一种水轮发电机组振动无线监测装置制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种水轮发电机组振动无线监测装置，包括信号采集系统，信号接收系统和信号传输系统。信号采集系统由电阻应变式传感器、信号调理电路组成；所述信号接收系统由DSP芯片、电源模块、时钟模块、USB存储模块组成；所述信号传输系统由传输模块与上位机组成。本发明专利技术设计了振动信号转换电路来实现对水轮发电机组振动信号的采集；设计了电压转换电路来实现电源模块输出三种电压；设计了无线传输接口来实现DSP芯片与上位机之间的数据传输功能。本发明专利技术可对水轮发电机组进行实时在线同步监测，无需敷设通信电缆，安装测点时不受空间影响。系统安装调试方便，试验人员可在控制室内进行试验，试验更安全，可适用于大中小型发电厂水轮发电机组的监测。厂水轮发电机组的监测。厂水轮发电机组的监测。

【技术实现步骤摘要】
一种水轮发电机组振动无线监测装置


[0001]本专利技术属于监测
，涉及一种水轮发电机组的监测装置，具体为一种水轮发电机组振动无线监测装置。

技术介绍

[0002]随着水电工程建设的高速发展，机组容量和尺寸在逐步增大，比转速也相应提高，机组运行的自动化程度越来越高。无人值班、少人值守、远程控制的水电厂日益增多使得机组运行稳定性的研究得到各国的广泛关注。由于机组的长期振动而导致机组部件的材料疲劳甚至遭到破坏，严重影响机组的安全运行和发电效益。国内外对水电机组振动的研究表明：许多机组振动的振源来自水轮机。因此在国内的水电行业中投入了大量的人力和物力进行水轮机的振动研究。
[0003]现有的水轮发电机组振动监测装置，大部分均通过有线采集系统实现对水轮发电机组状态的监测。但存在以下不足：1，一般振动传感器活动部件易损坏，低频响应不好。在10Hz以下，将产生较大的振幅和相位误差。电涡流传感器需外加电源，安装比较麻烦，要求十分严格，而且必须配前置器。当测量振动物体材料不同时，影响传感器线性范围和灵敏度，需要重新标定。2，一般信号采集系统电源模块只能输出一种电压，不能满足电路中多种电压需求；没有信号存储装置，当信号接收系统与信号传输系统发生通信中断时，接收的振动信号会丢失。3，水力发电机组平台的垂直高度较高，试验人员在使用、布置测量线时，十分不便；大量的测量线重量大、体积大，携带不方便；试验人员在运输测量仪器设备时，不但费时费力，而且成本高。4，对于机组大修，安装评估等临时应用场合，系统组建困难，安装与拆卸工作量大，使用极为不便；对于拥有多台发电机组的大中小型水力发电厂，一般只需在机组安装、大修后以及检修时段对机组进行振动检测，无需每台机组配置一套永久性监测系统。

