專利名稱：振動變送器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及一種旋轉(zhuǎn)機(jī)械在線監(jiān)測和分析診斷裝置用的振動變送器，用于將 各類旋轉(zhuǎn)機(jī)械的在線振動的傳感器信號輸至上位監(jiān)測及故障診斷裝置，是一種專用多功能 振動信號轉(zhuǎn)換的裝置。
背景技術(shù)：
工業(yè)領(lǐng)域中各類旋轉(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、齒輪和滾動軸承等。目前，這些設(shè)備使用的在線監(jiān)測裝置， 特別是振動在線監(jiān)測變送裝置80%都采用的進(jìn)口設(shè)備，設(shè)備體積相對比較大，且安裝方式 比較復(fù)雜。同時大部分設(shè)備都只是實現(xiàn)設(shè)備的振動信號轉(zhuǎn)換成4 20mA模擬量信號，不能 提供與其他系統(tǒng)兼容的接口信號，不能有效的對設(shè)備運(yùn)行狀況進(jìn)行全面的了解和控制。而通過該多功能振動變送器可為設(shè)備當(dāng)前運(yùn)行狀況提供多種有效的接口信息?？?以更有效的監(jiān)測設(shè)備運(yùn)行的重要狀態(tài)參數(shù)，及時了解設(shè)備的運(yùn)行狀況，為事故征兆的預(yù)診 斷提供多種重要的數(shù)據(jù)資料，對已發(fā)生的故障進(jìn)行快速的診斷分析提供幫助，及時指出故 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。可準(zhǔn)確地估計 設(shè)備繼續(xù)運(yùn)行的可靠時間，使設(shè)備使用壽命最長和意外停機(jī)事故最小，避免過剩維修，既保 證了設(shè)備的安全運(yùn)行。
發(fā)明內(nèi)容本實用新型的目的是提出一種在線振動監(jiān)測及故障診斷裝置用多功能振動變送 器，用于將各類旋轉(zhuǎn)機(jī)械的在線振動的傳感器信號輸至上位監(jiān)測及故障診斷裝置，實時有 效的監(jiān)測和保護(hù)現(xiàn)場設(shè)備。本實用新型的目的是這樣實現(xiàn)的振動變送器，其特征是由振動傳感器、瓦振幅值 處理電路、瓦烈度處理電路、信號切換電路和微處理器構(gòu)成，振動傳感器輸出連接瓦振幅值 處理電路和瓦烈度處理電路，瓦振幅值處理電路和瓦烈度處理電路的輸出連接信號切換電 路和微處理器，微處理器輸出端設(shè)有開關(guān)量輸出、電流輸出和同步緩沖輸出電路。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、信號切換電路和微處 理器。所述振動傳感器為電渦流傳感器或位移傳感器。在旋轉(zhuǎn)機(jī)械設(shè)備中安裝本實用新型的模塊化的振動變送器，通過振動傳感器和輸 入接口電路并經(jīng)信號處理電路后得到微處理器處理的信號，并得到有用的信號。本實用新型的有益效果是本實用新型應(yīng)用了傳感器、信號處理、計算機(jī)處理電路 的高科技產(chǎn)品，能夠?qū)崟r在線對設(shè)備的振動進(jìn)行監(jiān)測及保護(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、齒輪和滾動軸承等。通過該多功能振動變送器可為設(shè)備當(dāng)前運(yùn)行狀 況提供多種有效的接口信息。可以更有效的監(jiān)測設(shè)備運(yùn)行的重要狀態(tài)參數(shù)，及時了解設(shè)備 的運(yùn)行狀況，為事故征兆的預(yù)診斷提供多種重要的數(shù)據(jù)資料，對已發(fā)生的故障進(jìn)行快速的診斷分析提供幫助，及時指出故障信息，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)確地估計設(shè)備繼續(xù)運(yùn)行的可靠時間，使設(shè)備使用壽命最長和意外停 機(jī)事故最小，避免過剩維修，既保證了設(shè)備的安全運(yùn)行。

圖1本實用新型的框圖圖2為電渦流傳感器結(jié)構(gòu)示意圖圖3為絕對式速度傳感器結(jié)構(gòu)示意圖圖4瓦振烈度信號處理電路圖5瓦振振幅信號處理電路圖6軸振振幅信號處理電路圖7報警開關(guān)量電路圖8為報警電路切換電路圖9為電源電路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-動線圈；9-引出線接頭。
具體實施方式
本實用新型的各部件可參考圖1的框圖，振動傳感器可以采用電渦流傳感器和絕 對式速度傳感器在線振動監(jiān)測及故障診斷裝置包括各種傳感器(傳感器包括振動傳感 器、電渦流傳感器、位移傳感器、行程傳感器等)。振動傳感器、軸瓦振幅值處理電路、軸瓦烈 度處理電路、信號切換電路和微處理器及電路均一一列出本實用新型由多種振動傳感器輸出的振動信號或則其他傳感器信號并經(jīng)，(軸) 瓦振幅值處理電路、(軸)瓦烈度處理電路信號由切換電路切換，且此切換由微處理器控制 切換開關(guān)選擇不同的信號處理電路輸出。信號送給微處理器處理。振動傳感器輸出的振動信號或則其他傳感器信號由中央處理器控制切換開關(guān)選 擇不同的信號處理電路。各路信號經(jīng)過整理電路把信號整理成微處理能識別的電壓信號， 另外還可由同步A/D轉(zhuǎn)換電路把電壓信號轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號。1、電渦流傳感器電渦流傳感器的外型如圖2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，線圈周圍產(chǎn)生了高頻電磁場；如其 周圍有金屬導(dǎo)體，便會在金屬表面產(chǎn)生個感應(yīng)電流，即電渦流，根據(jù)楞次定律，電渦流產(chǎn)生 的電磁場與感應(yīng)線圈的電磁場方向相反，這兩個磁場相互疊加，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——勵磁電流； ω—勵磁電流圓周率。