CN102279280A - 离心机转速与摩擦功耗测量方法及装置 - Google Patents

离心机转速与摩擦功耗测量方法及装置 Download PDF

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Abstract

本发明提供一种离心机转速与摩擦功耗测量方法及装置,主要解决了现有方法及装置巡检周期长、测量精度低、操作维护和检修不便、稳定性不高的问题。该装置包括开关单元,开关单元的输出端与滤波及信号处理单元的输入端连接,滤波及信号处理单元的输出端与控制单元的输入端连接;控制单元内嵌入有测频单元,测频单元是基于PXI总线的测频卡以及同步计数电路;控制单元与开关单元之间通过地址总线连接。

Description

离心机转速与摩擦功耗测量方法及装置
技术领域
[0001] 本发明涉及一种离心机转速与摩擦功耗测量方法装置,主要用于核燃料厂气体离心机转速及摩擦功耗的现场测量,属于检测方法及设备领域。
背景技术
[0002] 目前,国内现有的转速及摩擦功耗测量装置均是从国外引进,该装置检测数据点比较少,不易于维护和检修,且操作不方便等等。同时,上述装置还存在以下问题:
[0003] 巡检周期过长,当离心机发生故障或损坏时,不能被及时发现、及时报警和及时控制;测量精确度低,造成测量结果的不准确,从而影响判断的错误;结构设计和键盘设计不合理,功能不全面,造成装置操作、维护和检修不方便;由于设计方案的不佳和选用元器件的差异,造成该装置的稳定性不高。
发明内容
[0004] 本发明提供一种离心机转速与摩擦功耗的测量方法及装置,主要解决了现有装置巡检周期长、测量精度低、操作维护和检修不便、稳定性不高的问题。
[0005] 本发明的技术解决方案如下:
[0006] 该离心机转速与摩擦功耗的测量方法包括以下步骤:
[0007] 1.采集正弦波信号
[0008] 2.控制单元对步骤1中采集的正弦波信号进行选通,被选通的正弦波信号进入滤波及信号处理单元;
[0009] 3.滤除被选通正弦波信号中的干扰信号
[0010] 3. 1滤波及信号处理单元将幅值高于基准电压的干扰信号滤除;
[0011] 3. 2对经步骤3. 1处理后的正弦波信号进行初级放大,
[0012] 3. 3对初级放大后的正弦波信号进行整形处理,将正弦波转化为具有一定幅值的方波信号;
[0013] 3. 4对经步骤3. 3处理的方波信号进行限幅,限幅后将低于基准电压的干扰信号滤除,得到波形较好的方波信号;
[0014] 3. 5将波形较好的方波信号输送到测频单元;
[0015] 4.获取频率值及转速值
[0016] 4. 1测频单元将波形较好的方波信号转换为二进制代码,与测频单元同步的计数电路依据二进制代码进行测量及计算,得出频率值;
[0017] 4. 2对频率值进行容错处理;
[0018] 4. 3依据步骤4. 2处理所得的频率值得出开关单元所选通的正弦波信号对应的离心机的转速值;
[0019] 5.控制单元通过对同一离心机两次获取的频率值得出该离心机的摩擦功耗值。
[0020] 以上所述步骤2具体是控制单元输出不同的地址总线信号,传输至多选一模拟开关芯片,被选通的正弦波信号进入滤波及信号处理单元,其它的正弦波信号将不能进入滤波及信号处理单元。
[0021] 以上所述步骤5中,控制单元通过对同一离心机相邻两次获取的频率值得出该离心机的摩擦功耗值。
