CN213457274U - 一种便携式发电机轴电压测试仪 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开一种便携式发电机轴电压测试仪，该测试仪包括电池单元、轴电压采集模块、处理模块和集成串口显示屏；将便携式发电机轴电压测试仪安装在绝缘手持测试杆上，由绝缘测试杆轴电压端部碳刷与发电机大轴相连，将轴电压信号引入轴电压采集模块交流电压输入端口，进一步将轴电压交流电压信号转换为与AD采样芯片兼容的电压信号，再转换为与之有效值对应的直流电压，并传输至处理模块模拟量采集端口，处理模块处理分析得到输入直流电压真实值，结合轴电压交流电压信号转换系数，还原出发电机轴电压实际交流电压有效值，并记录保存，通过集成串口显示屏将有效值及波形显示出来，方便现场操作人员记录和观察有效值波形是否在合理范围内。

Description

一种便携式发电机轴电压测试仪

技术领域

本实用新型属于发电机轴电压测量技术领域，具体涉及一种便携式发电机轴电压测试仪。

背景技术

发电机在安装运行中，由于发电机磁通的不对称、发电机同轴的汽轮机轴封不好等原因，可能在发电机轴上产生电压。当轴电压足以击穿轴与轴承之间的油膜时，便会发生放电现象，其放电回路为：发电机大轴-轴颈-轴瓦-轴承支架-机组底座。虽然轴电压不高，通常5～30万kW机组为4～6V轴电压，但由于回路电阻很小，因此，产生的轴电流可能很大，有时达数百安。轴电流会使润滑和冷却用的油质逐渐劣化，严重者会使轴瓦烧坏，被迫停机造成事故。因此，检查和测量发电机组的轴和轴承间的电压是十分必要的，发电机轴电压测量是新机组投运及大修后的必做试验项目。

目前常用的轴电压测试方法，是采用万用表直接测量。试验时，需临时制作接线碳刷等工具，将轴电压从旋转的大轴上导入测量万用表，试验危险性较大。使用万用表测量的是轴电压的有效值，而无法显示得到轴电压变化波形。若需要查看轴电压的波形，则需要额外使用专门的录波器或者示波器进行测量，操作相对复杂，现场接线工作量大。因此，常规发电机轴电压测试时，仅能够显示测试时刻电压有效值。

目前市场上很少有便携式轴电压测试设备，因此，在现场调试过程中，急需一种既能测试轴电压有效值，又能记录轴电压波形，又方便现场操作的便携式发电机轴电压测试仪器，这也是发电厂检修人员所期望配备的一款测试仪器。

发明内容

针对现有技术中存在的问题，本实用新型提供一种便携式发电机轴电压测试仪，能够测量、记录发电轴电压有效值及变化波形，并在集成串口显示屏显示出来，便于携带和现场使用，综合评价机组运行情况。

本实用新型是通过以下技术方案来实现：

一种便携式发电机轴电压测试仪，包括轴电压采集模块、处理模块和集成串口显示屏，所述轴电压采集模块的轴电压输入接口与发电机大轴和地相连，轴电压采集模块的电压输出端口与处理模块模拟量采集端口相连，所述轴电压采集模块用于采集发电机轴交流电压，并将交流电压有效值转换为直流电压输入至处理模块，所述处理模块的串行通信端口与集成串口显示屏的串行通信端口相连，所述处理模块用于将轴电压采集模块传输的直流电压转换为发电机轴实际交流电压有效值，所述集成串口显示屏用于显示发电机轴实际交流电压有效值及测试期间轴电压的变化曲线。

优选的，所述电池单元包括便携式电池、电压转换模块和电源接口，便携式电池的输出端与电压转换模块的电压输入端口相连，电压转换模块的输出端口与电源接口相连，便携式电池用于输出正5V电压，电压转换模块用于将正5V电压转换为正、负5V电压，电源接口用于将电压转换模块输出的正、负5V电压转接至轴电压采集模块、处理模块和集成串口显示屏，电源接口的正、负5V电压输出端口和地端口与轴电压采集模块的正、负5V电压输入端口和地端口相连，电源接口的正5V电压输出端口和地端口与处理模块和集成串口显示屏的正5V电压输入端口和地端口相连。

进一步的，所述便携式电池采用具有正5V输出的干电池或充电电池。

优选的，所述轴电压采集模块包括轴电压输入接口、可调式电阻、固定电阻、滤波电容和AD采样芯片，轴电压输入接口将可调式电阻分压后中间抽头与AD采样芯片交流电压输入端口相连，固定电阻一端与电池单元的正5V电压输出端口相连，另一端与AD采样芯片片选信号端口相连，滤波电容一端与AD采样芯片直流电压输出端相连，另一端与地相连；可调式电阻用于将发电机轴电压输出电压调节在2V范围内，满足AD采样芯片0-2V电压输入量程。

