一种基于输出脉冲频率的水轮转速监控系统技术方案

本发明专利技术公开了一种基于输出脉冲频率的水轮转速监控系统，包含依次连接的转速传感器、脉冲整形放大电路、微控制器模块，以及与微控制器模块连接的转速显示单元、继电器驱动单元，所述微控制模块包含比较单元和控制单元；所述转速传感器包含光源发射器、转盘、光电传感器,本发明专利技术结构简单、测量精度高、抗干扰能力强且能够精确地测量水轮发电机的转速；简化了硬件电路，降低了产品成本，缩短了设计周期，提高了系统的可靠性和灵活性。

【技术实现步骤摘要】
一种基于输出脉冲频率的水轮转速监控系统
本专利技术涉及一种监控系统，尤其涉及一种基于输出脉冲频率的水轮转速监控系统，属于监控领域。
技术介绍
转速数据是水轮发电机组运行状况的重要标志之一。准确地测量机组的转速并根据转速的变化及时地进行各种必要的控制操作，以保证水轮发电机组正常、安全运行，是该监控装置应完成的功能。 目前，国内水电站使用的大多是永磁发电机加电压继电器式、机械式等旧式转速信号器，存在结构复杂、测量精度低、工作可靠性差等缺点。 在水轮发电机组控制系统中，过速保护系统作为机组控制系统的重要组成部分，主要用于防止机组出现飞翼事故照成重大的损害，当机组出现事故停机或者甩负荷时，如果出现调速器故障拒动或者导叶关闭速度过慢等情况，就需要开启事故匹配压阀直接关闭导叶。国内外水电站曾多次出现机组过速、飞翼照成的重大事故，因此提高水电机组过速保护系统的可靠性。实时检测水轮发电机组的速度尤其重要。 例如申请号为“201220703479.1”的一种水轮发电机组机械过速保护装置，包括转速检测器、配重、转速脱扣器、抱箍，转速检测器通过抱箍固定安装在机组主轴上随机组主轴转动，且在转速检测器的圆周对称位置安装配重保持平衡；转速脱扣器安装在机组主轴旁且与转速检测器留有间距；机组事故配压阀连接转速脱扣器，且在接收到电信号、液压信号或者电信号和液压信号后均会启动关机操作程序。该技术的有益效果是反应灵敏，只要转速脱扣器输出电信号、或者液压信号、或者电信号和液压信号两种信号都能驱动事故配压阀关机，从而启动关机操作程序，防止机组事故的发生。该技术虽然解决了水轮发电组转速测量，通过转速测量有效地进行过速保护，但是在测速精度方面有待进一步提升。 又如申请号为“201310276592.5”一种水轮发电机过速保护电路及其控制方法，该水轮发电机过速保护电路包括安装于水轮发电机上的η台转速测量仪、过速检测装置和过速执行装置，η台转速测量仪与过速检测装置相连，过速检测装置与过速执行装置相连，过速检测装置接收η台转速测量仪的检测信号，当有m台转速测量仪检测到水轮发电机转速超速时，过速检测装置向过速执行装置输出过速信号，调节水轮发电机转速，η为大于2的正整数，m为大于2且小于η的正整数。该专利技术避免过速执行装置单一的根据机组转速是否大于115%*Ne而运动，避免转速信号异常造成过速保护误动或拒动。同时，通过设立主配据动条件，避免主配拒动信号不正确而导致过速保护误动。该专利技术虽然解决了水轮发电组转速测量，通过转速测量有效地进行过速保护，但是在测速精度方面有待进一步提升。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题是针对
技术介绍
的不足提供了一种基于输出脉冲频率的水轮转速监控系统，其结构简单、测量精度高、抗干扰能力强且能够精确地测量水轮发电机的转速。 本专利技术为解决上述技术问题采用以下技术方案:一种基于输出脉冲频率的水轮转速监控系统，包含依次连接的转速传感器、脉冲整形放大电路、微控制器模块，以及与微控制器模块连接的转速显示单元、继电器驱动单元，所述微控制器模块包含比较单元和控制单元；所述转速传感器包含光源发射器、光电传感器，在水轮的转盘上设有m个感光孔，所述光源发射器将光信号垂直照射到转盘上，通过感光孔输出光信号，光电传感器将光信号转换成输出脉冲进而通过脉冲整形放大电路传输至微控制器模块计算得出水轮实际转速；比较单元，用于根据实际转速与设定转速进行对比，若实际转速大于设定转速，则发送信号至控制单元；控制单元，用于根据比较单元发送的信号，通过继电器驱动单元控制报警单元发出警报；转速显示单元，用于实时显示水轮转速。 作为本专利技术一种基于输出脉冲频率的水轮转速监控系统的进一步优选方案，所述m 为 60 ;作为本专利技术一种基于输出脉冲频率的水轮转速监控系统的进一步优选方案，所述微控制器模块为FLEX10K系列CPLD芯片。 作为本专利技术一种基于输出脉冲频率的水轮转速监控系统的进一步优选方案，所述设定转速为3000rpm。 作为本专利技术一种基于输出脉冲频率的水轮转速监控系统的进一步优选方案，所述转速显示单元为数码管。 