CN101452007B - 内燃机车柴油机转速测量方法及设备 - Google Patents

内燃机车柴油机转速测量方法及设备 Download PDF

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Abstract

本发明公开一种设备简单、测量准确、可降低机车故障率、提高机车可靠性和安全性的内燃机车柴油机转速测量方法及设备。方法是取励磁机三相输出端中的两相输出信号，经信号变压器变压滤波、电容滤波后输入至控制单元进行信号处理，处理后的信号再输入至单片机进行计算。设备是有控制单元及与控制单元相接的单片机，设有与励磁机三相输出端中两相相接的信号变压器B，信号变压器B的输出端与电容C相接后再与控制单元相接。

Description

内燃机车柴油机转速测量方法及设备
技术领域：
本发明涉及一种内燃机车柴油机转速测量的方法和装置，尤其是一种设备简单、测量准确、可降低机车故障率、提高机车可靠性和安全性的内燃机车柴油机转速测量方法及设备。
背景技术：
内燃机车的动力部分由大功率柴油机、主发电机、辅助发电机、励磁机、控制单元及相关配套系统组成。目前，柴油机转速的测量主要依靠转速传感器(采用霍尔效应或光电感应的原理)采集转速信号，然后将所采集的转速信号经过滤波、放大、模/数转换等输入至控制单元单片机，通过单片机计算而得到当前柴油机转速。但是，由于所用传感器对于使用环境、组装工艺都有十分严格的要求，因此这种测量系统容易受到环境和人为因素的影响，可靠性很低。尤其是内燃机车动力间内的强电磁干扰、高频高强度振动、油雾水雾等恶劣环境条件，更降低了转速传感器的可靠性及缩短了使用寿命。另外，柴油机转速传感器是内燃机车正常运转的重要零件，如果传感器出现问题将有可能导致柴油机不能正常运转、辅助发电设备不工作，严重的还将导致机车停运等现象，直接影响了机车的可靠性和安全性。
发明内容：
本发明是为了解决现有技术所存在的上述技术问题，提供一种设备简单、测量准确、可降低机车故障率、提高机车可靠性和安全性的内燃机车柴油机转速测量方法及设备。
本发明的技术解决方案是：一种内燃机车柴油机转速测量方法，其特征在于按如下步骤进行：取励磁机三相输出端中的两相输出信号，经信号变压器变压滤波、电容滤波后输入至控制单元进行信号处理，处理后的信号再输入至单片机进行计算。
所述经信号变压器变压滤波是经变比K＝1∶1的信号变压器变压滤波。
一种内燃机车柴油机转速测量设备，有控制单元及与控制单元相接的单片机，设有与励磁机三相输出端中两相相接的信号变压器B，信号变压器B的输出端与电容C相接后再与控制单元相接。
本发明主要是利用内燃机车的现有装备—励磁机，能够准确、可靠地完成柴油机转速的测量。由于励磁机是内燃机车的成熟可靠部件，故障率极低，因此可以大幅度减小由于转速传感器输出信号问题而导致的柴油机、机车故障，提高了内燃机车运行的可靠性和安全性。另外，本发明节省了转速传感器及相关电路，使得设备更加简单，进一步降低了机车的生产成本。
附图说明：
图1是本发明实施例电路原理图。
图2是本发明实施例励磁机输出信号波形图。
图3是本发明实施例经过信号变压器滤波后的信号波形图。
图4是本发明实施例经过电容滤波后的信号波形图。
具体实施方式：
内燃机车柴油机转速测量方法，是取励磁机三相输出端中的两相输出信号(可任选励磁机三相输出端中的两个)，经信号变压器变压滤波，信号变压器的变比K最好是1∶1，再经电容滤波后输入至控制单元进行信号处理，处理后的信号再输入至单片机进行计算，所述控制单元、单片机同现有技术。
内燃机车柴油机转速测量设备如图1所示，有控制单元及与控制单元相接的单片机，设有与励磁机三相输出端中两相相接的信号变压器B，信号变压器B的输出端与电容C相接后再与控制单元相接。
工作原理：
励磁机本身相当于三相交流发电机，理论上可以发出三相正弦交流电，ABC三相的电压分别为
Figure G200810230121XD00021
Figure G200810230121XD00023
则三相线电压
Figure G200810230121XD00024
Figure G200810230121XD00025
Figure G200810230121XD00026
ω＝2π·fEXC；为相位角。由此可见线电压的幅值是相电压的
Figure G200810230121XD00028
倍，相位上超前相电压π/6，频率没有改变。内燃机车的励磁机与柴油机通过变速箱或皮带轮相连，二者转速基本呈线性关系，因此励磁机供电的频率和柴油机转速频率也呈线性关系fENG＝n/60＝λ·fEXC。fENG为柴油机转速频率，单位Hz；n为柴油机转速，单位rpm；fEXC为励磁机供电频率，单位Hz；λ为传动比。因此在已知传动比λ的情况下，如能够精确测定励磁机供电频率fEXC，即能够精确计算出柴油机转速频率fENG。
实际运用过程中，由于柴油机曲轴扭振、机体振动和其他干扰信号的存在，励磁机输出信号并非标准正弦信号，通常使用示波器测得信号如图1所示，为明显的锯齿波形且在一个信号周期中多次经过零点，这种信号如果直接输入控制单元势必造成信号失真和转速测量值失真；通过信号变压器滤波后波形如图2所示，仍为锯齿波形，信号频率不变，幅值不变，但已经没有一个信号周期内多次经过零点的现象；经过电容滤波后信号波形如图3所示，已经近似正弦信号，可以提供给控制单元使用。经控制单元处理后，由单片机计算即可得到当前柴油机转速。

Claims (3)

1.一种内燃机车柴油机转速测量方法，其特征在于按如下步骤进行：将励磁机与柴油机通过变速箱或皮带轮相连，二者转速呈线性关系，取励磁机三相输出端中的两相输出信号，经信号变压器变压滤波、电容滤波后输入至控制单元进行信号处理，处理后的信号再输入至单片机进行计算，计算公式如下：fENG＝n/60＝λ·fEXC，式中fENG为柴油机转速频率，单位Hz；n为柴油机转速，单位rpm；fEXC为励磁机供电频率，单位Hz；λ为传动比。
2.根据权利要求1所述的内燃机车柴油机转速测量方法，其特征在于：所述经信号变压器变压滤波是经变比K＝1∶1的信号变压器变压滤波。
3.一种如权利要求1所述内燃机车柴油机转速测量方法用设备，有控制单元及与控制单元相接的单片机，其特征在于：设有与励磁机三相输出端中两相相接的信号变压器B，信号变压器B的输出端与电容C相接后再与控制单元相接。
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