[0022] 离心机转速与摩擦功耗的测量装置,包括开关单元,所述开关单元的输出端与滤波及信号处理单元的输入端连接,滤波及信号处理单元的输出端与控制单元的输入端连接;所述控制单元内嵌入有测频单元,所述测频单元是基于PXI总线的测频卡以及同步计数电路;所述控制单元与开关单元之间通过地址总线连接。
[0023] 以上所述开关单元是切换测量通道后将采集到的正弦波信号输入滤波及信号处理单元的开关单元。
[0024] 以上所述滤波及信号处理单元是将正弦波信号滤波、放大和整形,转化为方波的滤波及信号处理单元。
[0025] 以上所述的测频单元是将方波转化为计算机可识别的二进制代码并计算出频率值的测频单元。
[0026] 以上所述控制单元的输出端连接有报警单元,所述报警单元是指示灯和/或声音报警;所述控制单元是嵌入式系统或者工业控制计算机,并将测频单元嵌入到控制单元内部,将频率值进行容错处理后,计算出各通道摩擦功耗值;该控制单元控制显示装置发出各种故障报警,并将报警信号输送到报警单元。
[0027] 以上所述转速及摩擦功耗测量装置设置有至少一个开关单元,每个开关单元连接至少一路信号;其中以转速及摩擦功耗测量装置设置有十二个开关单元,每个开关单元连接一百六十路信号,共一千九百二十路信号为佳。
[0028] 以上所述控制单元上设置有显示单元和操作单元,所述操作单元是多功能集成键盘,该键盘上设置有组选择、装架选择、机器选择、自动、手动、单台屏蔽、单台屏蔽解除、全部转速显示、整装架屏蔽、整装架屏蔽解除、摩擦功耗测量、整组屏蔽、整组屏蔽解除、故障查找、信息查看、整柜屏蔽、整柜屏蔽解除、上翻、下翻、确认、返回按键。
[0029] 本发明的优点在于:
[0030] 1、巡检周期短,测完一周(即1920路信号)总共用时不超过3秒。
[0031] 2、测量精确度高,测量频率误差在士 1Hz。
[0032] 3、操作方便。该装置针对实际生产所要用到的操作,专门定制了小键盘,包含了所有用到的功能,操作时只需点击相应的按键就可,操作很方便。
[0033] 4、方便维护和检修。该装置的开关单元采用PXI板卡,是一种前端插拔板卡的系统。PXI板卡的更换非常简单,用户无须卸下机盖就可以快速方便的更换开关单元,这样就显著降低了系统的维修时间。
[0034] 5、稳定性高。通过相关试验,该装置可以持续稳定并可靠运行。 附图说明
[0035] 图1为本发明转速及摩擦功耗测量装置的原理框图;
[0036] 图2为本发明转速及摩擦功耗测量装置的键盘。具体实施方式
[0037] 以下结合附图对本发明进行详述:
[0038] 本发明离心机转速与摩擦功耗测量方法,包括以下步骤:
[0039] 1.采集正弦波信号
[0040] 2.控制单元对步骤1中采集的正弦波信号进行选通,被选通的正弦波信号进入滤波及信号处理单元;具体是控制单元输出不同的地址总线信号,传输至多选一模拟开关芯片,被选通的正弦波信号进入滤波及信号处理单元,其它的正弦波信号将不能进入滤波及信号处理单元;
[0041] 3.滤除被选通正弦波信号中的干扰信号
[0042] 3. 1滤波及信号处理单元将幅值高于基准电压的干扰信号滤除;
[0043] 3. 2对经步骤3. 1处理后的正弦波信号进行初级放大,
[0044] 3. 3对初级放大后的正弦波信号进行整形处理,将正弦波转化为具有一定幅值的方波信号;
[0045] 3. 4对经步骤3. 3处理的方波信号进行限幅,限幅后将低于基准电压的干扰信号滤除,得到波形较好的方波信号;
[0046] 3. 5将波形较好的方波信号输送到测频单元;
[0047] 4.获取频率值及转速值
