CN202274968U - 一种振动温度监测仪 - Google Patents

Abstract

振动温度监测仪，包括温度传感器接模拟量信号处理电路、振动传感器接振动烈度信号处理电路、电涡流传感器接振动幅值信号处理电路、转速传感器接键相信号处理电路、A/D转换电路、锁相倍频电路、微处理器、切换开关；温度传感器、振动传感器、电涡流传感器、转速传感器输出的信号由微处理器控制切换开关选择不同的信号处理电路；各路传感器信号经过连接的相应处理电路后连接A/D转换电路，再由同步A/D转换电路把电压信号转换成数字信号；数字信号连接微处理器。本实用新型温度振动监测装置集成了传感器技术、信号处理、计算机应用等技术，能够实时在线对设备的振动进行监测及保护。

Description

一种振动温度监测仪

技术领域

本实用新型涉及一种同时测量被保护设备的振动和温度的监测保护装置，尤其是用于对大型机械的在线振动和温度的监测及保护装置。

背景技术

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、大型风机、电机、磨煤机等。目前，这些设备处于关键位置且价值昂贵，均需要使用在线监测装置，现有的振动在线监测装置从使用进口设备开始已经逐渐国产化，但还不能有效的对设备的振动及温度进行运行状况进行全面的了解。为了及时了解设备的运行状况，为事故征兆的预诊断提供重要的数据资料，对已发生的故障进行快速的分析报警，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：提出一种同时能够进行振动温度监测的在线振动监测装置，能够对各种大型机械设备进行在线实时监测，并能实时传输给远程中心数据库。

本实用新型的目的是这样实现的：振动温度监测仪，其特征是包括温度传感器接模拟量信号处理电路、振动传感器接振动烈度信号处理电路、电涡流传感器接振动幅值信号处理电路、转速传感器接键相信号处理电路、A/D转换电路、锁相倍频电路、微处理器、切换开关；温度传感器、振动传感器、电涡流传感器、转速传感器输出的信号由微处理器控制切换开关选择对应的信号处理电路；各路传感器信号经过连接的相应处理电路后连接A/D转换电路，再由同步A/D转换电路把电压信号转换成数字信号；数字信号连接微处理器。

还设有TDM输出、数字量输出、电源电路、远程复位电路等组成。振动温度传感器输出的振动信号、温度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A/D转换器能识别的直流电压，在由A/D转换电路把电压信号转换成微处理器能识别的数字信号，再经过微处理器对采集的数据进行集中的运算、处理、控制，然后去输出电流信号、开关量信号、数字量信号等。并同过上位机组态软件进行各种参数设置及保护仪的控制。

本实用新型的有益效果是：本实用新型温度振动监测装置是集成了传感器技术、信号处理、计算机应用等技术的高科技设备，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、磨煤机水泵、齿轮和滚动轴承等，通过温度的检测为设备的安全运行提供多一层可靠的保障。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烈度信号处理电路。

图3振幅信号处理电路。

图4 温度信号处理电路。

图5 模拟信号处理电路。

图6 信号整理和模数转换电路。

图7 微处理器电路。

具体实施方式：                          

振动温度传感器输出的振动信号、温度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A/D转换器能识别的直流电压，在由A/D转换电路把电压信号转换成微处理器能识别的数字信号，再经过微处理器对采集的数据进行集中的运算、处理、控制，然后去输出电流信号、开关量信号、数字量信号等等。并同过上位机组态软件进行各种参数设置及保护仪的控制。

电涡流传感器原理：电涡流传感器的外型如图所示，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。

速度传感器原理：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：

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1、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。

图2烈度信号处理电路：传感器信号通过积分电路实现低通滤波隔离高频信号，再经放大电路放大信号，最后通过真有效值转换电路转变成直流信号送到A/D模数转换电路处理。烈度信号处理电路振动传感器信号通过积分电路实现低通滤波隔离高频信号，再经放大电路放大信号，最后通过线性整流电路转变成直流信号送到A/D模数转换电路处理。

图3振幅信号处理电路：振动传感器信号通过积分电路实现低通滤波隔离高频信号，再经放大电路放大信号，最后通过线性整流电路转变成直流信号送到A/D模数转换电路处理。振动传感器输出的各路振动信号连接切换开关电路，各路振动信号连接整理电路，并输出同步A/D转换电路能识别的电压信号，再由同步A/D转换电路将电压信号转换成数字信号分别连接锁相倍频电路和微处理器。

    图4温度信号转换电路： 555电路产生1000Hz的激励电压给行程传感器内部的两组线圈，通过传感器铁心的移动使得传感器的两组线圈上的电压差改变，再通过二极管和电容的整流滤波形成直流信号送图5运算放大电路处理，最后送到A/D模数转换电路处理。

图6信号整理和模数转换电路：传感器信号通过信号处理电路变成模数转换器识别的直流量，然后通过模数转换电路输出给微处理器。

图7微处理器电路：电涡流传感器或则转速传感器把设备转速信号送给键相信号处理电路，处理完的键相脉冲信号送给锁相倍频电路，对键相进行锁相倍频，同时发送控制信号给同步A/D转换电路，让A/D转换电路把数据送给微处理器。

本实用新型还设有电源电路、远程复位电路等电路。振动温度传感器输出的振动信号、温度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A/D转换器能识别的直流电压，在由A/D转换电路把电压信号转换成微处理器能识别的数字信号，再经过微处理器对采集的数据进行集中的运算、处理、控制，然后去输出电流信号、开关量信号、数字量信号等等。并同过上位机组态软件进行各种参数设置及保护仪的控制。

本实用新型构成的JM-B-4振动温度监测保护仪是集成了传感器技术、信号处理、计算机应用、通讯等技术的高科技产品，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，如磨煤机、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，它为设备建立一套严密的振动温度监测分析体系。系统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，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。

Claims (1)

1.振动温度监测仪，其特征是包括温度传感器接模拟量信号处理电路、振动传感器接振动烈度信号处理电路、电涡流传感器接振动幅值信号处理电路、转速传感器接键相信号处理电路、A/D转换电路、锁相倍频电路、微处理器、切换开关；温度传感器、振动传感器、电涡流传感器、转速传感器输出的信号由微处理器控制切换开关选择不同的信号处理电路；各路传感器信号经过连接的相应处理电路后连接A/D转换电路，再由同步A/D转换电路把电压信号转换成数字信号；数字信号连接微处理器。

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