CN105865681B - 旋转输出设备的功率在线监测系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种旋转输出设备的功率在线监测系统，包括旋转输出设备、非接触式供电模块、转速信号测量模块、扭矩信号测量模块、现场仪表显示终端和远程数据接收终端，现场仪表显示终端包括现场显示终端盒、现场数据处理电路板和无线远程数据发送模块，现场数据处理电路板接收扭矩信号测量模块发出的无线扭矩信号和转速信号测量模块有线传输的转速信号并处理后，通过无线远程数据发送模块发送至远程数据接收终端。本发明采用可分离式的随动测量结构配合非接触式松耦合连接，解决了旋转输出设备中，位于旋转部分上的监测设备无法直接有线获得电能供给的重大问题和传统旋转设备上性能参数的监测难题。
Description
技术领域
本发明涉及到一种旋转输出设备的功率在线监测系统。
背景技术
《中国制造2025》纲要提出：到2025年，制造业整体素质大幅提升，创新能力显著增强，全员劳动生产率明显提高，两化(工业化和信息化)融合迈上新台阶。在制造业2025的前提下传统的制造与生产的信息化是不可避免的，目前大型旋转设备如大型减速机、风力发电等领域设备制造成本高，如果发生损坏多数为不可逆的损坏，所以对设备的性能参数的监测必不可少。
目前在市场上所涉及到的旋转机构包含电机、减速机、齿轮箱、旋转轴等等，旋转部件之间传递扭矩信号和转速信号，通常工作条件和外界原因会使得零部件之间传递参数发生突然变化，但是目前所有的检测装置都不能配套安装在这些设备上，例如：表面声波型扭矩传感器体积小，可靠性高，但是传感器成本高，而且极易损坏，不能适用于稍微恶劣的工况条件；磁性扭矩传感器不适用于电磁干扰较大的工况条件；转角型传感器对安装空间要求高，不能在狭小空间安装。
根据目前扭矩测量的方式的专利而言，中国专利200510115149.5公开了夹环式的扭矩传感器，结构复杂，对于不同轴径卡环的加工难度大，测量结果差异很大。中国专利申请号01110137.7介绍了光电式扭矩传感器，通过光学原理感受轴的扭转角变化，但是该方法对光源、工况、震动的要求极高，调试安装不便。
发明内容
本发明要解决的技术问题为：大型旋转输出设备性能参数无法监测、可监测参数误差大、以及监测参数无法运用于设备的使用和生产等问题,主要包含的问题分为：大型旋转输出设备参数检测供电问题、某些参数无法检测问题、检测参数误差大的问题、检测参数无法回馈管理问题。
为此，本发明采用的技术方案为：一种旋转输出设备的功率在线监测系统，包括旋转输出设备、非接触式供电模块、转速信号测量模块、扭矩信号测量模块、现场仪表显示终端和远程数据接收终端，其中
所述旋转输出设备包括不动部分的输出外壁和转动部分的输出轴；所述扭矩信号测量模块包括固定于输出轴上的随动测量模块、位于随动测量模块内的数据采集块和贴在输出轴表面的应变片；所述非接触式供电模块包括非接触式供电原边和非接触式供电副边，非接触式供电副边固定安装在随动测量模块上，并随输出轴一起转动，非接触式供电原边以非接触式供电副边在随动测量模块上的安装位置为基准来安装，以保证两部分的松耦合接触；转速信号测量模块包括固定于输出外壁上的霍尔安装架和霍尔传感器，还包括固定于随动测量模块上的磁钢,随轴旋转，所述现场仪表显示终端包括现场显示终端盒、现场数据处理电路板和无线远程数据发送模块，现场数据处理电路板接收扭矩信号测量模块发出的无线扭矩信号和转速信号测量模块有线传输的转速信号并处理后，通过无线远程数据发送模块发送至远程数据接收终端；所述远程数据接收终端用于接收并处理无线远程数据发送模块发送的数据。
