CN201867242U - 振动变送器 - Google Patents

Abstract

振动变送器，由振动传感器、瓦振幅值处理电路、瓦烈度处理电路、信号切换电路和微处理器构成，振动传感器输出连接瓦振幅值处理电路和瓦烈度处理电路，瓦振幅值处理电路和瓦烈度处理电路的输出连接信号切换电路和微处理器，微处理器输出端设有开关量输出、电流输出和同步缓冲输出电路。本实用新型提出一种在线振动监测及故障诊断装置用多功能振动变送器，能实时有效的监测和保护现场设备。

Description

振动变送器

技术领域

本实用新型涉及一种旋转机械在线监测和分析诊断装置用的振动变送器，用于将各类旋转机械的在线振动的传感器信号输至上位监测及故障诊断装置，是一种专用多功能振动信号转换的装置。 

背景技术

工业领域中各类旋转机械设备有很多，如汽轮发电机组、水轮发电机组、压缩机组、燃气轮机、风机、电机、水泵、齿轮和滚动轴承等。目前，这些设备使用的在线监测装置，特别是振动在线监测变送装置80％都采用的进口设备，设备体积相对比较大，且安装方式比较复杂。同时大部分设备都只是实现设备的振动信号转换成4～20mA模拟量信号，不能提供与其他系统兼容的接口信号，不能有效的对设备运行状况进行全面的了解和控制。 

而通过该多功能振动变送器可为设备当前运行状况提供多种有效的接口信息。可以更有效的监测设备运行的重要状态参数，及时了解设备的运行状况，为事故征兆的预诊断提供多种重要的数据资料，对已发生的故障进行快速的诊断分析提供帮助，及时指出故障信息，提醒运行人员采取必要的措施，为设备的安全运行提供可靠的保障。可准确地估计设备继续运行的可靠时间，使设备使用寿命最长和意外停机事故最小，避免过剩维修，既保证了设备的安全运行。 

发明内容

本实用新型的目的是：提出一种在线振动监测及故障诊断装置用多功能振动变送器，用于将各类旋转机械的在线振动的传感器信号输至上位监测及故障诊断装置，实时有效的监测和保护现场设备。 

本实用新型的目的是这样实现的：振动变送器，其特征是由振动传感器、瓦振幅值处理电路、瓦烈度处理电路、信号切换电路和微处理器构成，振动传感器输出连接瓦振幅值处理电路和瓦烈度处理电路，瓦振幅值处理电路和瓦烈度处理电路的输出连接信号切换电路和微处理器，微处理器输出端设有开关量输出、电流输出和同步缓冲输出电路。另设有冗余电源，冗余电源连接所述轴瓦振幅值处理电路、轴瓦烈度处理电路、信号切换电路和微处理器。所述振动传感器为电涡流传感器或位移传感器。 

在旋转机械设备中安装本实用新型的模块化的振动变送器，通过振动传感器和输入接口电路并经信号处理电路后得到微处理器处理的信号，并得到有用的信号。 

本实用新型的有益效果是：本实用新型应用了传感器、信号处理、计算机处理电路的高科技产品，能够实时在线对设备的振动进行监测及保护，主要应用于电力、石化、冶金、炼油、钢铁等工业领域中的大型机械设备，如汽轮发电机组、水轮发电机组、压缩机组、燃气轮机、风机、电机、水泵、齿轮和滚动轴承等。通过该多功能振动变送器可为设备当前运行状况提供多种有效的接口信息。可以更有效的监测设备运行的重要状 态参数，及时了解设备的运行状况，为事故征兆的预诊断提供多种重要的数据资料，对已发生的故障进行快速的诊断分析提供帮助，及时指出故障信息，提醒运行人员采取必要的措施，为设备的安全运行提供可靠的保障。可准确地估计设备继续运行的可靠时间，使设备使用寿命最长和意外停机事故最小，避免过剩维修，既保证了设备的安全运行。 

附图说明：

图1本实用新型的框图 

图2为电涡流传感器结构示意图 

图3为绝对式速度传感器结构示意图 

图4瓦振烈度信号处理电路 

图5瓦振振幅信号处理电路 

图6轴振振幅信号处理电路 

图7报警开关量电路 

图8为报警电路切换电路 

图9为电源电路 

1-头部线圈；2-固定螺帽；3-高频电缆；11、8-簧片；12-永久磁钢；13-阻尼杯；4-导磁体；5-连接杆；6-外壳；7-动线圈；9-引出线接头。 

具体实施方式：

本实用新型的各部件可参考图1的框图，振动传感器可以采用电涡流传感器和绝对式速度传感器：在线振动监测及故障诊断装置包括：各种传感器(传感器包括：振动传感器、电涡流传感器、位移传感器、行程传感器等)。振动传感器、轴瓦振幅值处理电路、轴瓦烈度处理电路、信号切换电路和微处理器及电路均一一列出： 

本实用新型由多种振动传感器输出的振动信号或则其他传感器信号并经，(轴)瓦振幅值处理电路、(轴)瓦烈度处理电路信号由切换电路切换，且此切换由微处理器控制切换开关选择不同的信号处理电路输出。信号送给微处理器处理。 

振动传感器输出的振动信号或则其他传感器信号由中央处理器控制切换开关选择不同的信号处理电路。各路信号经过整理电路把信号整理成微处理能识别的电压信号，另外还可由同步A/D转换电路把电压信号转换成数字信号。 

