CN212807103U - 一种可对多种传感器进行校验的数据采集和信号处理装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种可对多种传感器进行校验的数据采集和信号处理装置，用于实现对磁电式速度传感器、压电式速度传感器、压电式加速度传感器、涡流式位移传感器、线性差动变压器式传感器、二线制振动传感器、磁阻式转速传感器。本实用新型提供的一种可对多种传感器进行校验的数据采集和信号处理装置，可以实现对上述七种传感器校验的数据采集和信号处理。

Description

一种可对多种传感器进行校验的数据采集和信号处理装置

技术领域

本实用新型涉及一种可对多种传感器进行校验的数据采集和信号处理装置，属于汽轮机监视保护仪表的传感器校验和信号处理的技术领域。

背景技术

对汽轮机监视保护仪表(简称TSI仪表)的校验和信号处理的常规描述如下：

汽轮机监视保护仪表，是确保汽轮机安全运行的关键保护设备之一，它主要监视汽轮机组的轴承振动、主轴与轴承的相对振动、汽轮机主轴的轴向位移、汽轮机主轴转速、零转速、超速、汽轮机组的主轴偏心、汽轮机主轴相对于汽缸的相对膨胀(胀差)、汽缸膨胀等关键参数。这些汽轮机运行的关键参数是确保汽轮机安全运行的重要保障，只有将这些评价汽轮机运行好坏的关键参数，控制在设计的安全范围之内，才能保证汽轮机的安全运行。如果这些参数超出汽轮机的安全设定值，会造成重大的设备损坏事故，所以通常的汽轮机，都安装汽轮机监视保护仪表(简称TSI仪表)，以监测汽轮机的安全运行参数，当汽轮机的运行参数超过某个设定的限值时，汽轮机监视保护仪表(简称TSI仪表)将发出超限信号，强迫汽轮机组停机，以确保机组的安全。

汽轮机监视保护仪表(简称TSI仪表)是由传感器和监视器仪表组成，为了确保汽轮机运行参数测量的精度和准确性，必须对测量用的传感器定期进行校验，一般在机组的大修期间进行，对机组上使用的所有传感器进行校验，以检查传感器的测量精度，对不合格的传感器进行更换，对测量偏差较大的传感器进行校准，这也是国家标准所强制规定的。

目前，在我国由国家级和各省、市、自治区级的计量测试研究院或电力试验研究院可以从事这方面的业务，但这些单位所使用的校验设备和仪器都通用设备和仪器，校验的参数都是工程单位，需要进行工程单位的换算、转换为标准的物理信号或电信号，才能进行校验。所采集到的数据是普通的物理量，判断所校验传感器的采集数据是否合格，需要进行复杂的运算，需要具备误差理论和数据处理的专业知识。所以对校验人员的专业技术要求较高，需要经过专门的专业技术培训后，才能进行这项工作。另外，汽轮机机组本体的检修，时间窗口比较短，将需要校验的传感器和监视器，在现场拆卸、送检、然后取回来回装等整个过程的时间很有限，所以现场迫切需要有一些便携式的校验设备和仪器，能够在汽轮机检修现场就可以进行校验的设备和仪器。这样就可以降低了现场的工作强度 (省却了TSI设备的拆卸、送检、然后取回来回装的工作)、节约了时间，同时还需要降低对校验人员的专业技术要求。所以迫切需求设计、研发一套能够对多种传感器进行校验的便携式装置。

发明内容

本实用新型的目的是：提供一种可以对汽轮机监视保护仪表所使用的各种传感器进行校验，实现对传感器输出信号的数据采集、数据处理、自动输出报表等功能的装置。

为了达到上述目的，本实用新型的技术方案是提供了一种可对多种传感器进行校验的数据采集和信号处理装置，用于实现对磁电式速度传感器、压电式速度传感器、压电式加速度传感器、涡流式位移传感器、线性差动变压器式传感器、二线制振动传感器、磁阻式转速传感器，其特征在于，包括：

