接液晶顯示及狀態(tài) 指示電路、開(kāi)關(guān)量輸出電路、模擬量輸出電路、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)電路。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的雙通道振動(dòng)監(jiān)測(cè)保護(hù)儀，其特征是另設(shè)有冗余電源，冗余電 源連接所述軸瓦振幅值處理電路、軸瓦烈度處理電路、信號(hào)切換電路和高集成處理器。
專(zhuān)利摘要雙通道振動(dòng)監(jiān)測(cè)保護(hù)儀，由振動(dòng)傳感器、輸入接口電路、瓦振幅值處理電路、瓦烈度處理電路、軸振幅值信號(hào)處理電路、信號(hào)切換電路、信號(hào)采集電路、高集成處理器、液晶顯示及狀態(tài)指示電路、開(kāi)關(guān)量輸出電路、模擬量輸出電路、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)電路、同步緩沖信號(hào)輸出電路構(gòu)成，振動(dòng)傳感器輸出連接瓦振幅值處理電路、軸振幅值信號(hào)處理電路和瓦烈度處理電路，瓦振幅值處理電路、軸振幅值信號(hào)處理電路和瓦烈度處理電路的輸出連接信號(hào)切換電路、信號(hào)采集電路和高集成處理器，高集成處理器輸出端并接液晶顯示及狀態(tài)指示電路、開(kāi)關(guān)量輸出電路、模擬量輸出電路、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)電路。
文檔編號(hào)G01H11/02GK201852636SQ20102060182
公開(kāi)日2011年6月1日 申請(qǐng)日期2010年11月11日 優(yōu)先權(quán)日2010年11月11日
發(fā)明者華洪斌, 夏惠興 申請(qǐng)人:夏惠興