[0028]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，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，增大線圈尺寸r，磁場分布范圍將增大，但感應(yīng)磁場 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，該信號經(jīng)放大、檢波、濾波后，便可得到一個與 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振動，則有交流電壓輸出，它正處于金屬板與感應(yīng)線圈之間 的相對位移，因此這種傳感器又稱為位移傳感器，它不但可作靜態(tài)測量，例如兩個物體之間 的距離、金屬板的厚度等，而且還可以作動態(tài)測量。電渦流傳感器檢波到的交直流信號是疊加在線圈的高頻電源上的，如果直接將這 種混頻信號送到振動儀，即使采用高頻電纜，也會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 信號放大并檢出后送到振動儀。這一裝置稱為電渦流傳感器的前置器。2.絕對式速度傳感器圖3絕對式速度傳感器是目前較常見的一種振動傳感器，它的工作原理實際上 是一個往復(fù)式永磁小發(fā)電機(jī)。絕對式傳感器的結(jié)構(gòu)如圖所示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-動線圈；9-引出線接頭。當(dāng)傳感器的外殼6固定在振動物體上時，整個傳感器跟著振動物體一起振動，而 處在空氣間隙內(nèi)的振動線圈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，動線圈處在相對(相對與傳感器外殼)靜止?fàn)顟B(tài)，線圈與 磁鋼之間發(fā)生相對運(yùn)動，動線圈切割磁力線而產(chǎn)生感應(yīng)電勢E E = BL ν式中B——磁場強(qiáng)度L——感應(yīng)線圈磁場強(qiáng)度ν——相對運(yùn)動速度當(dāng)B、L 一定時，輸出電勢E正比于振動速度V，所以稱它為速度傳感器。又因為 其振動的相對速度是相對于空間某一靜止點(diǎn)而言，故又稱絕對式速度傳感器。本實用新型振動變送器(JM-BIBC)主要由傳感器(包括絕對振動傳感器、電渦 流傳感器等)、輸入接口電路、瓦振烈度信號處理電路、瓦振幅值信號處理電路、軸振幅值信 號處理電路、信號切換電路、信號采集電路、微處理器；微處理器輸出連接狀態(tài)指示電路、 開關(guān)量輸出電路、模擬量輸出電路、同步緩沖信號輸出電路，另設(shè)有冗余電源等。圖3-圖9均是常規(guī)電路，其中振動傳感器輸出的振動信號或電渦流傳感器信號由 微處理器控制切換開關(guān)選擇不同的信號處理電路。再由整理電路把信號整理成信號采集電 路能識別的直流電壓，通過微型處理器得到能識別的數(shù)字信號，再經(jīng)過上位微處理器對采 集的數(shù)據(jù)進(jìn)行集中的運(yùn)算、處理、控制?？刂戚敵鲭娏髂M信號、開關(guān)量信號、提供故障診斷 系統(tǒng)所需的TDM信號等。該振動變送器主要實現(xiàn)將被測旋轉(zhuǎn)機(jī)械的振動信號轉(zhuǎn)換成正比的 4 20mA的電流信號，及報警開關(guān)量信號，同步緩沖信號燈。便于用戶接入計算機(jī)的DCS系統(tǒng)、DEH系統(tǒng)及TDM系統(tǒng)。該變送器體積小、精度高、安裝方便。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、齒輪和滾動軸承等。通過連續(xù)監(jiān)測設(shè)備運(yùn)行的重要狀態(tài)參數(shù)， 及時了解設(shè)備的運(yùn)行狀況，提示報警故障信息，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.振動變送器，其特征是由振動傳感器、瓦振幅值處理電路、瓦烈度處理電路、信號切 換電路和微處理器構(gòu)成，振動傳感器輸出連接瓦振幅值處理電路和瓦烈度處理電路，瓦振 幅值處理電路和瓦烈度處理電路的輸出連接信號切換電路和微處理器，微處理器輸出端設(shè) 有開關(guān)量輸出、電流輸出和同步緩沖輸出電路。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的振動變送器，其特征是所述振動傳感器為電渦流傳感器或位 移傳感器。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的振動變送器，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、信號切換電路和微處理器。
專利摘要振動變送器，由振動傳感器、瓦振幅值處理電路、瓦烈度處理電路、信號切換電路和微處理器構(gòu)成，振動傳感器輸出連接瓦振幅值處理電路和瓦烈度處理電路，瓦振幅值處理電路和瓦烈度處理電路的輸出連接信號切換電路和微處理器，微處理器輸出端設(shè)有開關(guān)量輸出、電流輸出和同步緩沖輸出電路。本實用新型提出一種在線振動監(jiān)測及故障診斷裝置用多功能振動變送器，能實時有效的監(jiān)測和保護(hù)現(xiàn)場設(shè)備。
文檔編號G01H11/02GK201867242SQ201020604198
公開日2011年6月15日 申請日期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 申請人:夏惠興