CN107561427A - 电解车的绝缘检测结构 - Google Patents

Abstract

本发明公开了电解车的绝缘检测结构。电解车的绝缘检测结构，包括电联接的可调电源模块、绝缘采样电路、MCU、显示装置和报警装置，可调电源模块与绝缘采样电路电联接，MCU分别控制电联接可调电源模块、报警装置、显示装置和绝缘采样电路。本发明电解车的绝缘检测结构，通过设置可调电源模块，绝缘采样电路获得电压的电压信号源流过检测对象绝缘层后，通过滤波放大电路，AD转换后，MCU采样到该绝缘层的绝缘电阻，再经过滤波算法计算、判断等，最终将检测值显示到显示装置上，如果检测值小于设定值就通过报警装置提示报警。

Description

电解车的绝缘检测结构

技术领域

本发明涉及绝缘监测领域，特别涉及电解车的绝缘检测结构。

背景技术

在现在电解车间，对绝缘检测的办法，第一种是用摇表的方式来逐层检查各个绝缘的绝缘情况，这种检测方式，结果是可信的，但由于检测时，必须保障检测人员的安全，电解车必须停下来检测，这样就需要浪费很多生产时间，影响了生产效率。第二种是采用了智能控制技术，可实时检测绝缘层的绝缘强度，但由于其使用12V或24V作为绝缘检测的信号源，检测信号电压太低，往往导致绝缘下降时检测不出来，检测值准确性太低，真正有故障时不能提前报警。最终导致仪表不好用。第三种也是才用了智能控制技术，可实时检测绝缘层的绝缘强度，改善了检测电压的问题，将检测电压提高到110V或者220V，但也由于这个检测信号源是直接从电源电压220V上取的，只经过简单的衰减，导致检测时，有反馈触电的感觉，以及准确性差，真正有故障时不能提前报警。最终导致仪表不好用。

发明内容

本发明的目的是提供一种能实时可靠检测绝缘强度，同时也不会对人体产生危险的电解车绝缘检测结构。

为实现上述目的，本发明采用如下技术方案，电解车的绝缘检测结构，包括电联接的可调电源模块、绝缘采样电路、MCU、显示装置和报警装置，可调电源模块与绝缘采样电路电联接，MCU分别控制电联接可调电源模块、报警装置、显示装置和绝缘采样电路。本发明电解车的绝缘检测结构，通过设置可调电源模块，绝缘采样电路获得电压的电压信号源流过检测对象绝缘层后，通过滤波放大电路，AD转换后，MCU采样到该绝缘层的绝缘电阻，再经过滤波算法计算、判断等，最终将检测值显示到显示装置上，如果检测值小于设定值就通过报警装置提示报警。

在一些实施方式中，可调电源模块包括依次电联接的变压器、稳压电路、隔离升压模块和安全保护电路，稳压电路与MCU电联接，安全保护电路与绝缘采样电路电联接。变压器接入220V交流电源信号，经过稳压电路和隔离升压模块转变为可调的直流电源信号，并接入绝缘采样电路，设置安全保护电路，既保证了检测的可靠性和安全性，同时也保证了，在接通检测目标绝缘层时，不降低绝缘层的安全性能。

在一些实施方式中，绝缘采样电路包括绝缘接入端、采样电阻R3、信号滤波放大电路和AD转换电路，AD转换电路一端与MCU电联接，另一端与信号滤波放大电路电联接，采样电阻一端与绝缘接入端及信号滤波放大电路电联接，另一端接地。绝缘采样电路通过采样电阻R3获得采样信号，采样信号经过滤波放大电路的滤波放大，并经过AD转换电路将电压信号转变为数字数值，数字数值输入MCU进行计算。

在一些实施方式中，安全保护电路包括隔离电阻R1、R2，隔离电阻R1一端与隔离升压模块电联接，另一端与绝缘接入端电联接，隔离电阻R2一端与绝缘接入端电联接，另一端与信号滤波放大电路电联接。高压信号源经过R1隔离后，在TC+上的信号源强度即使在悬空时，最大的输出电流能力也就2MA，对外界设备及人员就不具有伤害的能力，同时，如果TC+上偶然因素连接上了其它的信号高压源，对仪表的信号源起到了保护作用。R2则也是信号隔离和保护电阻，当非正常的电源短路到TC-时，不至于对绝缘采样电路的电子元器件造成损伤。

在一些实施方式中，隔离升压模块包括可调电阻R4，隔离升压模块输出电压为0～1000V。通过调节可调电阻R4，隔离升压模块输出0～1000V的电压信号。

在一些实施方式中，绝缘接入端为多个，多个绝缘接入端并联。设置多个绝缘接入端，方便进行多通道多目标检测绝缘层。

在一些实施方式中，显示装置包括记忆存储模块和显示屏。设置记忆存储模块，可预先设定报警值，MCU检测到的绝缘层数值通过显示屏实时显示，当绝缘层数值小于报警值时，进行报警处理。通过显示操作面板，可实时观测到绝缘层的绝缘数据情况，同时可灵活设定绝缘阻值报警参数，满足不同现场的需要。