便携式传感器信号采集仪，便携式传感器信号采集仪的操作面设有涡流传感器接线端子、振动传感器接线端子、二线制或LVDT传感器接线端子、功能指示灯、数显表、USB通讯接口及电源开关，由便携式传感器信号采集仪对磁电式速度传感器、压电式速度传感器、压电式加速度传感器、涡流式位移传感器、线性差动变压器式传感器、二线制振动传感器、磁阻式转速传感器校验的数据进行采集；

计算机，计算机利用USB通讯电缆经由USB通讯接口与便携式传感器信号采集仪建立数据通信；

磁电式速度传感器、压电式速度传感器、压电式加速度传感器为振动传感器，当进行振动传感器校验时，还包括用于安装被校验的振动传感器的便携式振动试验台，被校验的振动传感器通过连接电缆连接到便携式传感器信号采集仪的振动传感器接线端子；

当进行涡流传感器校验时，还包括涡流传感器校验台，将被校验的涡流传感器的探头安装在涡流传感器校验台上，探头通过连接电缆连接涡流传感器的前置器，前置器再通过连接电缆连接到便携式传感器信号采集仪的涡流传感器接线端子；

当进行线性差动变压器式传感器校验时，还包括LVDT传感器校验台，将被校验的线性差动变压器式传感器安装在LVDT传感器校验台上，通过连接电缆连接线性差动变压器式传感器的接线端子到便携式传感器信号采集仪的二线制或 LVDT传感器接线端子；

当进行二线制振动传感器校验时，还包括便携式振动试验台，将被校验的二线制振动传感器安装在便携式振动试验台上，二线制振动传感器通过连接电缆连接到便携式传感器信号采集仪的二线制或LVDT传感器接线端子；

当进行磁阻式转速传感器校验时，还包括便携式转速传感器试验台，将被校验的转速传感器安装在便携式转速传感器试验台上，转速传感器通过连接电缆连接到便携式传感器信号采集仪的涡流传感器接线端子。

优选地，所述便携式传感器信号采集仪的操作面还设有用于放置线缆的储物盒。

优选地，所述便携式传感器信号采集仪的操作面还设有充电接口。

汽轮机监视保护仪表，它主要监视汽轮发电机组的轴承振动、主轴与轴承的相对振动、汽轮机主轴的轴向位移、汽轮机主轴转速、零转速、超速、汽轮机组的主轴偏心、汽轮机主轴相对于汽缸的相对膨胀(胀差)、汽缸膨胀等关键参数。为了实现对这些参数的监视，所涉及的传感器类型有：磁电式速度传感器、压电式速度传感器、压电式加速度传感器、涡流式位移传感器、线性差动变压器式 (LVDT)传感器、二线制振动传感器、磁阻式转速传感器等七种传感器，本实用新型提供的一种可对多种传感器进行校验的数据采集和信号处理装置，可以实现对上述七种传感器校验的数据采集和信号处理。

附图说明

图1为便携式数据采集仪的结构示意图；

图2为便携式数据采集和信号处理装置示意图；

图3为振动传感器校验示意图；

图4为涡流传感器校验示意图；

图5为线性差动变压器式传感器(LVDT)校验示意图；

图6为二线制振动传感器校验示意图；

图7为转速传感器校验示意图；

图8为表1中的输出特性图；

图9为表2中的输出特性图；

图10为表3中的输出特性图；

图11为表4中的输出特性图；

图12为表5中的输出特性图；

图13为表6中的输出特性图。

具体实施方式

下面结合具体实施例，进一步阐述本实用新型。应理解，这些实施例仅用于说明本实用新型而不用于限制本实用新型的范围。此外应理解，在阅读了本实用新型讲授的内容之后，本领域技术人员可以对本实用新型作各种改动或修改，这些等价形式同样落于本申请所附权利要求书所限定的范围。

本实用新型提供的一种可对多种传感器进行校验的数据采集和信号处理装置，可以对汽轮机监视保护仪表所使用的各种传感器进行校验，实现对传感器输出信号的数据采集、数据处理、自动输出报表等功能，所有检测数据自动存贮，校验报告自动生成Excel文件。