优选的，所述非接触式供电原边由与线圈安装架同心固定的高频、双路复绕式线圈，以及高频电流逆变装置组成，所述线圈安装架和高频电流逆变装置固定安装在不动部分的输出外壁上；所述非接触式供电副边包括副边整流、恒压模块、E型磁芯接收端和副边接收线圈，所述E型磁芯接收端为E型槽结构，E型磁芯接收端安装同心度与高频、双路复绕式线圈一致，以保证高频、双路复绕式线圈置于E型槽内部，同时E型磁芯接收端上缠绕有多圈副边接收线圈，将接收的电能信号传输至副边整流、恒压模块中供给扭矩信号测量模块使用。
优选的，所述霍尔安装架固定安装在线圈安装架上，其上设计有霍尔传感器安装槽，霍尔传感器安装于其中，磁钢固定安装在随动测量模块上，保证磁钢与霍尔传感器的相对距离。
优选的，所述扭矩信号测量模块的信号采集板采用抗干扰性设计，同时含有多个电路保护模块、内嵌式锂电池结构，以及一个信号实时无线发送模块。
本发明采用可分离式的随动测量结构配合非接触式松耦合连接，解决了旋转输出设备中，位于旋转部分上的监测设备无法直接有线获得电能供给的重大问题，使得本系统所述装置方便安装，结构轻巧简洁，功能强大，解决了目前传统旋转设备上的性能参数的监测难题。同时该装置采用成熟程度较高的应变式扭矩检测方案，配合非线性精度补偿方法，检测精度高，该装置还配有现场和远程实时输送，测量结果的互换性好，能达到实时监测效果。本发明专利解决了旋转设备的功率在线监测中随动装置的非接触供电、功率超载报警、现场和远程监测等关键问题，实现了旋转输出设备有效功率的在线监测，有利于减速箱、齿轮箱等传统旋转输出设备的信息化、智能化改造，同时扭矩测量方式以及扭矩传递方式避免了背景技术所述传感器的弊端，且测量范围大，价格成本也能为客户接受。
附图说明
图1为本旋转输出设备的功率在线监测系统的传输示意图；
图2为非接触式供电模块安装示意图；
图3为转速信号测量模块安装示意图；
图4为扭矩信号测量模块安装示意图；
图5为现场仪表显示终端结构示意图；
下面结合附图对本发明做进一步阐述。
具体实施方式
实施例1
如图1所示，一种旋转输出设备的功率在线监测系统，包括旋转输出设备1、非接触式供电模块2、转速信号测量模块3、扭矩信号测量模块4、现场仪表显示终端5和远程数据接收终端6，其中：
旋转输出设备1包括禁止部分的输出外壁11和转动部分的输出轴12,扭矩信号测量模块4包括随动测量模块41和信号采集盒42，信号采集盒位于随动测量模块内部通过螺栓固定在输出轴12上，同时非接触式供电副边也固定安装在随动测量模块41上，非接触式供电原边与副边采取的是松耦合连接，原边以一定位置固定在输出外壁11上；所述转速信号测量模块3包括固定于输出外壁11上的霍尔安装架31和霍尔传感器32，还包括固定于随动测量模块41上的磁钢33,随轴旋转；现场仪表显示终端5一方面接收无线传输数据并通过非线性拟合补偿部分52和现场仪表显示盒51现场显示；远程数据接收终端远程实时接收所监测的减速机的各个性能参数，并通过相关的编程技术，简洁形象的展示出来。
如图2所示，非接触式供电模块2包括非接触式供电原边和非接触式供电副边；其中，非接触式供电原边由线圈安装架212同心固定的高频、双路复绕式线圈213，以及高频电流逆变装置211组成，非接触式供电副边由E型磁芯接收端222组成，该部分安装同心度与高频、双路复绕式线圈213一致，保证线圈置于E型槽内部，同时E型磁芯接收端222缠绕多圈副边接收线圈223，将接收的电能信号传输至副边整流、恒压模块221中供给扭矩信号测量模块4使用。
如图3所示，转速信号测量模块3分为霍尔安装架31、霍尔传感器32和磁钢33三个部分，霍尔安装架31固定安装在线圈安装架212上，并设计有走线孔和走线槽以及霍尔传感器32安装槽，磁钢33固定安装在随动测量模块41上，保证磁钢33与霍尔传感器32的相对距离。
如图4所示，扭矩信号测量模块4由随动测量模块41和信号采集盒42组成，信号采集盒42装有扭矩信号采集板，通过引线穿过随动测量模块41接收应变片信号。扭矩信号测量模块4的信号采集板采用抗干扰性设计，同时含有多个电路保护模块以及内嵌式锂电池结构，以及一个信号实时无线发送模块。