在一些实施方式中，绝缘采样电路包括继电器，继电器与绝缘接入端电联接，MCU控制连接继电器。通过设置继电器，MCU控制继电器进行轮询检测，满足检测多路的需求。

本发明的有益效果为：本发明结合智能控制技术，可实现绝缘层的实时监测，并设定报警值，当绝缘层的绝缘强度下降到报警值一下时，提示报警，由技术人员提前处置绝缘下降的绝缘层，在故障还没有发生之前，就将故障隐患消除掉。大大提高了生产效率和降低了绝缘损坏时对设备的破坏损失。该绝缘检测结构尤其是在铝行业电解铝车间使用的带有绝缘层结构的桥式起重机中应用效果明显；例如单梁、双梁、三梁等桥式起重机，包括铝电解多功能机组以及绝缘层采用环氧层压玻璃布板(EPGC1)等及其类似绝缘材料的设备。

附图说明

图1为本发明电解车的绝缘检测结构的结构示意图；

图2为图1中安全保护电路的工作原理图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步详细的说明。

如图1所示，电解车的绝缘检测结构，包括电联接的可调电源模块、绝缘采样电路、MCU、显示装置和报警装置，可调电源模块与绝缘采样电路电联接，MCU分别控制电联接可调电源模块、报警装置、显示装置和绝缘采样电路。

可调电源模块包括依次电联接的变压器、稳压电路、隔离升压模块和安全保护电路，稳压电路与MCU电联接，安全保护电路与绝缘采样电路电联接。变压器接入220V交流电源信号，经过稳压电路和隔离升压模块转变为可调的直流电源信号，并接入绝缘采样电路，设置安全保护电路，既保证了检测的可靠性和安全性，同时也保证了，在接通检测目标绝缘层时，不降低绝缘层的安全性能。

绝缘采样电路包括绝缘接入端、采样电阻R3、信号滤波放大电路和AD转换电路，AD转换电路一端与MCU电联接，另一端与信号滤波放大电路电联接，采样电阻一端与绝缘接入端及信号滤波放大电路电联接，另一端接地。绝缘采样电路通过采样电阻R3获得采样信号，采样信号经过滤波放大电路的滤波放大，并经过AD转换电路将电压信号转变为数字数值，数字数值输入MCU进行计算。

通过采样电阻R3得到的绝缘层检测的信号是一个直流信号VS，这个信号经过信号滤波和放大，输入给AD转换芯片，MCU从AD芯片内读取到转换的电压信号数值Vs,根据公式：

Vs/R3＝(V-Vs)/R(Vs为采样电阻检测电压值，R3为采样电阻值，V为检测信号源电压值，R为绝缘强度阻值)计算出绝缘强度R的数值。

隔离升压模块包括可调电阻R4，隔离升压模块输出电压为0～1000V。通过调节可调电阻R4，隔离升压模块输出0～1000V的电压信号。

显示装置包括记忆存储模块和显示屏。设置记忆存储模块，可预先设定报警值，MCU检测到的绝缘层数值通过显示屏实时显示，当绝缘层数值小于报警值时，进行报警处理。

绝缘接入端为多个，多个绝缘接入端并联。设置多个绝缘接入端，方便进行多通道多目标检测绝缘层。

绝缘采样电路包括继电器，继电器与绝缘接入端电联接，MCU控制连接继电器。通过设置继电器，MCU控制继电器进行轮询检测，满足检测多路的需求。

仪表上电后，可通过仪表的面板操作，使能各个通道是否工作，以及设置各个通道的检测时间，触发报警值，此参数一经设定，将会存储记忆下来，以后每次上电工作，都会按照这个设定的值运行。

本发明最多可控制16路通道的绝缘回路检测，在工作使能的条件下，MCU开启第一个通道检测，吸合继电器J1的双联触点，其它的任何通路的继电器保持断开，高压检测信号源及采样回路就和第一道道绝缘层形成了一个电流回路，采样电阻R3上的电压信号经过信号滤波和放大后，输出给AD转换芯片，AD转换芯片是一颗多通道的输入选择输入的芯片，MCU选择好对应的输入通道，将该通道的模拟电压信号转换成数字数值，读取到AD，在经过滤波运算后，计算出当前的绝缘电阻值，将检测到的电阻值实时显示在显示屏上，当检测时间完成前，同时与将检测值与预设报警值进行比较，当检测值小于预设报警值时，报警输出，在第一通道绝缘检测完成后，MCU控制第一通道的继电器J1断开，延时500MS后，进入第二个使能的通道绝缘检测，吸合该通道的继电器J2，重复检测过程。