[0048] 4. 1测频单元将波形较好的方波信号转换为二进制代码,与测频单元同步的计数电路依据二进制代码进行测量及计算,得出频率值;
[0049] 4. 2对频率值进行容错处理;
[0050] 4. 3依据步骤4. 2处理所得的频率值得出开关单元所选通的正弦波信号对应的离心机的转速值;
[0051] 5.控制单元通过对同一离心机两次获取的频率值得出该离心机的摩擦功耗值; 以相邻两次的频率值得出摩擦功耗值为佳。
[0052] 依据上述方法制备的离心机转速及摩擦功耗测量装置,包括开关单元,开关单元的输出端与滤波及信号处理单元的输入端连接,滤波及信号处理单元的输出端与控制单元的输入端连接;控制单元内嵌入有测频单元,测频单元是基于PXI总线的测频卡以及同步计数电路;控制单元与开关单元之间通过地址总线连接。
[0053] 开关单元主要用于切换测量通道后将采集到的正弦波信号输入滤波及信号处理单元。每个开关单元设计为可以提供160路通道,对应区段160台离心机,开关单元连接的离心机的地址都是固定的,通过控制单元输出地址选择一路信号(也就是一台机器的转速信号)被输出。该装置共有12块开关单元,可以连接1920个离心机。
[0054] 由于电磁式转速传感器的齿轮加工精度的影响和外部干扰的存在,实际测得的转速传感器信号中存在一定的频率成分的干扰信号(包括高频和低频干扰),为此设计了滤波及信号处理单元。首先将采集到的信号滤去大部分高频干扰,然后对信号进行初级放大, 初级放大后进行整形,目的是将正弦波转化为具有一定幅值的方波信号,然后对信号加以限幅,再进行整形处理,能将幅值低于基准电压的干扰信号滤掉,输出具有较好波形的方波信号。
[0055] 测频单元是该装置的核心技术。该单元是一块自行研发的基于PXI总线的测频卡以及同步计数电路。测频单元嵌入到控制单元中,通过测频单元将离心机转速信号处理成计算机认识的二进制代码,而同步的计数电路通过计数值计算出频率值。
[0056] 控制单元是嵌入式系统,可以是工业控制计算机。并将测频单元嵌入到控制单元内部,将频率值进行容错处理后,计算出各通道摩擦功耗值,并控制显示装置发出各种故障报警,并将报警信号输送到报警单元。控制单元接收到频率值后,首先进行容错处理,得到可靠性比较高的频率值,并计算各个通道离心机的摩擦功耗值。通过对不同通道的转速信号进行分析判断,向上位机传送单台失步、单台损坏、成组失步、成组损坏等故障信号,并将这些故障信号发送到报警单元和显示屏单元。
[0057] 控制单元的输出端连接有报警单元,报警单元是指示灯和/或声音报警。报警显示单元是指该装置柜体的指示灯,分别对应单台失步、单台损坏、成组失步、成组损坏、整柜屏蔽、事故保护、电源故障、中频故障、功耗测量、远控、升周、综合故障。报警显示单元接收到故障信号后,触发声音报警,及时提醒生产人员处理故障。
[0058] 控制单元上设置有显示单元和操作单元,操作单元是多功能集成键盘,该键盘上设置有组选择、装架选择、机器选择、自动、手动、单台屏蔽、单台屏蔽解除、全部转速显示、 整装架屏蔽、整装架屏蔽解除、摩擦功耗测量、整组屏蔽、整组屏蔽解除、故障查找、信息查看、整柜屏蔽、整柜屏蔽解除、上翻、下翻、确认、返回按键。该转速及摩擦功耗测量装置,包含开关单元、滤波及信号处理单元、测频单元、控制单元、报警单元和显示屏单元。
[0059] 本发明提供的离心机转速与摩擦功耗测量方法及装置填补了国内该领域的空白, 改变国内该装置依赖进口的局面,对发展我国核燃料生产检测控制设备国产化,大力发展我国核燃料生产及发展核电具有特别重要的意义。