如图1所示为本实用新型所采用的便携式数据采集仪的结构示意图，本实施例中，便携式数据采集仪由上海发电设备成套设计研究院有限责任公司研发，型号：VMS-1传感器信号采集仪。如图1所示，便携式数据采集仪的操作面上设有涡流传感器接线端子1、振动传感器接线端子2、二线制或LVDT传感器接线端子 3、功能指示灯4、数显表21、USB通讯接口6、电源开关5、充电接口7及储物盒8(放置信号连接线等)。

磁电式速度传感器、压电式速度传感器、压电式加速度传感器校验的操作步骤：按如图3所示，将被校验的振动传感器11安装在便携式振动试验台12上，本实施例中，便携式振动试验台12采购自美国technology for energy corporation, 型号：DI-803。通过连接电缆连接到便携式数据采集仪的振动传感器接线端子2。将便携式数据采集仪的USB通讯接口6与安装有信号处理软件的计算机9通过 USB通讯电缆连接。确认连线无误后，开启便携式振动试验台12、便携式数据采集仪、计算机9的电源。在计算机9中，启动安装有信号处理软件10的专用校验软件的“SKDSA程序”，进入“SK2020传感器校验程序启动”，进行被校验传感器参数设置：包括传感器名称、编号、序列号、传感器类型等基本参数以及项目名称等。然后程序进入选择被校验传感器的类型，选择七个传感器校验子程序中的一个子程序。子程序1：校验磁电式速度传感器；子程序2：校验压电式速度传感器；子程序3：校验压电式加速度传感器。之后，启动测量，此时，便携式数据采集仪的功能指示灯4中的相应指示灯“亮”，指示灯提示目前所校验的传感器类型，数显表21显示此时传感器的输出电压。便携式振动试验台12 的标准振动信号，观测数显表21的指示值，等待测量数据稳定，按计算机9的“回车”键，采集了测量数据。准备下一档校验，再次调整便携式振动试验台 12的标准振动信号，重复上述过程，进行下一档的采集处理，共完成15组数据的采集测量，结束校验，输出校验报告，存储和打印校验报告，完成整个振动传感器校验。

输出的磁电式速度传感器的振幅特性校验报告如下表1所示。输出的压电式速度传感器的振幅特性校验报告如下表2所示。输出的压电式加速度传感器的振幅特性校验报告如下表3所示。

表1

表2

表3

涡流传感器校验的操作步骤：按如图4所示，将被校验的涡流传感器的探头 14安装在涡流传感器校验台15上，本实施例中，涡流传感器校验台15由上海发电设备成套设计研究院有限责任公司研发，型号：ZC-3涡流传感器校验台。通过连接电缆连接涡流传感器的前置器13接线端子到便携式数据采集仪的涡流传感器接线端子1。将便携式数据采集仪的USB通讯接口6与安装有信号处理软件的计算机9，通过USB通讯电缆连接。确认连线无误后，开启便携式数据采集仪、计算机9的电源。在计算机9中，启动安装有信号处理软件的专用校验软件的“SKDSA程序”，进入“SK2020传感器校验程序启动”，进行被校验传感器参数设置：包括传感器名称、编号、序列号、传感器类型等基本参数以及项目名称等。然后程序进入选择被校验传感器的类型，选择七个传感器校验子程序中的一个子程序。子程序4：校验涡流传感器。之后，启动测量，此时，便携式数据采集仪的功能指示灯4中的相应指示灯“亮”，指示灯提示目前所校验的传感器类型，数显表21显示此时传感器的输出电压。调整涡流传感器校验台15的测微螺杆 16，改变涡流传感器的探头14与涡流传感器校验台15测量靶面的距离，观测数显表21的指示值，等待测量数据稳定，按计算机9的“回车”键，采集测量数据。准备下一档校验，改变涡流传感器的探头14与涡流传感器校验台15测量靶面的距离，重复上述过程，进行下一档的采集处理，共完成15组数据的采集测量，结束校验，输出校验报告，存储和打印校验报告，完成整个涡流传感器校验。

