用于在旋转机械的旋转部分上测量的数据的无线数据传输的设备和方法技术

本发明专利技术涉及用于在旋转机械的旋转部分（１１）上进行测量的设备和方法，包括：测量装置（１），其安装在所述旋转部分（１１）上，用于测量所述旋转部分（１１）的至少一个参数；发送装置（２），用于接收来自所述测量装置（１）的测量数据，并包括至少一个射频模块（２２），具体为蓝牙模块，用于基于接收的所述测量数据的数据的无线传输（８）；接收装置（５），包括射频模块，具体为蓝牙模块，用于接收从所述发送装置（２）传输的所述数据；以及，处理单元（４），与所述接收装置（５）相连，用于处理包含在从所述接收装置（５）接收的所述数据中的测量数据。该设备可被具体用于像蒸汽涡轮机、燃气涡轮机或发生器等旋转机械的长期在线监测。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及用于根据权利要求1在旋转机械的旋转部分上进行测量的设备和根据权利要求16的相应方法，以及用于根据权利要求 11在旋转机械的旋转部分上进行测量的测量和发送单元。
技术介绍
像蒸汽或燃气涡轮机或发生器等旋转机械的状态监测通常在低 旋转速度的机械检査期间进行。为了进行监测，采用通过线缆与外部 处理单元相连的测量系统，其用以处理测量数据。该方法耗时，且也 不能用于旋转机械的在线状态检测。然而，对旋转系统的长时间可靠 性来说，重要的是持续地在线监测机械的状态，用以检测会减小机械 寿命的不希望出现的力。持续监测在诸如下述的应用中是重要的。在发电厂中，可将几个 旋转机械连在一起，以形成具有相当长度的轴来传送这些机械的力。 机械的轴部通过联轴器对准并相连。可将轴承配置在联轴器间和轴的 末端，用以转动轴。轴部未对准会产生不受欢迎的力，其可能导致振 动、轴弯曲、轴承和联轴器的寿命降低以及发电厂的效率條低等。WO 92/08962公开了用于在包括几部分的转轴上对准轴部的方 法和设备。轴部通过联轴器连接，轴在联轴器的每侧都采用滑动轴承 引导。应变计被固定在联轴器的每侧。它们的测量值指示每个联轴器 上的应力。联轴器中的弯曲力矩由处理单元估算，然后在力矩最小化 单元中使用。此外，第三单元可以利用每个联轴器的许可角度偏差的 指示，用以最小化轴承运动，这是使联轴器中的总剩余力矩最小所必 需的。 因此，本专利技术的目的在于提供用于在旋转机械的旋转部分上进行 测量的设备、方法以及测量和发送单元，其允许进行特别长期的在线 监测。通过如权利要求1所述的用于在旋转机械的旋转部分上进行测量的设备和如权利要求16所述的相应方法，以及如权利要求11所述 的用于在旋转机械的旋转部分上进行测量的测量和发送单元，可以实 现该目的。本专利技术的优选实施例在所附的权利要求中给出。根据本专利技术的重要方面，通过无线通讯连接传输来自旋转机械的 旋转部分的测量数据。因为对测量来说不需要线缆，所以可以对旋转 机械长期在线测量。根据本专利技术的设备可测量旋转部分的一个或多个 参数，并通过无线通讯连接将测量数据发送给处理单元，以进一步处 理。该设备适用于像蒸汽涡轮机、燃气涡轮机或发生器等旋转机械中， 其中恶劣的环境中具有高旋转力、高温以及电磁辐射等。它也既能用 于高速也能用于低速机械上的在线短期以及在线长期测量。根据本专利技术的实施例，提供了用于在旋转机械的旋转部分上进行 测量的设备，其包括测量装置，其被安装在旋转部分上，用于测量旋转部分的至少一 个参数；发送装置，用于接收来自测量装置的测量数据，并包括至少一个 射频模块，具体为蓝牙模块，用于基于接收的测量数据的数据的无线 传输；接收装置，包括射频模块，具体为蓝牙模块，用于接收从发送装 置传输的数据；以及处理单元，与接收装置相连，用于处理包含在从接收装置接收的 数据中的测量数据。优选地，也可将发送装置安装在旋转部分。射频模块是能通过无 线传输进行通讯的模块。具体地，用于射频模块的蓝牙技术是用于替 代有线的现代、低成本和低功耗的无线电技术，其可以使低成本地实 现该设备。然而，根据本专利技术，其它的无线技术也是适用的，诸如正EE802.11 WLAN标准运行或HIPERLAN。然而，蓝牙技术的主要优势 是可以双向通讯以及强劲的无线通讯，这是由以下特性保证的重发 丢失的数据包；采用在2.5GHz频带中79个数据率约为1Mbit/s的信 道间的连续跳频，以避免来自其它无线电源的干扰，且不需要复杂的 天线安装配置。优选地，接收装置通过向发送装置发送控制数据来控制测量。