RU219490U1

RU219490U1 - PORTABLE STAND FOR DIAGNOSTICS OF SENSORS AND MEASURING CHANNELS OF ROTATION FREQUENCY CONTROLLERS OF ROTATING BODIES

Info

Publication number: RU219490U1
Application number: RU2022130556U
Authority: RU
Inventors: Дмитрий Сергеевич Бывшев
Original assignee: Общество с ограниченной ответственностью "Газпром трансгаз Ухта"
Filing date: 2022-11-24
Publication date: 2023-07-20

Abstract

Полезная модель относится к конструкциям, используемым в области автоматизированных систем управления технологическими процессами, в частности при диагностике электронных систем измерения частоты вращения. Задачей полезной модели является оптимизация процесса диагностики систем измерения частоты вращения. Технический результат - реализация максимальной эффективности диагностики систем измерения частоты вращения. Поставленная задача решается, а технический результат достигается созданием переносного стенда для проверки каналов измерения и датчиков частоты вращения с отображением измеряемой величины на дисплей стенда с функцией предоставления величины сопротивления, индуктивности и добротности датчика и выводом информации о исправности или неисправности проверяемого средства измерения. Прибор состоит из корпуса, в котором смонтированы: датчики инфракрасный и индуктивный, регулятор оборотов электродвигателя, электродвигатель с зубчатой шестерней, модуль центрального процессора, плата-формирователь входных сигналов, дисплей. Для подключения датчиков к каналам измерения стенда предусмотрен штепсельный разъем. Включение, отключение прибора производится с помощью кнопки питания на корпусе. Индикация предусматривает вывод на экран измеряемых параметров. Для проверки датчиков и систем измерения частоты вращения, датчик устанавливается в монтажное место и подключается через штепсельный разъем к стенду. Необходимая информация выводится на одном дисплее в три строки - для каждого датчика соответственно: 1 строка - датчик оптический инфракрасный, 2 строка - датчик проверяемый, 3 строка - датчик опорный индуктивный. Сравнивая показания трех каналов измерения, делаем вывод о исправности или неисправности проверяемого датчика. При необходимости проверки системы измерения датчик устанавливается в монтажное место и подключается к проверяемой системе. В таком случае значения строки 2 на стенде будут отсутствовать, необходимо брать информацию от проверяемой системы. Сравнивая показания трех каналов измерения, делаем вывод о исправности или неисправности проверяемого датчика. Предусмотрена возможность питания устройства как от внутреннего аккумулятора, так и от внешнего источника питания.

The utility model relates to designs used in the field of automated process control systems, in particular in the diagnosis of electronic systems for measuring the speed of rotation. The objective of the utility model is to optimize the process of diagnosing speed measurement systems. The technical result - the implementation of the maximum efficiency of diagnostics of systems for measuring the rotational speed. The problem is solved, and the technical result is achieved by creating a portable stand for checking measurement channels and speed sensors with displaying the measured value on the display of the stand with the function of providing the resistance value, inductance and quality factor of the sensor and displaying information about the health or failure of the tested measuring instrument. The device consists of a housing in which are mounted: infrared and inductive sensors, electric motor speed controller, electric motor with gear, central processor module, input signal generator board, display. A plug connector is provided for connecting sensors to the measurement channels of the stand. Turning the device on and off is done using the power button on the case. The indication provides for displaying the measured parameters on the screen. To test sensors and speed measurement systems, the sensor is installed in the mounting location and connected to the test bench via a plug connector. The necessary information is displayed on one display in three lines - for each sensor, respectively: line 1 - optical infrared sensor, line 2 - sensor being tested, line 3 - reference inductive sensor. Comparing the readings of the three measurement channels, we conclude that the tested sensor is working or not. If it is necessary to check the measurement system, the sensor is installed in the mounting location and connected to the system under test. In this case, the values of line 2 on the stand will be absent, it is necessary to take information from the system under test. Comparing the readings of the three measurement channels, we conclude that the tested sensor is working or not. It is possible to power the device both from the internal battery and from an external power source.

Description

Полезная модель относится к конструкциям, используемым в области автоматизированных систем управления технологическими процессами (далее по тексту - АСУ ТП), в частности для проверки индуктивных, токовихревых, оптических датчиков частоты вращения ротора газоперекачивающего агрегата (далее по тексту - ГПА).The utility model relates to structures used in the field of automated process control systems (hereinafter referred to as APCS), in particular for testing inductive, eddy current, optical sensors of the rotor speed of a gas compressor unit (hereinafter referred to as GPA).

