CN101762716A - 水轮发电机齿盘测速装置 - Google Patents

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本发明涉及一种水轮发电机齿盘测速装置，两个霍尔开关测速探头CP1、CP2组成一组测速反馈信号安装于测速齿盘旁，测速传感器CP1、CP2的输出信号通过引线连接到安装于调速器电气柜中的专用信号处理板的信号输入端子上。本发明具有安装简便、测速精度高、转速稳定、不受齿盘加工精度影响等优点。该方法和装置消除了齿盘加工精度对测速精度及稳定性的影响。

Description

水轮发电机齿盘测速装置
技术领域：本发明涉及一种水轮发电机齿盘测速装置。
背景技术：齿盘测速是水轮发电机组调速器获取转速信号的重要手段之一，其测量精度和稳定性直接关系到机组能否安全稳定运行。随着水轮发电机组容量的不断增大，测速齿盘直径也越来越大，受加工工艺影响齿宽及齿间距的误差逐渐增大，从而导致机组运行时齿盘测速信号值的波动及误差也越来越大。目前国际上大多采用单探头齿盘测速方式作为测速反馈信号，测速脉冲宽度受测速齿盘齿形的加工精度影响。当机组大轴轴径增大时，测速齿盘受重量限制一般采用钢带弯制而成，齿盘精度误差较大，导致转速测量误差增大且所测转速波动不稳，影响机组的稳定运行，因此迫切需要一种可以消除由于齿盘加工精度导致转速测量误差的测速装置，提高齿盘测速的精度和稳定性。
发明内容：本发明的目的是公开一种安装简便、测速精度高、转速稳定、不受齿盘加工精度影响的水轮发电机齿盘测速装置。本发明的目的是通过以下技术方案实现的：两个霍尔开关测速探头CP1、CP2组成一组测速反馈信号安装于测速齿盘旁，测速传感器CP1、CP2的输出信号通过引线连接到安装于调速器电气柜中的专用信号处理板的信号输入端子上，齿盘信号经降压、滤波、限幅、整形后一路经单稳态触发器判断输入信号的正误，并经型号为74LS06的六反相驱动器到光电耦合器发出信号，输出形式为集电极、发射极输出，该故障信号输出到PLC的DI输入板，齿盘CP1的另一路信号经D触发器分频后再经过另一个双D触发器进行上升沿置位，齿盘CP2的另一路信号经D触发器分频后再经过另一个双D触发器进行上升沿复位，复位后经型号为74LS136的四2输入异或门后与时钟发生电路相与输出脉冲信号，型号为74LS136的四2输入异或门的另一路信号经74LS06的六反相驱动器上拉驱动光电耦合器输出高电平信号，即CP1的上升沿使光电耦合器输出为约20V左右的高电平信号，CP2的上升沿使光电耦合器输出为约0V左右的低电平信号，所以当齿盘的一个齿经过两个探头CP1、CP2后输出一组脉冲信号和一个高电平信号；时钟发生电路采用无源晶振经过双D触发器四分频后产生一组时钟脉冲信号，晶振可根据可编程控制器PLC的高速计数速度来确定；信号处理板将经过降压、滤波、限幅、整形、分频等处理后的脉冲信号和测频周期信号输出到PLC高速计数板，高速计数板通过总线将该转速频率信号传输给PLC的CPU作为调速器转速反馈信号。发明创新性地采用了双霍尔开关探头CP1和CP2作为一路测速反馈信号的齿盘测速方法(有别于传统的单探头测试方法)，利用专用的测速信号处理板对双探头脉冲信号进行综合处理，将处理后的转速信号输入到调速器PLC控制器的高速计数板中，作为调速器的转速反馈信号。信号处理板的具体工作原理如下：齿盘探头CP1、CP2信号分别经降压、滤波、限幅、整形后一路经单稳态触发器(MC14538)判断输入信号的正误，并经六反相驱动器74LS06到光电耦合器发出信号。齿盘CP1整形后的另一路信号经双上升沿D触发器74LS74(U3)分频后再经过另一个双D触发器U4进行上升沿置位，齿盘CP2整形后的另一路信号经双上升沿D触发器74LS74(U3)分频后再经过另一个双D触发器U4进行上升沿复位，复位后经四2输入异或集成电路74LS136异或后与时钟发生电路74LS08相与输出脉冲信号。四2输入异或集成电路74LS136的另一路信号经六反相驱动器74LS06上拉驱动光电耦合器输出高电平信号，即CP1的上升沿使光电耦合器输出为约20V左右的高电平信号，CP2的上升沿使光电耦合器输出为约0V左右的低电平信号，所以当齿盘的一个齿经过两个探头CP1、CP2后输出一组脉冲信号和一个高电平信号。这两个信号通过信号电缆接至PLC控制器的高速计数板，进行周期计数，作为调速器PLC控制器的转速反馈信号。这样就保证了输出的一组脉冲信号宽度仅取决于CP1、CP2两个探头的安装间距和机组的转速，而不取决于齿盘的齿间距和齿顶宽度。消除了齿盘加工误差对测速稳定性和测速精度的影响。传统的单探头齿盘测速方法所测得的转速信号脉冲宽度取决于齿盘的齿顶宽度和机组的转速，受限于齿盘加工误差的影响，每个齿的齿宽都不一致，这样就导致相同转速下所测的转速脉冲宽度不一致，也就是说测得的转速不一致，出现转速误差和波动。本发明采用双探头作为一个测速反馈信号并通过专用信号处理板进行处理后，输出的转速脉冲信号的宽度取决于转速探头CP1与CP2之间的安装间距和机组的转速。对于同一台机组由于CP1和CP2安装好后，其间距是固定不变的，因此在相同转速下所测得的转速脉冲宽度是完全一致的，也就是说所测得的转速是稳定且精确的，消除了齿宽误差所带来的转速误差和波动。
本发明具有安装简便、测速精度高、转速稳定、不受齿盘加工精度影响等优点。该方法和装置消除了齿盘加工精度对测速精度及稳定性的影响。
附图说明
图1是本发明的安装连接示意图
图2是本发明的专用信号处理板原理图
具体实施方式
如图1所示本发明为一种水轮发电机齿盘测速装置，由测速齿盘、两路齿盘测速探头CP1、CP2、专用信号处理板和调速器PLC控制器组成。CP1、CP2并排安装于测速齿盘旁，CP1、CP2的间距小于齿盘最小的齿间距。
如图2所示，齿盘信号经降压、滤波、限幅、整形后一路经单稳态触发器判断输入信号的正误，并经型号为74LS06的六反相驱动器到光电耦合器发出信号，输出形式为集电极、发射极输出。该故障信号输出到PLC的DI输入板。
齿盘CP1的另一路信号经D触发器分频后再经过另一个双D触发器进行上升沿置位，齿盘CP2的另一路信号经D触发器分频后再经过另一个双D触发器进行上升沿复位，复位后经型号为74LS136的四2输入异或门后与时钟发生电路相与输出脉冲信号。型号为74LS136的四2输入异或门的另一路信号经型号为74LS06的六反相驱动器上拉驱动光电耦合器输出高电平信号，即CP1的上升沿使光电耦合器输出为约20V左右的高电平信号，CP2的上升沿使光电耦合器输出为约0V左右的低电平信号，所以当齿盘的一个齿经过两个探头CP1、CP2后输出一组脉冲信号和一个高电平信号。
时钟发生电路采用无源晶振经过双D触发器四分频后产生一组时钟脉冲信号，晶振可根据可编程控制器PLC的高速计数速度来确定。
如图2所示，信号处理板将经过降压、滤波、限幅、整形、分频等处理后的脉冲信号和测频周期信号输出到PLC高速计数板，高速计数板通过总线将该转速频率信号传输给PLC的CPU作为调速器转速反馈信号。

