CN204903333U - 一种远传式sf6气体密度表 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种远传式SF₆气体密度表，在传统机械式密度表的表针齿轮传动系统中加装齿轮，齿轮与可调电阻连接，可调电阻的电阻值随表针的角度变化而变化，通过采集可调电阻的电阻值变化信号，利用齿轮旋转角度与电阻值变化的关系即可计算出指针位置对应的密度值，并产生数字输出信号。与现有远传表相比，不需要在接口处单独加装压力传感器，降低制作工艺难度，可有效提高接口处的气密性，降低密度表漏气率，提高产品质量；因远传密度信号来源于指针角度的变化，可保证机械式指针读数与远传数据读数的一致性，提高产品调试效率。

Description

一种远传式SF6气体密度表

技术领域

本实用新型属于变电站设备SF₆气体密度在线监测领域，具体涉及一种基于机械式SF₆气体密度表指针转动角度检测的远传式SF₆气体密度表。

背景技术

现有的SF₆气体密度表有传统的机械指针式和远传式两种：传统的机械指针式基本原理是：SF₆气体密度受气体压力、温度影响，密度表内的弹性金属曲管随气体压力发生形变，带动双金属片发生形变，同时双金属片的形变又受温度的影响，因此具有温度补偿功能，双金属片的形变带动齿轮指针机构转动，其旋转角度与SF₆气体密度成线性关系，与远传式相比机械式密度表具有较高的可靠性，但是由于其安装于电力设备上，读取数值时需要到设备附近，给监测带来很大的不便。

现有远传式密度表的原理是：通过气体压力传感器和温度传感器实时检测气体的压力和温度，并通过电子电路采集传感器信号，根据采集到的压力值和温度值，实时计算出气体密度并输出。这种远传密度表由于安装了压力传感器，增大了接口处漏气的风险。目前也有远传密度表在机械式密度表指针上安装磁钢，通过非接触式方式检测指针转动角度实现密度值检测，但由于SF₆气体密度表一般应用于变电站设备，其工作在复杂的电磁环境中，检测精度及可靠性容易受到影响。

另外，在同时使用机械表和远传表的场合中，由于现有远传密度表的远传数据和机械式指针数据分别来自独立的系统，容易出现二者示数不一致的情况，给出厂调试和工程应用带来一定的问题。

实用新型内容

本实用新型的目的是提供一种远传式SF₆气体密度表，以解决现有远传表采用气体压力传感器增大了接口处漏气风险及同一测试环境机械表和远传表二者示数不一致的问题。

为了实现以上目的，本实用新型所采用的技术方案是：一种远传式SF₆气体密度表，包括表壳，表壳中设有相互连接的弹性金属管和双金属片，所述双金属片传动连接有齿轮指针传动机构，所述齿轮指针传动机构上传动连接有一个用于随指针转动而转动的随动齿轮，该随动齿轮的动力输出端与用于检测指针转动角度的可调电阻传动连接，所述可调电阻的信号输出端连接有用于信号处理并与上位机通信的电路板。

所述电路板包括单片机及与单片机连接的信号采集电路和通信电路。

本实用新型的远传式SF₆气体密度表在传统机械式密度表的表针齿轮传动系统中加装齿轮，齿轮与可调电阻连接，可调电阻的电阻值随表针的角度变化而变化，通过采集可调电阻的电阻值变化信号，利用齿轮旋转角度与电阻值变化的关系即可计算出指针位置对应的密度值，并产生数字输出信号。与现有远传表相比，不需要在接口处单独加装压力传感器，降低制作工艺难度，可有效提高接口处的气密性，降低密度表漏气率，提高产品质量；因远传密度信号来源于指针角度的变化，可保证机械式指针读数与远传数据读数的一致性，提高产品调试效率。

