CN108303569A - 汽轮机转速测量的误差修正方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种汽轮机转速测量的误差修正方法，包括控制运算芯片选择、定时计数器使用、数据计算流程和内部RAM管理，通过定时计数器的外部中断方法记录每个齿的准确脉冲间隔时间；将记录到的大数据进行误差分析，得到当前齿轮盘的特征数据；利用特征数据对两个脉冲的时间间隔进行误差修正，计算得到准确转速。实现仅通过两个脉冲信号就能准确测量出中心轴转速，在避免齿轮盘机械加工误差对测量精度影响的同时，大大提高整体响应速度。
Description
技术领域
本发明涉及一种汽轮机转速测量方法，具体涉及一种汽轮机转速测量的误差修正计算方法。
背景技术
汽轮机的转速是衡量汽轮机工作状况的一项重要指标，牵涉到整个控制系统的各个方面。因此，对转速信号的测量也非常重要。
转速信号来自于转速传感器，其原理是将汽轮机转轴上齿轮盘的凸起和凹陷转变为电脉冲信号。理论上，计算两次脉冲信号的时间间隔，就能很方便地计算出当前转速。但是，由于机械加工精度所限，齿轮盘上的凹凸并不是均匀分布，有的齿凸起部分多，有的齿凹陷部分多，并且这种不均匀分布是无规则，随机的，每个齿轮盘都不一样。如果仅以两个脉冲信号的间隔时间作为计算转速的依据必然带来很大误差。
因此，在实际测量过程中，通常采用计时法与计数法混合的模式，如图1所示，即记录齿轮盘上齿数个脉冲后，再计算总时间。这种计算方法能够消除齿轮盘加工误差的原因是，加工一周，正负偏差必然相互抵消。但是这样的算法也存在响应时间慢这个问题，由于需要计数满一个齿轮盘的齿数后才计算频率，所以最快也要等中心轴转完一整圈才能得到准确转速。使得在转速测量这个问题上，准确与响应快，这两个性能往往不能兼顾。
发明内容
本发明要解决的技术问题是：提供一种汽轮机转速测量的误差修正方法，该方法能通过两个脉冲信号就能准确测量出中心轴转速，在避免齿轮盘机械加工误差对测量精度影响的同时，大大提高整体响应速度。
为达到上述目的，本发明采用的技术方案是：一种汽轮机转速测量的误差修正方法，包括控制运算芯片选择、定时计数器使用、数据计算流程和内部RAM管理， 其步骤为：
1）控制运算芯片选择：测量的主控制芯片，至少具有两个以上的16位定时器，并且可以由外部电平变化实现定时器数据锁存，并将两个16位定时器变为一个32位定时器，在脉冲信号的上升沿记录时间，确保在一个测量周期内定时期不溢出，不漏齿；
2）定时计数器使用：引入汽轮机的齿轮盘齿数这一参数，将控制运算芯片测量到的频率信号与汽轮机转速信号联系起来，通过定时计数器的外部中断方法记录每个齿的准确脉冲间隔时间，并记录最近一段时间的频率信号数据，记录个数为齿数的整数倍；
3）数据计算流程和内部RAM管理：
（1）判断数据是否稳定有效，可以作为误差修正的参考；
（2）判断成功则计算每个单齿宽度在整个齿轮盘中所占的权重，即加工误差，不成功则跳过计算环节，沿用上次计算得到的权重；
（3）将当前最近一次测量到的脉冲信号周期，除以该齿对应的权重，对两个脉冲的时间间隔进行误差修正，得到准确的转速。
所述判断数据是否可以作为误差修正参考的过程为：
1）复制最近三个周期的数据到独立的RAM区域，作计算用；
2）判断最近三个周期参数计算得到的转速相差是否不大于1转；
3）判断不同周期的相同齿所记录到的时间数据误差是否不大于万分之一。
所述每个单齿宽度在整个齿轮盘中所占的权重的计算方法为：
本齿权重=本齿数据/(齿1数据+齿2数据+……+齿N数据)
其中，N为该齿轮盘总齿数，齿1～齿N数据必须为内存中同一周期数据。