绝缘检测的信号源是一个可调电压最高1000V的稳压电压源，这么高的电压如果直接输出，将可能会对人体及设备本身产生伤害，由于，绝缘检测本身也是一个电阻性负载，匹配高精度的电阻网络，虽然会对检测的精度产生一些误差，但仪表本身的安全性能启到了保护作用。

如图2所示，安全保护电路包括隔离电阻R1、R2，隔离电阻R1一端与隔离升压模块电联接，另一端与绝缘接入端电联接，隔离电阻R2一端与绝缘接入端电联接，另一端与信号滤波放大电路电联接。高压信号源经过R1隔离后，在TC+上的信号源强度即使在悬空时，最大的输出电流能力也就2MA，对外界设备及人员就不具有伤害的能力，同时，如果TC+上偶然因素连接上了其它的信号高压源，对仪表的信号源起到了保护作用。R2则也是信号隔离和保护电阻，当非正常的电源短路到TC-时，不至于对绝缘采样电路的电子元器件造成损伤。

铝电解多功能机组应用在电解车间里，用来完成电解车间的更换阳极、给电解槽加料、出铝、提升阳极母线框架、打壳、捞渣等等工作，是保证电解铝车间正常生产、出铝的重要设备。所以铝电解多功能机组的稳定性和安全性是至关重要的，电解车间地面电解槽在电解氧化铝粉，产生铝水的过程中，需要通入小电压、大电流的直流电，而铝电解多功能机组的机械手在完成各自的机械动作时，必须和地面的电解槽接触，例如在更换阳极时，阳极导杆和多功能机组的阳极提升及扭拔机械结构就会有接触，因为这种接触的存在，存在着两方面的隐患：

电解槽上的直流电通过机械接触进入到电解机组车体上来，进而通过轨道对地形成回路，会造成电解槽发生短路危险。

若电解机组的电缆或电机等设备绝缘不好，电解机组存在交流漏电时，会造成交直流电混合在一起，当发生交、直流串电时，对整个厂区的电力系统以及用电安全都会带来严重的危害；

为了避免上述隐患造成的对设备、电解槽、厂区电力系统及用电安全的损害，在电解机组设计制造时，机械结构上设置了多道绝缘层(通过安装绝缘的机械材料实现，我们通称为电木)，例如：出铝钩对大车车体、固定吊对大车车体、工具小车对大车车体、驾驶室对工具小车车体等等多道绝缘层，从而形成了多个机械层面。

本发明专利针对以上情况，结合智能控制技术，可实现绝缘层的实时监测，并设定报警值，当绝缘层的绝缘强度下降到报警值一下时，提示报警，由技术人员提前处置绝缘下降的绝缘层，在故障还没有发生之前，就将故障隐患消除掉。大大提高了生产效率和降低了绝缘损坏时对设备的破坏损失。

以上所述的仅是本发明的一些实施方式。对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明创造构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。

Claims (8)

1.电解车的绝缘检测结构，其特征在于，包括电联接的可调电源模块、绝缘采样电路、MCU、显示装置和报警装置，所述可调电源模块与绝缘采样电路电联接，所述MCU分别控制电联接可调电源模块、报警装置、显示装置和绝缘采样电路。

2.根据权利要求1所述的电解车的绝缘检测结构，其特征在于，所述可调电源模块包括依次电联接的变压器、稳压电路、隔离升压模块和安全保护电路，所述稳压电路与MCU电联接，所述安全保护电路与绝缘采样电路电联接。

3.根据权利要求2所述的电解车的绝缘检测结构，其特征在于，所述绝缘采样电路包括绝缘接入端、采样电阻R3、信号滤波放大电路和AD转换电路，所述AD转换电路一端与MCU电联接，另一端与信号滤波放大电路电联接，所述采样电阻一端与绝缘接入端及信号滤波放大电路电联接，另一端接地。

4.根据权利要求3所述的电解车的绝缘检测结构，其特征在于，所述安全保护电路包括隔离电阻R1、R2，所述隔离电阻R1一端与隔离升压模块电联接，另一端与绝缘接入端电联接，所述隔离电阻R2一端与绝缘接入端电联接，另一端与信号滤波放大电路电联接。

5.根据权利要求2所述的电解车的绝缘检测结构，其特征在于，所述隔离升压模块包括可调电阻R4，所述隔离升压模块输出电压为0～1000V。

6.根据权利要求2所述的电解车的绝缘检测结构，其特征在于，所述绝缘接入端为多个，多个所述绝缘接入端并联。

7.根据权利要求1所述的电解车的绝缘检测结构，其特征在于，所述显示装置包括记忆存储模块和显示屏。

8.根据权利要求6所述的电解车的绝缘检测结构，其特征在于，所述绝缘采样电路包括继电器，所述继电器与绝缘接入端电联接，所述MCU控制连接继电器。