输出的涡流式位移传感器的校验报告如下表4。

表4

线性差动变压器式(LVDT)传感器校验的操作步骤：按如图5所示，将被校验的线性差动变压器式传感器18安装在LVDT传感器校验台20上，本实施例中，LVDT传感器校验台20由上海发电设备成套设计研究院有限责任公司研发，型号：ZC-1LVDT传感器校验台。通过连接电缆，连接线性差动变压器式传感器18的接线端子17到便携式数据采集仪的二线制或LVDT传感器接线端子3。将便携式数据采集仪的USB通讯接口6与安装有信号处理软件的计算机9通过USB通讯电缆连接。确认连线无误后，开启便携式数据采集仪、计算机9的电源。在计算机 9中，启动安装有信号处理软件的专用校验软件的“SKDSA程序”，进入“SK2020 传感器校验程序启动”，进行被校验传感器参数设置：包括传感器名称、编号、序列号、传感器类型等基本参数以及项目名称等。然后程序进入选择被校验传感器的类型，选择七个传感器校验子程序中的一个子程序。子程序6：校验LVDT 传感器。之后，启动测量，此时，便携式数据采集仪的功能指示灯4中的相应指示灯“亮”，指示灯提示目前所校验的传感器类型，数显表21显示此时LVDT传感器的输出电压。调整LVDT传感器校验台20的测微螺杆19，改变线性差动变压器式传感器18的位置，观测数显表21的指示值，等待测量数据稳定，按计算机9的“回车”键，采集了测量数据。准备下一档校验，改变线性差动变压器式传感器18的位置，重复上述过程，进行下一档的采集处理，共完成11组数据的采集测量，结束校验，输出校验报告，存储和打印校验报告，完成整个LVDT传感器校验。

输出的线性差动变压器式(LVDT)传感器校验报告如下表5所示。

表5

二线制振动传感器校验的操作步骤：按如图6所示，将被校验的二线制振动传感器22安装在便携式振动试验台12上，通过连接电缆连接到便携式数据采集仪的二线制或LVDT传感器接线端子3。将便携式数据采集仪的USB通讯接口6 与安装有信号处理软件的计算机9通过USB通讯电缆连接。确认连线无误后，开启便携式振动试验台12、便携式数据采集仪、计算机9的电源。在计算机9 中，启动安装有信号处理软件的专用校验软件的“SKDSA程序”，进入“SK2020 传感器校验程序启动”，进行被校验传感器参数设置：包括传感器名称、编号、序列号、传感器类型等基本参数以及项目名称等。然后程序进入选择被校验传感器的类型，选择七个传感器校验子程序中的一个子程序。子程序6：校验二线制振动传感器。之后，启动测量，此时，便携式数据采集仪的功能指示灯4中的相应指示灯“亮”，指示灯提示目前所校验的传感器类型，数显表21显示此时传感器的输出电压。观测数显表21的指示值，等待测量数据稳定，按计算机9的“回车”键，采集了测量数据。准备下一档校验，调整便携式振动试验台12的标准振动信号，重复上述过程，进行下一档的采集处理，共完成11组数据的采集测量，结束校验，输出校验报告，存储和打印校验报告，完成整个振动传感器校验。