1、电涡流传感器 

电涡流传感器的外型如图2所示，它的外型与普通螺栓十分相似，其头部有扁平的感应线圈，将它固定在不锈钢螺栓一端，感应线圈的引线从螺栓另一端与高频电缆相连。 

当头部感应线圈通上高频(1～2MHz)电流时，线圈周围产生了高频电磁场；如其周围有金属导体，便会在金属表面产生个感应电流，即电涡流，根据楞次定律，电涡流产生的电磁场与感应线圈的电磁场方向相反，这两个磁场相互叠加，改变了感应线圈的阻抗，感应线圈内阻抗变化可用下式表示。 

Z＝f(μ、γ、r、x、I、ω) 

式中μ——导磁系数；   γ——电导率； 

    r——线圈尺寸因子；x——感应线圈与导体之间的间隙； 

    I——励磁电流；    ω——励磁电流圆周率。 

当金属导体结构均匀、各向同性且μ、γ、r、I、ω一定时，感应线圈阻抗Z的变化是感应线圈与金属导体之间距离的单值函数。 

如果当μ、γ、x、I、ω一定时，增大线圈尺寸r，磁场分布范围将增大，但感应磁场强度的变化幅度减少，反之则相反。因此这种传感器的线性范围随感应线圈直径增大而加大，而传感器灵敏度(单位间隙的阻抗变化值)随感应线圈直径增大而减少。 

为了使感应线圈获得高频电流，应将感应线圈接入振荡回路，由此在高频振荡回路输出端可以获得间隙x有关的高频谐波，该信号经放大、检波、滤波后，便可得到一个与x值成正比的输出电压，输出电压的直流分量正比于感应线圈与金属导体之间的静态间隙；若线圈与金属板之间存在相对振动，则有交流电压输出，它正处于金属板与感应线圈之间的相对位移，因此这种传感器又称为位移传感器，它不但可作静态测量，例如两个物体之间的距离、金属板的厚度等，而且还可以作动态测量。 

电涡流传感器检波到的交直流信号是叠加在线圈的高频电源上的，如果直接将这种混频信号送到振动仪，即使采用高频电缆，也会使传感器的灵敏度显著降低，而且易受干扰。为防止这些不利影响，必须在电涡流传感器附近设置放大器、检波器和滤波器，将振动信号放大并检出后送到振动仪。这一装置称为电涡流传感器的前置器。 

2.绝对式速度传感器 

图3绝对式速度传感器是目前较常见的一种振动传感器，它的工作原理实际上是一个往复式永磁小发电机。绝对式传感器的结构如图所示：11、8-簧片；12-永久磁钢；13-阻尼杯；4-导磁体；5-连接杆；6-外壳；7-动线圈；9-引出线接头。 

当传感器的外壳6固定在振动物体上时，整个传感器跟着振动物体一起振动，而处在空气间隙内的振动线圈7是用很软的簧片11、8固定在外壳上的，其自振频率ωn较低。当自振频率ω≥1.5ωn时，动线圈处在相对(相对与传感器外壳)静止状态，线圈与磁钢之间发生相对运动，动线圈切割磁力线而产生感应电势E： 

    E＝BLν 

式中B——磁场强度 

    L——感应线圈磁场强度 

    ν——相对运动速度 

当B、L一定时，输出电势E正比于振动速度ν，所以称它为速度传感器。又因为其振动的相对速度是相对于空间某一静止点而言，故又称绝对式速度传感器。 

本实用新型振动变送器(JM-B-3BC)主要由传感器(包括：绝对振动传感器、电涡流传感器等)、输入接口电路、瓦振烈度信号处理电路、瓦振幅值信号处理电路、轴振幅值信号处理电路、信号切换电路、信号采集电路、微处理器；微处理器输出连接状态指 示电路、开关量输出电路、模拟量输出电路、同步缓冲信号输出电路，另设有冗余电源等。 

图3-图9均是常规电路，其中振动传感器输出的振动信号或电涡流传感器信号由微处理器控制切换开关选择不同的信号处理电路。再由整理电路把信号整理成信号采集电路能识别的直流电压，通过微型处理器得到能识别的数字信号，再经过上位微处理器对采集的数据进行集中的运算、处理、控制。控制输出电流模拟信号、开关量信号、提供故障诊断系统所需的TDM信号等。该振动变送器主要实现将被测旋转机械的振动信号转换成正比的4～20mA的电流信号，及报警开关量信号，同步缓冲信号灯。便于用户接入计算机的DCS系统、DEH系统及TDM系统。该变送器体积小、精度高、安装方便。主要应用于电力、石化、冶金、炼油、钢铁等工业领域中的大型机械设备，如汽轮发电机组、水轮发电机组、压缩机组、燃气轮机、风机、电机、水泵、齿轮和滚动轴承等。通过连续监测设备运行的重要状态参数，及时了解设备的运行状况，提示报警故障信息，提醒运行人员采取必要的措施，为设备的安全运行提供可靠的保障。 

Claims (3)

1.振动变送器，其特征是由振动传感器、瓦振幅值处理电路、瓦烈度处理电路、信号切换电路和微处理器构成，振动传感器输出连接瓦振幅值处理电路和瓦烈度处理电路，瓦振幅值处理电路和瓦烈度处理电路的输出连接信号切换电路和微处理器，微处理器输出端设有开关量输出、电流输出和同步缓冲输出电路。

2.根据权利要求1所述的振动变送器，其特征是所述振动传感器为电涡流传感器或位移传感器。

3.根据权利要求1所述的振动变送器，其特征是另设有冗余电源，冗余电源连接所述轴瓦振幅值处理电路、轴瓦烈度处理电路、信号切换电路和微处理器。

Images