技术实现思路

[0004]为了避免振动传感器和电涡流传感器测量时带来的误差；防止接收到的振动信号丢失；克服试验人员使用、布置测量线时不便；大量的测量线重量大、体积大，携带不方便；运输测量仪器设备时，不但费时费力，而且成本高；系统组建困难，安装与拆卸工作量大等困难。本专利技术提供一种水轮发电机组振动无线监测装置，使用电阻应变式传感器测量水轮发电机组的振动信号；使用USB 存储模块保存接收到的振动信号；使用无线传输接口进行数据传输，不需敷设电缆。用于临时场合或在线监测，使用方便，且适用于有多台发电机组的大中小型水力发电厂。
[0005]为达到上述目的，本专利技术的技术方案是这样实现的：
[0006]一种水轮发电机组振动无线监测装置，包括信号采集系统，信号接收系统和信号传输系统。所述信号采集系统由电阻应变式传感器、信号调理电路依次连接组成；所述信号接收系统由DSP芯片、电源模块、时钟模块、USB存储模块组成；所述信号接收系统由DSP芯片
(3)、电源模块(4)、时钟模块(5)、USB 存储模块(6)组成，信号中断时，会保存在USB存储模块(6)内，所述电源模块(4)包括10V大容量锂电池和电压转换电路，可以提供时钟模块(5)10VDC、信号调理电路(2)5VDC，DSP芯片(3)3.3VDC，总共3种电压。所述信号传输系统由传输模块与上位机组成，所述信号传输系统由传输模块(7)和上位机 (8)组成，所述传输模块(7)包括Zigbee模块(71)、无线信号放大电路(72) 和高增益天线(73)组成，Zigbee模块(71)与无线信号放大电路(72)、高增益天线(73)依次连接，组成高效的无线传输接口，实现DSP芯片(3)与上位机(8)之间的数据传输功能。本专利技术设计了振动信号转换电路，通过多组电阻应变式传感器将振动信号转换成电阻信号，由信号调理电路将电阻信号转换成电压信号，传输给DSP芯片。采集到的数据经过处理后和时间一同被储存在USB 存储模块内部，以便在通信中断的情况下还可以保存采集到的振动信号。如果 DSP芯片与上位机通信正常，那么DSP芯片就把采集到的原始数据直接上送至上位机。
[0007]进一步地，所述的电阻应变式传感器是利用电阻应变片将振动信号转换为电阻信号，实现电测非电量的传感器。
[0008]进一步地，所述的电阻应变式传感器通过粘贴在水轮发电机组上进行测量，测点有上、下机架振动测点，顶盖振动测点，主轴振动测点，定子外壳振动测点。水轮机运行时若发生振动，安装在测点的电阻应变片会发生阻值的变化。
[0009]进一步地，所述的信号调理电路可放大振动信号倍数，同时对信号进行滤波消除干扰信号。水轮发电机组所处恶劣的工作环境，强噪声和大干扰信号会夹杂在振动信号中。因此在采集传输信号时，一些无用信号会夹杂进去，严重影响测量精度。信号调理电路对振动信号进行处理，经过信号的放大、滤波操作后进行下一步传输。该电路与传统电桥电路相比，灵敏度是单臂电桥的4倍，是双臂差动电桥的2倍。
[0010]进一步地，所述的电源模块包括10V大容量锂电池，电压转换电路。10V 大容量锂电池与电压转换电路连接，可以提供时钟模块(5)10VDC、信号调理电路(2)5VDC，DSP芯片(3)3.3VDC。总共3种电压。
[0011]进一步地，所述的传输模块可实现上位机与DSP芯片之间的数据传输功能。传输模块由Zigbee模块与无线信号放大电路和高增益天线依次连接。与单一 Zigbee模块做数据传输相比，所述传输模块具有增强Zigbee信号，防止信号传输过程中数据丢失，高灵敏度和效率，低噪声等优点。
[0012]进一步地，无线传输功能可以有效解决试验人员使用、布置测量线时不便，大量的测量线重量大、体积大，携带不方便，系统组建困难，安装与拆卸工作量大等困难。本专利技术不需敷设电缆，用于在线监测，使用方便，且适用于有多台发电机组的大中小型水力发电厂。
附图说明
[0013]下面结合附图对本专利技术作进一步说明
[0014]图1为本专利技术一种水轮发电机组振动无线监测装置的结构示意图。
[0015]图2为本专利技术信号调理电路的原理图。
[0016]图3为本专利技术时钟模块10VDC供电电路的原理图。
[0017]图4为本专利技术信号调理电路5VDC供电电路的原理图。
[0018]图5为本专利技术DSP芯片3.3VDC供电电路的原理图。
[0019]图6为本专利技术无线信号放大电路的原理图。
[0020]图7为本专利技术传输模块结构示意图。
[0021]附图中的有关标记说明：
[0022]1‑
电阻应变式传感器，2
‑
信号调理电路，3
‑
DSP芯片，4
‑
电源模块，5
‑ꢀ
时钟模块，6
‑
USB存储模块，7
‑
传输模块，8
‑
上位机。
[0023]其中71
‑
Zigbee模块，72
‑
无线信号放大电路，73
‑
高增益天线。
具体实施方式
[0024]下面结合附图对本专利技术进行清楚、完整的说明。本领域普本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种水轮发电机组振动无线监测装置，包括信号采集系统，信号接收系统和信号传输系统，所述信号采集系统由电阻应变式传感器、信号调理电路依次连接组成；所述信号接收系统由DSP芯片、电源模块、时钟模块、USB存储模块组成；所述信号接收系统由DSP芯片(3)、电源模块(4)、时钟模块(5)、USB存储模块(6)组成，信号中断时，会保存在USB存储模块(6)内，所述电源模块(4)包括10V大容量锂电池和电压转换电路，可以提供时钟模块(5)10VDC、信号...

【专利技术属性】
技术研发人员：胡润志，管一，张少凯，谢斌，冉维曌，王利英，王继选，
申请(专利权)人：河北工程大学，
类型：新型
国别省市：