发 送装置可以处理接收的控制数据并控制测量过程，如通过根据接收的 控制数据对测量装置编程。同时，发送者可以将控制数据传递给发送 装置，用以对测量数据的处理编程。当蓝牙模块用作射频模块时，在 蓝牙模块间建立一方面传递测量数据一方面传递控制数据的双向通 信可以使设备执行标准化且是用户友好的，因此该设备可被用于广泛 的用途。具体地，对于将该设备用于不同环境中的应用来说，可能只 需要配置软件。这种情况下不需要对硬件进行改变。例如，可以通过 在线通讯对发送装置的采样频率、增益或滤波器设置编程。此外，可 以在不同的测量装置间在线切换，如在应力片或温度传感器间。此外，设备可以包括用于向发送装置提供能量的装置。例如，可 由两个线圈间的感应电源提供能量，如气隙变压器。因此，在优选实施例中，用于向发送装置提供能量的装置包括旋 转部分外侧的感应电源单元、安装在旋转部分周围的感应线圈和安装 在旋转部分上的相应能量收集线圈。在发送装置和/或测量装置中， 可以实现低能或节能模式，这可以在运行期间通过向发送装置发送相 应的控制命令来启动。例如，如果发送单元超过它的设计温度时，或 采用电池供电时，则可以采用该节能模式。在另一个优选实施例中，用于向发送装置提供能量的装置包括电 池，其在发送装置中实现。因此，可以使该设备能用于短期使用。此 夕卜，因为现在的电池研发使电池能用更长的时间，所以相对感应电源， 替代地采用电池提供能量可能是节约成本的。为了保证设备在如高速长期旋转的燃气或蒸汽涡轮机等的恶劣 环境中工作，发送装置可以工作在旋转机械具有高达10,000g的恶劣 环境中。此夕卜，发送装置也可以工作在高达约125'C的高温中。例如，为了承受旋转机械的苛刻环境中的高温、压力以及电磁干扰，发送装 置可以按照在固定壳体中，如由诸如金属等弹性材料形成的壳体。在优选实施例中，发送装置安装在旋转部分上，并由多芯片模块(MCM-D)技术形成。MCM-D技术集成电子电路的裸模片，因此， 与形成于印刷电路板上相比，发送装置变得更小。由于多芯片模块 的紧凑设计和低重量，发送装置可以抵挡高离心力。MCM-D技术 对热应力也是不敏感的，因为整体设计是硅基的；此外，多芯片模 块的整体设计是密封芯片，其对燃油、蒸汽和水是不敏感的。 根据本专利技术的一个实施例，发送装置包括 前端单元，用于预处理从测量装置接收的测量数据； A/D转换器，用于将预处理测量数据数字化； 数字信号处理器，用于处理数字化且预处理的测量数据； 射频模块，具体为蓝牙模块，与数字信号处理器相连，用于传送数字信号处理器接收的数据；以及供能单元，与用于向发送装置提供能量的装置相连。为了消除或至少减小由旋转机械导致的对测量的磁场干扰，前端 单元可以包括切换的计激发(switched gauge excitation)功能，用以 最小化测量数据中的干扰。切换的计激发可以最小化或甚至于消除电 磁场干扰。切换的计激发是指用于衡量的电源电压的极性与输入的测 量的极性同时切换。因此有用的信号信息将保持不变，而感应的电磁 场干扰独立于电源电压的极性，其会由于高的开关频率在高频被抑 制，然后能简单地通过低通滤波器将其去除。根据本专利技术的另一方面，提供了用于在旋转机械的旋转部分上进行测量的测量和发送单元，其包括测量装置，被配置为安装在旋转部分上，用于测量旋转部分的至 少一个参数；以及发送装置，被配置为安装在旋转部分上，用于接收来自测量装置的测量数据，并包括至少一个射频模块，具体为蓝牙模块，用于基于接收的测量数据的数据的无线传输。该单元可以包含包括测量装置和发送装置的多芯片模块 (MCM本文档来自技高网...

【技术保护点】
用于在旋转机械的旋转部分（１１）上进行测量的设备，包括：　　　　测量装置（１），其安装在所述旋转部分（１１）上，用于测量所述旋转部分（１１）的至少一个参数；　　　　发送装置（２），用于接收来自所述测量装置（１）的测量数据，并包括至少一个射频模块（２２），具体为蓝牙模块，用于基于所述接收的测量数据的数据的无线传输（８）；　　　　接收装置（５），包括射频模块，具体为蓝牙模块，用于接收从所述发送装置（２）传输的所述数据；以及　　　　处理单元（４），与所述接收装置（５）相连，用于处理包含在从所述接收装置（５）接收的所述数据中的测量数据。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：M罗森，R滕内森，
申请(专利权)人：阿尔斯通技术有限公司，
类型：发明
国别省市：CH[瑞士]