Для преобразования вращения вала ГПА в электрические импульсы с целью измерения частоты вращения применяются индуктивные и токовихревые датчики. Эффективная диагностика таких элементов технически невозможна на ГПА без демонтажа корпусных деталей (крышки блока подшипников), также необходимо вращение измеряемого объекта (вала) до номинальных оборотов вращения ротора ГПА для проверки измерительных параметров во всем диапазоне измерения. После мероприятий по диагностике, ремонту и замене работоспособность датчиков возможно проверить только при пуске ГПА, а именно, необходимо вращение «диска гребенчатого вала индуктора» ротора до номинальных оборотов. Данная процедура приводит к отмене пуска, в случае некорректных показаний хотя бы одного датчика на любом диапазоне измерения. Погрешность измерения не должна превышать более ±10 об/мин согласно паспорту УМЭ-42 3И3.259.010 ПС.Inductive and eddy current sensors are used to convert the rotation of the GPU shaft into electrical impulses in order to measure the rotation frequency. Effective diagnostics of such elements is technically impossible on the GPU without dismantling the body parts (bearing block cover), it is also necessary to rotate the measured object (shaft) up to the nominal rotation speed of the GPU rotor to check the measuring parameters in the entire measurement range. After the measures for diagnostics, repair and replacement, the operability of the sensors can only be checked at the start of the GPU, namely, it is necessary to rotate the "disk of the comb shaft of the inductor" of the rotor to the nominal speed. This procedure leads to the cancellation of the start, in case of incorrect readings of at least one sensor on any measurement range. The measurement error should not exceed more than ±10 rpm according to the passport UME-42 3I3.259.010 PS.

Существующий метод проверки индуктивных и токовихревых датчиков - прямое измерение сопротивления на штепсельном разъеме средств измерения. Измерение сопротивления производится цифровым мультиметром, например, Fluke-175 между двумя контактами разъема и должно составлять, например, для индуктивных датчиков УМЭ-42 800±160 Ом согласно паспорту устройства УМЭ-42 3И3.259.010 ПС.The existing method for testing inductive and eddy current sensors is a direct measurement of the resistance at the plug connector of the measuring instruments. Resistance measurement is carried out with a digital multimeter, for example, Fluke-175 between two connector contacts and should be, for example, for inductive sensors UME-42 800 ± 160 Ohm according to the passport of the device UME-42 3I3.259.010 PS.

Недостатком данного способа является его неэффективность для неисправностей, причиной которых является межвитковые замыкания обмоток катушки. В таком случае сопротивление катушки датчика УМЭ-42 составляет 800±160 Ом, что соответствует паспорту и является допустимым. Тем не менее, при работе датчика с подобной неисправностью на оборотах свыше 2000 об/мин проявляется недопустимая погрешность.The disadvantage of this method is its inefficiency for faults caused by interturn short circuits of the coil windings. In this case, the coil resistance of the UME-42 sensor is 800 ± 160 Ohm, which corresponds to the passport and is acceptable. However, when a sensor with a similar malfunction operates at speeds above 2000 rpm, an unacceptable error appears.

Задачей полезной модели является оптимизация процесса диагностики систем измерения частоты вращения.The objective of the utility model is to optimize the process of diagnosing speed measurement systems.

Технический результат - реализация максимальной эффективности диагностики систем измерения частоты вращения.The technical result - the implementation of the maximum efficiency of diagnostics of systems for measuring the rotational speed.

Поставленная задача решается, а технический результат достигается созданием переносного стенда для проверки каналов измерения и датчиков частоты вращения с отображением измеряемой величины на дисплей стенда с функцией предоставления величины сопротивления, индуктивности и добротности датчика и выводом информации о исправности или неисправности проверяемого средства измерения.The problem is solved, and the technical result is achieved by creating a portable stand for checking measurement channels and speed sensors with displaying the measured value on the display of the stand with the function of providing the resistance value, inductance and quality factor of the sensor and displaying information about the health or failure of the tested measuring instrument.