本发明的有益效果是：本发明的方法既消除了在汽轮机转速信号测量过程中因齿轮盘加工误差引入的测量误差，又提高了算法整体的响应速度。
附图说明
图1是传统频率测量算法流程图；
图2是本发明的算法流程图；
图3是定时器中端函数程序流程框图；
图4是数据分析程序流程框图；
图5是内存数据安排及调用示意图。
具体实施方式
下面结合附图与具体实施方法对本发明作进一步描述。
如图2至图5所示，一种汽轮机转速测量的误差修正方法，包括控制运算芯片选择、定时计数器使用、数据计算流程和内部RAM管理，其步骤为：
1)负责测量的主控制芯片，必须要有两个以上的16位定时器，并且可以由外部电平变化实现定时器数据锁存。通过软件设计将两个16位定时器变为一个32位定时器，在脉冲信号的上升沿记录时间，确保在一个测量周期内定时期不溢出，不漏齿。
2)引入汽轮机齿轮盘齿数这一参数，将控制运算芯片测量到的频率信号与转速信号联系起来。
3)通过定时计数器的外部中断方法记录每个齿的准确脉冲间隔时间，并记录下最近一段时间的频率信号数据，记录个数为齿数的整数倍。
4)判断数据是否稳定有效，可以作为误差修正的参考。
5)判断成功则计算每个单齿宽度在整个齿轮盘中所占的权重，即加工误差，并保存成列表；不成功则跳过计算环节，沿用上次计算得到的权重。
6)将当前最近一次测量到的脉冲信号周期，除以该齿对应的权重，对两个脉冲的时间间隔进行误差修正，得到准确的转速。
判断数据是否可以作为误差修正参考的过程为：
1）复制最近三个周期的数据到独立的RAM区域，作计算用；
2）判断最近三个周期参数计算得到的转速相差是否不大于1转；
3）判断不同周期的相同齿所记录到的时间数据误差是否不大于万分之一。
每个单齿宽度在整个齿轮盘中所占的权重的计算方法为：
本齿权重=本齿数据/(齿1数据+齿2数据+……+齿N数据)
其中，N为该齿轮盘总齿数，齿1～齿N数据必须为内存中同一周期数据。
Claims (3)
1.一种汽轮机转速测量的误差修正方法，包括控制运算芯片选择、定时计数器使用、数据计算流程和内部RAM管理，其特征在于，其步骤为：
1)控制运算芯片选择：测量的主控制芯片，至少具有两个以上的16位定时器，并且可以由外部电平变化实现定时器数据锁存，并将两个16位定时器变为一个32位定时器，在脉冲信号的上升沿记录时间，确保在一个测量周期内定时期不溢出，不漏齿；
2)定时计数器使用：引入汽轮机的齿轮盘齿数这一参数，将控制运算芯片测量到的频率信号与汽轮机转速信号联系起来；通过定时计数器的外部中断方法记录每个齿的准确脉冲间隔时间，并记录最近一段时间的频率信号数据，记录个数为齿数的整数倍；
3) 数据计算流程和内部RAM管理：
（1）判断数据是否稳定有效，可以作为误差修正的参考；
（2）判断成功则计算每个单齿宽度在整个齿轮盘中所占的权重，即加工误差，不成功则跳过计算环节，沿用上次计算得到的权重；
（3）将当前最近一次测量到的脉冲信号周期，除以该齿对应的权重，对两个脉冲的时间间隔进行误差修正，得到准确转速。
2.根据权利要求1所述的汽轮机转速测量的误差修正方法，其特征在于：所述判断数据是否可以作为误差修正参考的过程为：
1)复制最近三个周期的数据到独立的RAM区域，作计算用；
2)判断最近三个周期参数计算得到的转速相差是否不大于1转；
3)判断不同周期的相同齿所记录到的时间数据误差是否不大于万分之一。
3.根据权利要求1所述的汽轮机转速测量的误差修正方法，其特征在于：所述每个单齿宽度在整个齿轮盘中所占的权重的计算方法为：
本齿权重=本齿数据/(齿1数据+齿2数据+……+齿N数据)
其中，N为该齿轮盘总齿数，齿1～齿N数据必须为内存中同一周期数据。
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