如图5所示，现场仪表显示终端5包括防护等级达到IP66的现场显示终端盒51、现场数据处理电路板52和无线远程数据发送模块53；现场数据处理电路板52一方面现场无线接收扭矩信号采集板无线发送的扭矩信号和转速信号测量模块3有线传输的转速信号并综合处理，通过无线远程数据发送模块53发送至远程数据接收终端6显示。现场数据处理电路板52包括一个无线信号实时接收装置、液晶屏幕显示和扭矩测量补偿模块；所述液晶屏幕显示的信息很多，包含采集数值、扭矩大小、转速大小、采集数值、功率大小、报警数值、实时温度、实时时间等；所述扭矩测量补偿模块采用多点非线性补偿技术，补偿精度高。
远程数据接收终端6显示远程传输的经过综合处理的数据结果，以各种形式显示出来，并设置多个管理方法和查阅权限。
Claims (4)
1.一种旋转输出设备的功率在线监测系统，包括旋转输出设备(1)、非接触式供电模块(2)、转速信号测量模块(3)、扭矩信号测量模块(4)、现场仪表显示终端(5)和远程数据接收终端(6)，其中
所述旋转输出设备(1)包括不动部分的输出外壁(11)和转动部分的输出轴(12)；所述扭矩信号测量模块(4)包括固定于输出轴(12)上的随动测量模块(41)、位于随动测量模块(41)内的信号采集盒(42)和贴在输出轴(12)表面的应变片(43)；所述非接触式供电模块包括非接触式供电原边和非接触式供电副边，非接触式供电副边固定安装在随动测量模块(41)上，并随输出轴(12)一起转动，非接触式供电原边以非接触式供电副边在随动测量模块(41)上的安装位置为基准来安装，以保证两部分的松耦合接触；转速信号测量模块(3)包括固定于输出外壁(11)上的霍尔安装架(31)和霍尔传感器(32)，还包括固定于随动测量模块(41)上的磁钢(33)，随轴旋转，所述现场仪表显示终端(5)包括现场显示终端盒(51)、现场数据处理电路板(52)和无线远程数据发送模块(53)，现场数据处理电路板(52)接收扭矩信号测量模块(4)发出的无线扭矩信号和转速信号测量模块(3)有线传输的转速信号并处理后，通过无线远程数据发送模块(53)发送至远程数据接收终端(6)；所述远程数据接收终端(6)用于接收并处理无线远程数据发送模块(53)发送的数据。
2.根据权利要求1所述的旋转输出设备的功率在线监测系统，其特征在于：所述非接触式供电原边由与线圈安装架(212)同心固定的高频、双路复绕式线圈(213)，以及高频电流逆变装置(211)组成，所述线圈安装架(212)和高频电流逆变装置(211)固定安装在不动部分的输出外壁(11)上；所述非接触式供电副边包括副边整流、恒压模块(221)、E型磁芯接收端(222)和副边接收线圈(223)，所述E型磁芯接收端(222)为E型槽结构，E型磁芯接收端(222)安装同心度与高频、双路复绕式线圈(213)一致，以保证高频、双路复绕式线圈(213)置于E型槽内部，同时E型磁芯接收端(222)上缠绕有多圈副边接收线圈(223)，将接收的电能信号传输至副边整流、恒压模块(221)中供给扭矩信号测量模块(4)使用。
3.根据权利要求2所述的旋转输出设备的功率在线监测系统，其特征在于：所述霍尔安装架(31)固定安装在线圈安装架(212)上，其上设计有霍尔传感器(32)安装槽，霍尔传感器(32)安装于其中，磁钢(33)固定安装在随动测量模块(41)上，保证磁钢(33)与霍尔传感器(32)的相对距离。
4.根据权利要求1所述的旋转输出设备的功率在线监测系统，其特征在于：所述扭矩信号测量模块(4)的信号采集板采用抗干扰性设计，同时含有电路保护模块、内嵌式锂电池结构，以及一个信号实时无线发送模块。
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