进一步的，所述AD采样芯片采用AD637有效值直流转换芯片，精度为0.02％。

优选的，所述处理模块包括微处理器和显示接口，微处理器的模拟量采集端口与AD采样芯片的直流电压输出端相连，微处理器的串行通信端口与显示接口相连，显示接口用于和集成串口显示屏连接。

进一步的，所述微处理器采用STC15F1K20AD单片机，模拟量采集精度为10位，具有20个引脚。

一种便携式发电机轴电压测试仪的测量方法，包括如下步骤：

1)将便携式发电机轴电压测试仪安装在手持式绝缘杆上，进入步骤2)；

2)轴电压采集模块的轴电压输入接口一端与手持式绝缘杆金属触头相连，另一端与电池单元输出地相连，进入步骤3)；

3)根据轴电压采集模块中可调式电阻中间抽头对地的阻值与可调式电阻全量程阻值的比值确定转换系数K，并输入至处理模块中微处理器程序中，进入步骤4)；

4)将手持式绝缘杆碳刷连接至发电机大轴，进入步骤5)；

5)打开电池单元工作电源开关，进入步骤6)；

6)处理模块中微处理器采集的轴电压采集模块输出直流电压乘以转换系数K得到发电机轴实际交流电压有效值，并传输至集成串口显示屏进行有效值及波形显示，进入步骤7)；

7)工作人员根据测测量的有效值及波形判断发电机轴与轴承的绝缘情况。

与现有技术相比，本实用新型具有以下有益的技术效果：

本实用新型将便携式发电机轴电压测试仪安装在绝缘手持测试杆上，由绝缘测试杆轴电压端部碳刷与发电机大轴相连，将轴电压信号引入轴电压采集模块交流电压输入端口，进一步将轴电压交流电压信号转换为与AD采样芯片兼容的电压信号，再转换为与之有效值对应的直流电压，并传输至处理模块模拟量采集端口，处理模块处理分析得到输入直流电压真实值，结合轴电压交流电压信号转换系数，还原出发电机轴电压实际交流电压有效值，并记录保存，通过集成串口显示屏将有效值及波形显示出来，方便现场操作人员记录和观察有效值波形是否在合理范围内。

进一步的，本实用新型具有波形记录和显示功能的便携式发电机轴电压测试仪，采用手持杆式结构，在杆中部位置配置集成串口显示屏，采用电池单元供电，使用时体积小、重量轻，便于操作。

进一步的，在测试轴电压时，集成串口显示屏实时显示有电压效值，处理模块将数据存储，方便后期数据分析及导出、打印。

进一步的，轴电压采集模块采用高精度AD采样芯片，将交流电压有效值精确转换为直流电压输出，提升了整个测试仪的测量精度。

进一步的，集成串口显示屏采用2寸彩色屏幕，采用串行通信方式减少了与处理模块之间的接线，非常适用于现场使用对体积和重量的要求，清晰显示测试轴电压有效值及波形结果。

进一步的，本实用新型处理模块采用运行稳定，模拟量采集精度高的STC15F1K20AD单片机，便于开发人员编程和使用。

进一步的，本实用新型采用模块化设计，保证现场的易操作性及各部件的可更换性。

进一步的，本实用新型将提高现场轴电压测试的效率和安全性，克服了现有万用表测量轴电压的不足，提升了测试的科学性，便于现场推广使用。

进一步的，本实用新型从防止轴电压击穿发电机轴瓦油膜这个角度来看，测量轴电压有效值的波形是更有意义的。此外，记录下发电机的轴电压有效值波形，更有利于评价机组运行情况。