本专利技术采用以上技术方案与现有技术相比，具有以下技术效果:1、结构简单、测量精度高、抗干扰能力强且能够精确地测量水轮发电机的转速；2、简化了硬件电路，降低了产品成本，缩短了设计周期，提高了系统的可靠性和灵活性。 【附图说明】 图1是本专利技术的结构原理图。 【具体实施方式】 下面结合附图对本专利技术的技术方案做进一步的详细说明:如图1所示，一种基于输出脉冲频率的水轮转速监控系统，包含依次连接的转速传感器、脉冲整形放大电路、微控制器模块，以及与微控制器模块连接的转速显示单元、继电器驱动单元，所述微控制器模块包含比较单元和控制单元；所述转速传感器包含光源发射器、光电传感器，在水轮的转盘上设有m个感光孔，所述光源发射器将光信号垂直照射到转盘上，通过感光孔输出光信号，光电传感器将光信号转换成输出脉冲进而通过脉冲整形放大电路传输至微控制器模块计算得出水轮实际转速；进而微控制器根据n=fp/m得出水轮转速； 其中，η为转速，fp为输出脉冲，m为感光孔数量；比较单元，用于根据实际转速η与设定转速进行对比，若实际转速大于设定转速，则发送信号至控制单元；控制单元，用于根据比较单元发送的信号，通过继电器驱动单元控制报警单元发出警报；转速显示单元，用于实时显示水轮转速η。 其中，所述m为60，所述微控制器模块为FLEX10K系列CPLD芯片，所述正常转速为3000rpm,所述转速显示单元为数码管。 本专利技术的转速传感器采用光电式脉冲编码器，与待测发电机主轴同轴相连。传感器上均匀分布有60个感光孔，使转速为η的水轮发电机，每分钟有60η个脉冲输出，即每秒有η个脉冲，故可以通过对传感器的输出脉冲频率fp的测量得到水轮发电机的转速值η。 工作时,首先光源发射器将光信号垂直照射到转盘上，通过感光孔输出光信号，光电传感器将光信号转换成电信号输出脉冲fp,进而通过脉冲整形放大电路传输至微控制器模块计算，进而微控制器根据n=fp/m得出水轮转速；其中，η为转速，fp为输出脉冲，m为感光孔数量；通过公式可计算出水轮转速，微控制模块根据计算出的水轮转速判断分析当前转速是否在正常范围内，若超过正常转速，则驱动报警单元发出警报。 本专利技术所述的水轮发电机组转速监控系统是采用CPLD (ComplexProgrammableLogic Device)及少量的接口器件构成的,系统的功能结构描述采用VHDL(Very HighspeedIntegrated Circuit Hardware Descript1nLanguage)。由于米用的 CPLD 芯片能够高密度、高速度、高性能地实现复杂数字系统的设计，使硬件设计大大简化。具有设计硬件结构简单、测量精度高、抗干扰能力强等特点。 FLEX10K系列器件是嵌入式PLD产品，每个FLEX10K器件包含一个嵌入式阵列和一个逻辑阵列。嵌入式阵列由一些嵌入式阵列块组成，用于实现各种复杂的逻辑功能。逻辑阵列由逻辑阵列块组成，用于实现通用逻辑。FLEX10K器件采用可重构的CN0SSRAM单元，其结本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于输出脉冲频率的水轮转速监控系统，其特征在于：包含依次连接的转速传感器、脉冲整形放大电路、微控制器模块，以及与微控制器模块连接的转速显示单元、继电器驱动单元，所述微控制器模块包含比较单元和控制单元；所述转速传感器包含光源发射器、光电传感器，在水轮的转盘上设有m个感光孔，所述光源发射器将光信号垂直照射到转盘上，通过感光孔输出光信号，光电传感器将光信号转换成输出脉冲进而通过脉冲整形放大电路传输至微控制器模块计算得出水轮实际转速；比较单元，用于根据实际转速与设定转速进行对比，若实际转速大于设定转速，则发送信号至控制单元；控制单元，用于根据比较单元发送的信号，通过继电器驱动单元控制报警单元发出警报；转速显示单元，用于实时显示水轮转速。

【技术特征摘要】
1.一种基于输出脉冲频率的水轮转速监控系统，其特征在于:包含依次连接的转速传感器、脉冲整形放大电路、微控制器模块，以及与微控制器模块连接的转速显示单元、继电器驱动单元，所述微控制器模块包含比较单元和控制单元；所述转速传感器包含光源发射器、光电传感器，在水轮的转盘上设有m个感光孔，所述光源发射器将光信号垂直照射到转盘上，通过感光孔输出光信号，光电传感器将光信号转换成输出脉冲进而通过脉冲整形放大电路传输至微控制器模块计算得出水轮实际转速； 比较单元，用于根据实际转速与设定转速进行对比，若实际转速大于设定转速，则发送信号至控制单元； 控...

【专利技术属性】
技术研发人员：朱杰，
申请(专利权)人：无锡科思电子科技有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏;32