本发明专利技术涉及一种水电测试装置，具体为水力机组现场测试参数的统一接入装置,包括转换切换线路板，所述的转换切换线路板上有冗余接线端子，冗余接线端子与各个信号源连接；所述的冗余接线端子包括供电针脚和转换线路，供电针脚与电源拨码开关连接，所述的电源拨码开关与供电电源连接；所述的转换线路与信号切换拨码开关连接，所述的信号切换拨码开关与37针统一输出接口连接，所述的37针统一输出接口与数据采集设备连接。该装置在单一接线端口中实现不同接线方式、不同信号输入与输出、不同信号调理的统一，减少现场实施工作，提高试验效率，对不同种类、不同接线、不同供电和不同输出的传感器实现单通道切换和配置。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种水电测试装置，具体为水力机组现场测试参数的统一接入装置。
技术介绍
随着现代测量技术和水电行业的迅速发展，水力机组现场测试的内容越来越丰富，对现场测试技术也提出了更高的要求。水力机组现场测试对象和参数大部分都是各种物理值，如温度、距离、流速、压力等，要把它们转换成计算机采集系统能接收的信号，例如电压或电流，需要通过传感器的转换，而各种传感器除了必须的测量要求外，如表面测温传感器需要贴近测试表面、高频振动选用加速度振动传感器等，不同传感器还有不同的供电、输入和输出要求。以水力机组试验中常用的传感器为例，振动位移传感器通常采用-24V供电，接线方式有4芯和3芯两种，信号输出为-18～-2V；振动速度传感器的供电方式有-24V供电、±12V供电、无需供电三种，信号输出为0～500mV；加速度传感器和噪声传感器通常无需供电，直接电压输出；而压力传感器和压差传感器则是+24V供电，4～20mA输出，接线方式为2芯。如果能将这些参数测量的传感器或转换元件，设计一种统一的信号输入输出接口，使得同一接口实现水力机组试验的大多数传感器供电、输入和输出要求，则可以实现数据采集系统的灵活配置和测试参数接入的极大简化，并能节省现场测试信号安装配置时间、提高现场试验的效率和经济性。目前为了兼容不同测试参数的接入要求，有两种不同的技术方案，第一种是直接根据不同接入参数的要求，更换不同的测试系统或者测试采集模块。第二种是采用单一的测试采集模块或系统，利用不同的接入转换端子，配置不同的电源模块，来实现不同参数的转换和接入。目前水电行业应用较多的商用测试仪器和监测设备较多，包括美国NI(National Instruments)公司的cDAQ系列、PXI系列、cRIO系列，美国HBM公司Liberty采集仪、eDAQ采集设备等等，它们采用的大多是根据不同的测试参数，来调整采集系统的硬件模块，以满足测量信号的接入要求以测试行业常用的美国National Instruments公司的cDAQ测试采样系统为例，NI cDAQ全称NI CompactDAQ，是一种为工作台、测量现场以及生产流水线上的传感器和电子测量应用提供USB或以太网口即插即用特性的数据采集设备。cDAQ测试采样系统包括机箱和测试采集模块，通过在机箱上安装各种采集模块实现水力机组现场测试任务。目前提供11种测试采集模块，包括模拟输入、电偶输入、振动和加速度输入等输入模块。下表给出了适配不同测试参数的常用cDAQ模拟输入模块。这样针对不同的模拟信号输入方式，购置安装不同的采集模块进行连接，最终实现不同种类的输入参数的连接。作为技术成熟的商用模块化硬件，通过更换不同的cDAQ采集模块，可以让采集系统适配不同的测量参数，具有灵活配置的优点，但同时也存在几个明显的缺点。(1)设备经济性不高。不同的测量参数和传感器，需要购买和更换不同的测试采集模块，例如10个电压信号测点，1个电流信号测点，就需要购置1个32通道的电压测量模块和1块单独的电流测量模块，造成每块采集模块上资源的浪费，从成本上考虑也非常不经济。(2)接线方式难以适配。虽然针对市面上不同的传感器，一些可以直接选择连接测试采集模块，但大多数传感器还需要供电线路连接，以及部分电流输出的传感器还需要与采集模块连接形成回路，对二芯、三芯和四芯等不同接线方式的传感器，无法统一适配，仍然需要在接入前配置接线和转换。从经济的角度，大多数现场试验购置的都是单一的测试采集模块，如电压采集模块，那么电流的输入则通过电阻回路的转换来实现。通常电压采集范围为±10V，对于超出测量范围的电压测量参数，还需要进行分压操作，以保证采集系统能在量程内接收。对采用单一的测试采集模块或系统，最原始的方式，就是利用不同的接入转换端子，配置不同的电源模块，来实现不同参数的转换和接入。虽然采用胶带、端子排、面包板和电阻焊接等方式能实现不同信号的接入，但既增大了试验现场的工作量，也带来了较大的连接错误几率，耗费了现场试验时间，尤其在国际化水力机组测试项目日益增多的今天，这种方式需要耗费较大现场连接配置和测试时间，带来了额外的试验成本和试验风险。虽然国内外提供过不同接入装置的转换产品，但实际上通常与各自的采集产品绑定，且无法实现多种传感器的接入切换。因此，如果能实现所有传感器的统一供电、接入和信号调理，则不仅能优化试验流程、提高试验效率，并能大大提升水电机组现场试验的试验水平。