输出的二线制振动传感器的振幅特性校验报告(二线制电流输出型4～20mA) 如下表6所示。

表6

磁阻式转速传感器校验的操作步骤：按如图7所示，将被校验的转速传感器 25安装在便携式转速传感器试验台24上，本实施例中，便携式转速传感器试验台24由上海发电设备成套设计研究院有限责任公司研发，型号：VRB-1转速试验台。第一次校验，传感器安装间隙为1mm，通过连接电缆连接到便携式数据采集仪的涡流传感器接线端子1。将便携式数据采集仪的USB通讯接口6与安装有信号处理软件的计算机9通过USB通讯电缆连接。确认连线无误后，开启便携式转速传感器试验台24、便携式数据采集仪、计算机9的电源。在计算机9 中，启动安装有信号处理软件的专用校验软件的“SKDSA程序”，进入“SK2020 传感器校验程序启动”，进行被校验传感器参数设置：包括传感器名称、编号、序列号、传感器类型等基本参数以及项目名称等。然后程序进入选择被校验传感器的类型，选择七个传感器校验子程序中的一个子程序。子程序7：校验磁阻式转速传感器。之后，启动测量，此时，便携式传感器数据采集仪6的功能指示灯 4中的相应指示灯“亮”，指示灯提示目前所校验的传感器类型，设置安装间隙为1.0mm，调整便携式转速传感器试验台24的标准转速信号，数显表21显示此时传感器的输出电压。观测数显表21的指示值，等待测量数据稳定，按计算机9的“回车”键，采集了测量数据。准备下一档校验，再次调整便携式转速传感器试验台24的标准转速信号，重复上述过程，进行下一档的采集处理，共完成8组数据的采集测量，然后调整传感器的安装间隙，进行第二次校验，设置安装间隙为1.2mm，重复上述的过程，然后再次调整传感器的安装间隙为1.5mm，进行第三次校验，再重复上述的过程。第三次校验完成后，结束校验，输出校验报告，存储和打印校验报告，完成整个转速传感器校验。

输出的磁阻式转速传感器的校验报告如下表7所示。

表7

Claims (3)

1.一种可对多种传感器进行校验的数据采集和信号处理装置，用于实现对磁电式速度传感器、压电式速度传感器、压电式加速度传感器、涡流式位移传感器、线性差动变压器式传感器、二线制振动传感器、磁阻式转速传感器，其特征在于，包括：

便携式传感器信号采集仪，便携式传感器信号采集仪的操作面设有涡流传感器接线端子(1)、振动传感器接线端子(2)、二线制或LVDT传感器接线端子(3)、功能指示灯(4)、数显表(21)、USB通讯接口(6)及电源开关(5)，由便携式传感器信号采集仪对磁电式速度传感器、压电式速度传感器、压电式加速度传感器、涡流式位移传感器、线性差动变压器式传感器、二线制振动传感器、磁阻式转速传感器校验的数据进行采集；

计算机(9)，计算机(9)利用USB通讯电缆经由USB通讯接口(6)与便携式传感器信号采集仪建立数据通信；

磁电式速度传感器、压电式速度传感器、压电式加速度传感器为振动传感器(11)，当进行振动传感器(11)校验时，还包括用于安装被校验的振动传感器(11)的便携式振动试验台(12)，被校验的振动传感器(11)通过连接电缆连接到便携式传感器信号采集仪的振动传感器接线端子(2)；

当进行涡流传感器校验时，还包括涡流传感器校验台(15)，将被校验的涡流传感器的探头(14)安装在涡流传感器校验台(15)上，探头(14)通过连接电缆连接涡流传感器的前置器(13)，前置器(13)再通过连接电缆连接到便携式传感器信号采集仪的涡流传感器接线端子(1)；

当进行线性差动变压器式传感器校验时，还包括LVDT传感器校验台(20)，将被校验的线性差动变压器式传感器(18)安装在LVDT传感器校验台(20)上，通过连接电缆连接线性差动变压器式传感器(18)的接线端子(17)到便携式传感器信号采集仪的二线制或LVDT传感器接线端子(3)；

当进行二线制振动传感器校验时，还包括便携式振动试验台(12)，将被校验的二线制振动传感器(22)安装在便携式振动试验台(12)上，二线制振动传感器(22)通过连接电缆连接到便携式传感器信号采集仪的二线制或LVDT传感器接线端子(3)；

当进行磁阻式转速传感器校验时，还包括便携式转速传感器试验台(24)，将被校验的转速传感器(25)安装在便携式转速传感器试验台(24)上，转速传感器(25)通过连接电缆连接到便携式传感器信号采集仪的涡流传感器接线端子(1)。

2.如权利要求1所述的一种可对多种传感器进行校验的数据采集和信号处理装置，其特征在于，所述便携式传感器信号采集仪的操作面还设有用于放置线缆的储物盒(8)。

3.如权利要求1所述的一种可对多种传感器进行校验的数据采集和信号处理装置，其特征在于，所述便携式传感器信号采集仪的操作面还设有充电接口(7)。

Images