附图说明

图1本实用新型远传式SF₆气体密度表的结构原理图。

具体实施方式

下面结合附图及具体的实施例对本实用新型进行进一步介绍。

如图1所示，本实用新型的远传式SF₆气体密度表是在传统机械式密度表的基础上进行改进，具体包括表壳1和用于通入SF₆气体4的接头3，表壳1中设有相互连接的弹性金属管2和双金属片5，双金属片5传动连接有齿轮指针传动机构6，齿轮指针传动机构6上传动连接有一个用于随指针转动而转动的随动齿轮7，该随动齿轮的动力输出端与用于检测指针转动角度的可调电阻8传动连接，可调电阻的信号输出端连接有用于信号处理并与上位机通信的电路板9。

本实施例的电路板9包括单片机及与单片机连接的信号采集电路和通信电路，相关电路结构为本领域的常规技术，此处不再赘述。

本实用新型的工作原理和过程如下：该密度表在原有的指针齿轮传动系统中加装随动齿轮7，使其转动与指针的转动保持一致，可调电阻的旋转可调部分与该齿轮连接，当齿轮转动时，电阻值随齿轮转动的角度而变化，且转动角度与电阻变化值成一定的线性关系。电路板中的信号采集电路与可调电阻相连，实时采集电阻变化，转变为数字信号给单片机，单片机对数字信号进行计算处理，并通过通信电路把计算出的密度值实时上传。

该远传式SF₆气体密度表通过随动齿轮和可调电阻检测现有机械式SF₆气体密度表指针转动角度，再利用齿轮旋转角度与电阻值变化的关系计算出指针位置对应的密度值，该过程由相关电路及相应的嵌入式程序实现。

密度值与所测电阻的计算公式推导过程如下：

采用线性可调电阻，电阻变化与旋转角度成线性关系，阻角比为K，若可调电阻的电阻值为R，旋转角度为θ，则阻角比K＝R/θ。

若主动齿轮的齿数为A₁，从动齿轮的齿数为A₂，则传动比i＝A₂/A₁，本实施例中的主动齿轮(即齿轮指针传动机构)与指针同轴安装，当指针转动角度变化为Δθ时，主动齿轮的转动角度变化也为Δθ，从动齿轮(即随动齿轮)转动角度为Δθ₂，而Δθ₂＝Δθ/i，则可调电阻的电阻值变化：ΔR＝Δθ₂×K＝Δθ×K/i，此时，电阻值为：R＝R₀+ΔR＝R₀+(Δθ×K/i)，其中R₀为初始角度对应的电阻值，则Δθ＝(R-R₀)i/K。

若指针(主动齿轮/齿轮指针传动机构)初始角度(指针指向量程最小值P_min)为θ₀，指针最大转动角度(指针指向量程最大值P_max)为θ₁，则指针的偏转角度为Δθ时，密度值P的计算公式如下：

P＝Δθ×(P_max-P_min)/(θ₁-θ₀)

＝[i(R-R₀)×(P_max-P_min)]/[K(θ₁-θ₀)]

在上述公式中，i、K、R₀、θ₁、θ₀、P_max、P_min均是定值，那么就可以通过测量R值计算出密度值P。

以上实施例仅用于帮助理解本实用新型的核心思想，不能以此限制本实用新型，对于本领域的技术人员，凡是依据本实用新型的思想，对本实用新型进行修改或者等同替换，在具体实施方式及应用范围上所做的任何改动，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (2)

1.一种远传式SF₆气体密度表，包括表壳，表壳中设有相互连接的弹性金属管和双金属片，所述双金属片传动连接有齿轮指针传动机构，其特征在于：所述齿轮指针传动机构上传动连接有一个用于随指针转动而转动的随动齿轮，该随动齿轮的动力输出端与用于检测指针转动角度的可调电阻传动连接，所述可调电阻的信号输出端连接有用于信号处理并与上位机通信的电路板。

2.根据权利要求1所述的远传式SF₆气体密度表，其特征在于：所述电路板包括单片机及与单片机连接的信号采集电路和通信电路。