附图说明

图1为本实用新型测试仪组成示意图。

图2为本实用新型电池单元电路图。

图3为本实用新型轴电压采集模块电路图。

图4为本实用新型处理模块电路图。

图中：1—电池单元；2—轴电压采集模块；3—处理模块；4—集成串口显示屏。

具体实施方式

下面结合具体的实施例对本实用新型做进一步的详细说明，所述是对本实用新型的解释而不是限定。

本实用新型解决现有轴电压测量存在的问题，提供一种既能测试轴电压有效值，又能记录轴电压有效值波形，又方便现场操作的便携式发电机轴电压测试仪器。

本实用新型一种便携式发电机轴电压测试仪，如图1所示，包括轴电压采集模块2、处理模块3和集成串口显示屏4，所述轴电压采集模块2的轴电压输入接口与发电机大轴和地相连，轴电压采集模块2的电压输出端口与处理模块3的模拟量采集端口相连，所述轴电压采集模块2用于采集发电机轴交流电压，并将交流电压有效值转换为直流电压输入至处理模块3，所述处理模块3的串行通信端口与集成串口显示屏4的串行通信端口相连，所述处理模块3用于将轴电压采集模块2传输的直流电压转换为发电机轴实际交流电压有效值，所述集成串口显示屏4用于显示发电机轴实际交流电压有效值及测试期间轴电压的变化曲线。

本实施例中，还包括电池单元1，所述电池单元1包括便携式电池、电压转换模块和电源接口，便携式电池的输出端与电压转换模块的电压输入端口相连，电压转换模块的输出端口与电源接口相连，便携式电池用于输出正5V电压，电压转换模块用于将正5V电压转换为正、负5V电压，电源接口用于将电压转换模块输出的正、负5V电压转接至轴电压采集模块2、处理模块3和集成串口显示屏4，电源接口的正、负5V电压输出端口和地端口与轴电压采集模块2的正、负5V电压输入端口和地端口相连，电源接口的正5V电压输出端口和地端口与处理模块3和集成串口显示屏4的正5V电压输入端口和地端口相连；如图2所示，所述电池单元1包括便携式电池DC1、电压转换模块GL1和电源接口DY1，便携式电池DC1正5V端与电压转换模块GL1第1引脚相连，便携式电池DC1负极端与电压转换模块GL1第5引脚相连，电压转换模块GL1第5引脚与第4引脚相连，电压转换模块GL1第4引脚与电源接口DY1第2引脚相连，电压转换模块GL1第2引脚与电源接口DY1第1引脚相连，电压转换模块GL1第6引脚与电源接口DY1第3引脚相连，电源接口DY1第1引脚输出正5V电压，电源接口DY1第2引脚输出地信号，电源接口DY1第3引脚输出-5V电压。

本实施例中，所述便携式电池采用具有正5V输出的干电池或充电电池。

本实施例中，所述轴电压采集模块2包括轴电压输入接口、可调式电阻、固定电阻、滤波电容和AD采样芯片，轴电压输入接口将可调式电阻分压后中间抽头与AD采样芯片交流电压输入端口相连，固定电阻一端与正5V电压相连，另一端与AD采样芯片片选信号相连，滤波电容一端与AD采样芯片直流电压输出端相连，另一端与地相连；如图3所示，所述轴电压采集模块2包括轴电压输入接口AC1、可调式电阻R1、固定电阻R2、滤波电容C1和AD采样芯片CY1，轴电压输入接口AC1第2引脚与电源接口DY1第2引脚相连，轴电压输入接口AC1第1引脚经可调式电阻R1全阻值后与电源接口DY1第2引脚相连，可调式电阻R1中间抽头与AD采样芯片CY1第13引脚相连，AD采样芯片CY1第1引脚、第2引脚、第3引脚、第4引脚均与电源接口DY1第2引脚相连，固定电阻R2一端与电源接口DY1第1引脚相连，另一端与AD采样芯片CY1第5引脚相连，AD采样芯片CY1第6引脚与第9引脚相连，滤波电容C1两端并联在AD采样芯片CY1第8引脚和第9引脚之间，AD采样芯片CY1第10引脚、第11引脚分别与电源接口DY1第3引脚、第1引脚相连，AD采样芯片CY1第13引脚为交流电压输入端口，AD采样芯片CY1第5引脚为片选信号端口，AD采样芯片CY1第9引脚为直流电压输出端，轴电压输入接口AC1第1引脚与发电机轴相连。

本实施例中，所述AD采样芯片采用AD637有效值直流转换芯片，精度为0.02％。

本实施例中，所述处理模块3包括微处理器和显示接口，微处理器模拟量采集端口与AD采样芯片直流电压输出端相连，微处理器串行通信端口与显示接口相连，显示接口用于和集成串口显示屏4连接；如图3所示，所述处理模块3包括微处理器WC1和显示接口XS1，微处理器WC1第8引脚和显示接口XS1第1引脚均与电源接口DY1第1引脚相连，微处理器WC1第10引脚和显示接口XS1第4引脚均与电源接口DY1第2引脚相连，微处理器WC1第20引脚与AD采样芯片CY1第9引脚相连，微处理器WC1第12引脚、13引脚分别与显示接口XS1第3引脚、第2引脚相连，显示接口XS1用于和集成串口显示屏4相连，微处理器WC1第12引脚、13引脚为串行通信端口，微处理器WC1第20引脚为模拟量采集端口。