Схема электрическая принципиальная стенда для проверки каналов измерения и датчиков показана на фиг. 1. В корпусе 1 стенда смонтированы: плата 2 усилителя - формирователя токовихревых импульсов «Б-15.637.60-03», предназначенная для измерения значений физических величин частоты, их оцифровки и передачи на микроконтроллер «ATmega 328Р» 3 с последующей обработкой для представления в виде цифровых символов, жидкокристаллическим дисплеем 4; многооборотистый регулятор оборотов 5 для плавного увеличения оборотов вращения электродвигателя с шестерней зубчатой 6; датчик инфракрасный оптический 7 и датчик индуктивный 8 для сравнения реального значения оборотов; датчик проверяемый 9; модуль преобразователя напряжения 10 для формирования напряжения 5 вольт, необходимого для питания процессора и дисплейного модуля; печатная плата управления зарядом 11; литий-ионный гальванический аккумулятор типа 18650 12, предназначенный для питания прибора в автономном режиме; разъем подключения внешнего питания 13; штепсельный разъем 14, для подключения прибора к каналам измерения.The electrical circuit diagram of the stand for checking measurement channels and sensors is shown in Fig. 1. In the body 1 of the stand, the following are mounted: board 2 of the amplifier - shaper of current eddy pulses "B-15.637.60-03", designed to measure the values of physical quantities of frequency, their digitization and transmission to the microcontroller "ATmega 328R" 3 with subsequent processing for presentation in the form of digital symbols, liquid crystal display 4; multi-turn speed controller 5 for a smooth increase in the speed of rotation of the electric motor with gear gear 6; an infrared optical sensor 7 and an inductive sensor 8 for comparing the actual speed value; sensor to be checked 9; voltage converter module 10 for generating a voltage of 5 volts required to power the processor and display module; charge control circuit board 11; lithium-ion galvanic battery type 18650 12, designed to power the device in offline mode; external power connector 13; plug connector 14, for connecting the instrument to measurement channels.

Для проверки каналов измерения и датчиков частоты вращения, в стенд для диагностики подключают через штепсельный разъем 14 проверяемый датчик 9 в соответствующее монтажное отверстие. Для проверки штатной системы измерения частоты вращения без отключения, проверяемый датчик 9 устанавливают в монтажное отверстие, без отключения разъема от штатной системы. После включения питания кнопкой 15, поворачивая многооборотистый регулятор 5 увеличиваем частоту вращение электродвигателя с шестерней зубчатой, имитируя вращение зубчатого индуктора вала ГПА. В процессе работы устройства происходит измерение оборотов зубчатого колеса проверяемым датчиком 9, оптическим датчиком 7 и заведомо исправным индуктивным датчиком 8. Информация выводится на дисплей 4 в три строки - для каждого датчика соответственно: 1 строка - датчик оптический инфракрасный, 2 строка - датчик проверяемый, 3 строка - датчик опорный индуктивный. Сравнивая показания трех каналов измерения делаем вывод о исправности или неисправности проверяемого датчика.To check the measurement channels and speed sensors, the tested sensor 9 is connected to the diagnostic stand through the plug connector 14 into the corresponding mounting hole. To check the standard speed measurement system without disconnecting, the tested sensor 9 is installed in the mounting hole, without disconnecting the connector from the standard system. After turning on the power with button 15, turning the multi-turn regulator 5, we increase the frequency of rotation of the electric motor with gear gear, simulating the rotation of the gear inductor of the GPU shaft. During operation of the device, the gear wheel revolutions are measured by the checked sensor 9, the optical sensor 7 and the known good inductive sensor 8. The information is displayed on the display 4 in three lines - for each sensor, respectively: line 1 - optical infrared sensor, line 2 - sensor being checked, line 3 - reference inductive sensor. Comparing the readings of the three measurement channels, we conclude that the sensor being tested is good or bad.

Также существует возможность питания устройства от внешнего источника напряжением 24 вольта через унифицированный разъем, таким образом через плату заряда производится заряд литий-ионного аккумулятора. Автономная работа прибора от внутреннего полностью заряженного аккумулятора составляет 30 минут.It is also possible to power the device from an external source with a voltage of 24 volts through a unified connector, thus charging a lithium-ion battery through the charge board. Autonomous operation of the device from an internal fully charged battery is 30 minutes.

Claims

The stand for diagnostics of speed sensors and measuring channels is characterized by the fact that it consists of a housing, on the front wall of which there is a multi-turn speed controller of a DC electric motor with a gear, an infrared optical sensor, an inductive sensor, a plug connector is provided for connecting the device to the measurement channels, an amplifier-shaper of current eddy pulses "B-15.637.60-03", the microcontroller "ATmega 3" is used as a control electronic computing unit 28P", a symbolic liquid crystal display connected to the ATmega 328P microcontroller is used to output the read information, a voltage conversion module is installed to form the supply voltage of the microcontroller and the display, the device autonomously operates from a built-in 18650 type galvanic lithium-ion battery, charged through a charge control printed circuit board, and a unified connector located on the lower side wall of the case.