Claims (1)

1.一种水轮发电机齿盘测速装置，其特征是：两个霍尔开关测速探头CP1、CP2组成一组测速反馈信号安装于测速齿盘旁，测速传感器CP1、CP2的输出信号通过引线连接到安装于调速器电气柜中的专用信号处理板的信号输入端子上，齿盘信号经降压、滤波、限幅、整形后一路经单稳态触发器判断输入信号的正误，并经型号为74LS06的六反相驱动器到光电耦合器发出信号，输出形式为集电极、发射极输出，该故障信号输出到PLC的DI输入板，齿盘CP1的另一路信号经D触发器分频后再经过另一个双D触发器进行上升沿置位，齿盘CP2的另一路信号经D触发器分频后再经过另一个双D触发器进行上升沿复位，复位后经型号为74LS136的四2输入异或门后与时钟发生电路相与输出脉冲信号，型号为74LS136的四2输入异或门的另一路信号经74LS06的六反相驱动器上拉驱动光电耦合器输出高电平信号，即CP1的上升沿使光电耦合器输出为约20V左右的高电平信号，CP2的上升沿使光电耦合器输出为约0V左右的低电平信号，所以当齿盘的一个齿经过两个探头CP1、CP2后输出一组脉冲信号和一个高电平信号；时钟发生电路采用无源晶振经过双D触发器四分频后产生一组时钟脉冲信号，晶振可根据可编程控制器PLC的高速计数速度来确定；信号处理板将经过降压、滤波、限幅、整形、分频等处理后的脉冲信号和测频周期信号输出到PLC高速计数板，高速计数板通过总线将该转速频率信号传输给PLC的CPU作为调速器转速反馈信号。
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