本实施例中，所述微处理器采用STC15F1K20AD单片机，模拟量采集精度为10位，具有20个引脚。

本实施例中，所述微处理器乘以转换系数K得到发电机轴电压实际交流电压有效值，转换系数K为可调式电阻中间抽头对地的阻值与可调式电阻全量程阻值的比值，可调式电阻用于将发电机轴电压输出电压调节在2V范围内，满足轴电压采集模块2中AD采样芯片0-2V电压输入量程。

本实用新型一种便携式发电机轴电压测试仪的测量方法，包括如下步骤：

1)将便携式发电机轴电压测试仪安装在手持式绝缘杆上，进入步骤2)；

2)轴电压采集模块2的轴电压输入接口一端与手持式绝缘杆金属触头相连，另一端与电池单元1输出地相连，进入步骤3)；

3)根据轴电压采集模块2中可调式电阻中间抽头对地的阻值与可调式电阻全量程阻值的比值确定转换系数K，并输入至处理模块3中微处理器程序中，进入步骤4)；

4)将手持式绝缘杆碳刷连接至发电机大轴，进入步骤5)；

5)打开电池单元1工作电源开关，进入步骤6)；

6)处理模块3中微处理器采集的轴电压采集模块2输出直流电压乘以转换系数K得到发电机轴实际交流电压有效值，并传输至集成串口显示屏4进行有效值及波形显示，进入步骤7)；

7)工作人员根据记录测量的有效值及波形判断发电机轴与轴承的绝缘情况。

以上所述，仅是本实用新型专利的较佳实施例，并非对本实用新型专利作任何限制，凡是根据本实用新型技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、变更以及等效结构变化，均仍属于本实用新型技术方案的保护范围内。

Claims (8)

1.一种便携式发电机轴电压测试仪，其特征在于，包括轴电压采集模块(2)、处理模块(3)和集成串口显示屏(4)，所述轴电压采集模块(2)的轴电压输入接口与发电机大轴和地相连，轴电压采集模块(2)的电压输出端口与处理模块(3)的模拟量采集端口相连，所述处理模块(3)的串行通信端口与集成串口显示屏(4)的串行通信端口相连。

2.根据权利要求1所述的一种便携式发电机轴电压测试仪，其特征在于，还包括电池单元(1)，所述电池单元(1)包括便携式电池、电压转换模块和电源接口，便携式电池的输出端与电压转换模块的电压输入端口相连，电压转换模块的输出端口与电源接口相连，电源接口的正、负5V电压输出端口和地端口与轴电压采集模块(2)的正、负5V电压输入端口和地端口相连，电源接口的正5V电压输出端口和地端口与处理模块(3)和集成串口显示屏(4)的正5V电压输入端口和地端口相连。

3.根据权利要求2所述的一种便携式发电机轴电压测试仪，其特征在于，所述便携式电池采用具有正5V输出的干电池或充电电池。

4.根据权利要求1所述的一种便携式发电机轴电压测试仪，其特征在于，所述轴电压采集模块(2)包括轴电压输入接口、可调式电阻、固定电阻、滤波电容和AD采样芯片，轴电压输入接口将可调式电阻分压后中间抽头与AD采样芯片交流电压输入端口相连，固定电阻一端与电池单元(1)的正5V电压输出端口相连，另一端与AD采样芯片片选信号端口相连，滤波电容一端与AD采样芯片直流电压输出端相连，另一端与地相连。

5.根据权利要求4所述的一种便携式发电机轴电压测试仪，其特征在于，所述AD采样芯片采用AD637有效值直流转换芯片，精度为0.02％。

6.根据权利要求1所述的一种便携式发电机轴电压测试仪，其特征在于，所述处理模块(3)包括微处理器和显示接口，微处理器的模拟量采集端口与AD采样芯片的直流电压输出端相连，微处理器的串行通信端口与显示接口相连，显示接口用于和集成串口显示屏(4)连接。

7.根据权利要求6所述的一种便携式发电机轴电压测试仪，其特征在于，所述微处理器采用STC15F1K20AD单片机，模拟量采集精度为10位，具有20个引脚。

8.根据权利要求1所述的一种便携式发电机轴电压测试仪，其特征在于，所述便携式发电机轴电压测试仪采用手持杆式结构，在杆中部位置配置集成串口显示屏(4)。

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