技术实现思路
针对上述技术问题，本专利技术提供一种水力机组现场测试参数的统一接入装置，以解决不同传感器接线方式不同的问题、不同传感器供电需求不同的问题和不同传感器信号输出不同的问题。具体技术方案为：水力机组现场测试参数的统一接入装置,包括转换切换线路板，所述的转换切换线路板上有冗余接线端子，冗余接线端子与各个信号源连接；所述的冗余接线端子包括供电针脚和转换线路，供电针脚与电源拨码开关连接，所述的电源拨码开关与供电电源连接；所述的转换线路与信号切换拨码开关连接，所述的信号切换拨码开关与37针统一输出接口连接，所述的37针统一输出接口与数据采集设备连接。转换切换线路板，包括单个通道线路回路，单个通道线路回路包括J1位拨码开关、JP1位拨码开关、CON2两针连接件和CON3三针连接件；J1位拨码开关通过电阻R33与JP1位拨码开关连接，J1位拨码开关通过电阻R1接地；JP1位拨码开关通过电阻R65接地。冗余接线端子为4针冗余接线端子，依次为第1针为电压正，第2针为电压负，第3针为信号正，第4针为接地。本专利技术提供的水力机组现场测试参数的统一接入装置，有益效果：(1)完备性。在单一接线端口中实现不同接线方式、不同信号输入与输出、不同信号调理的统一，而无需额外连接供电装置、信号调理装置和接线转换装置。(2)效率高。不需在现场进行连线配置、焊接和转换，直接采用四芯可插拔接线端子连接即可，大大减少现场实施工作，提高试验效率，减少出错机会，以提高试验准确性。(3)扩展性。可以通过拨码开关的扩展，例如串接电容等方式，实现信号的直流滤波等功能，可以满足后续更多测量参数接入的需求。本专利技术提供的水力机组现场测试参数的统一接入装置，针对水力机组现场性能测试，尤其是采用非常规方法的水力性能试验和发电机性能试验，如基于超声波法和热力学发的水轮机效率试验、基于量热法的发电机效率试验、发电机参数和温升试验等，对不同种类、不同接线、不同供电和不同输出的传感器实现单通道切换和配置。附图说明图1为本专利技术的结构示意图；图2为冗余接线端子结构示意图；图3为本专利技术的单个通道线路回路；图4为实施例的多通道结构示意图；图5为实施例的电源拨码开关的电压正极输出模块；图6为实施例的电源拨码开关的电压负极输出模块；图7为本实施例的37针统一输出接口的输出接口定义之一；图8为本实施例的37针统一输出接口的输出接口定义之二。具体实施方式结合附图说明本专利技术的具体实施方式。水力机组现场测试参数的统一接入装置,包括转换切换线路板2，所述的转换切换线路板2上有冗余接线端子1，冗余接线端子1与各个信号源连接；所述的冗余接线端子1包括供电针脚和转换线路，供电针脚与电源拨码开关3连接，所述的电源拨码开关3与供电电源4连接；所述的转换线路与信号切换本文档来自技高网...
【技术保护点】
水力机组现场测试参数的统一接入装置,其特征在于：包括转换切换线路板(2)，所述的转换切换线路板(2)上有冗余接线端子(1)，冗余接线端子(1)与各个信号源连接；所述的冗余接线端子(1)包括供电针脚和转换线路，供电针脚与电源拨码开关(3)连接，所述的电源拨码开关(3)与供电电源(4)连接；所述的转换线路与信号切换拨码开关连接，所述的信号切换拨码开关与37针统一输出接口(5)连接，所述的37针统一输出接口(5)与数据采集设备连接。
【技术特征摘要】
1.水力机组现场测试参数的统一接入装置,其特征在于：包括转换切换线路板(2)，所述的转换切换线路板(2)上有冗余接线端子(1)，冗余接线端子(1)与各个信号源连接；所述的冗余接线端子(1)包括供电针脚和转换线路，供电针脚与电源拨码开关(3)连接，所述的电源拨码开关(3)与供电电源(4)连接；所述的转换线路与信号切换拨码开关连接，所述的信号切换拨码开关与37针统一输出接口(5)连接，所述的37针统一输出接口(5)与数据采集设备连接。2.根据权利要求1所述的水力机组现场测试参数...
【专利技术属性】
技术研发人员：周叶，潘罗平，程大勇，高庆龙，曹登峰，夏伟，江翠伟，
申请(专利权)人：北京中水科水电科技开发有限公司，
类型：发明
国别省市：北京;11
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