Claims (10)

1. 一种离心机转速与摩擦功耗测量方法,其特征在于,包括以下步骤:1.采集正弦波信号
2.控制单元对步骤1中采集的正弦波信号进行选通,被选通的正弦波信号进入滤波及信号处理单元;
3.滤除被选通正弦波信号中的干扰信号3. 1滤波及信号处理单元将幅值高于基准电压的干扰信号滤除;3. 2对经步骤3. 1处理后的正弦波信号进行初级放大,3. 3对初级放大后的正弦波信号进行整形处理,将正弦波转化为具有一定幅值的方波信号;3. 4对经步骤3. 3处理的方波信号进行限幅,限幅后将低于基准电压的干扰信号滤除, 得到波形较好的方波信号;3. 5将波形较好的方波信号输送到测频单元;
4.获取频率值及转速值4. 1测频单元将波形较好的方波信号转换为二进制代码,与测频单元同步的计数电路依据二进制代码进行测量及计算,得出频率值;4. 2对频率值进行容错处理;4. 3依据步骤4. 2处理所得的频率值得出开关单元所选通的正弦波信号对应的离心机的转速值;
5.控制单元通过对同一离心机两次获取的频率值得出该离心机的摩擦功耗值。2.根据权利要求1所述的离心机转速与摩擦功耗测量方法,其特征在于:所述步骤2 具体是控制单元输出不同的地址总线信号,传输至多选一模拟开关芯片,被选通的正弦波信号进入滤波及信号处理单元,其它的正弦波信号将不能进入滤波及信号处理单元。3.根据权利要求1或2所述的离心机转速及摩擦功耗测量方法,其特征在于:所述步骤5中,控制单元通过对同一离心机相邻两次获取的频率值得出该离心机的摩擦功耗值。4.根据权利要求1至3任一所述的离心机转速与摩擦功耗测量方法用离心机转速及摩擦功耗测量装置,包括开关单元,其特征在于:所述开关单元的输出端与滤波及信号处理单元的输入端连接,滤波及信号处理单元的输出端与控制单元的输入端连接;所述控制单元内嵌入有测频单元,所述测频单元是基于PXI总线的测频卡以及同步计数电路;所述控制单元与开关单元之间通过地址总线连接。5.根据权利要求4所述的离心机转速与摩擦功耗测量装置,其特征在于:所述开关单元是切换测量通道后将采集到的正弦波信号输入滤波及信号处理单元的开关单元。
6.根据权利要求4或5所述的离心机转速与摩擦功耗测量装置,其特征在于:所述滤波及信号处理单元是将正弦波信号滤波、放大和整形,转化为方波的滤波及信号处理单元。
7.根据权利要求6所述的离心机转速及摩擦功耗测量装置,其特征在于:所述的测频单元是将方波转化为计算机可识别的二进制代码并计算出频率值的测频单元。
8.根据权利要求7所述的离心机转速及摩擦功耗测量装置,其特征在于:所述控制单元的输出端连接有报警单元,所述报警单元是指示灯和/或声音报警;所述控制单元是嵌入式系统或者工业控制计算机,并将测频单元嵌入到控制单元内部,将频率值进行容错处理后,计算出各通道摩擦功耗值;该控制单元控制显示装置发出各种故障报警,并将报警信号输送到报警单元。
9.根据权利要求8所述的离心机转速及摩擦功耗测量装置,其特征在于:所述转速及摩擦功耗测量装置设置有至少一个开关单元,所述每个开关单元连接至少一路信号。
10.根据权利要求9所述的离心机转速及摩擦功耗测量装置,其特征在于:所述转速及摩擦功耗测量装置设置有十二个开关单元,所述每个开关单元连接一百六十路信号;所述控制单元上设置有显示单元和操作单元,所述操作单元是多功能集成键盘,该键盘上设置有组选择、装架选择、机器选择、自动、手动、单台屏蔽、单台屏蔽解除、全部转速显示、整装架屏蔽、整装架屏蔽解除、摩擦功耗测量、整组屏蔽、整组屏蔽解除、故障查找、信息查看、整柜屏蔽、整柜屏蔽解除、上翻、下翻、确认、返回按键。
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