专利名称：小型旋转机械安全监视装置的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种电力、能源、化工行业、各种汽轮机、水轮机、鼓风 机、压縮机等旋转机械的安全监视设备，特别涉及一种应用于旋转机械的重要 运行参数监视、报警，例如轴振、瓦振、轴向位移、阀位、胀差、转速、汽 缸膨胀、偏心等参数的小型旋转机械安全监视装置。
背景技术：
我国国内大、中型机组使用的旋转机械安全监视系统多为国外进口产品， 该类产品价格贵，订货周期长，维护、维修困难。小型机组使用的旋转机械安 全监视系统多为国内厂商生产，该类产品多年来基本未进行改进设计，元件多 为分离元件，某些参数调整还是电位器，设定极不方便，相比进口产品，功能 不完善、稳定性不高。
我公司已开发完成的旋转机械安全监视装置，系统采用全隔离方式，属于 该系统中的高端产品，但还未设计偏置/增益、线性校正等功能。
实用新型内容
本实用新型的目的在于提供一种功能更全面、为中小型机组旋转机械使用 的小型旋转机械安全监视装置。
为了达到上述目的，本实用新型通过下述技术解决方案实现 一种小型旋 转机械安全监视装置，机箱采用总线式结构，各监视�？榫荻す潭ㄔ诨渖� 并与总线板连接，外部接线端子焊接在总线板上。
所述监视�？榘ㄇ懊姘�、有机玻璃、显示板、监视主板、功能子板，其 中有机玻璃安装在前面板的显示框中，显示板通过螺钉固定在前面板上，监视 主板通过连接块安装在前面板上，显示板与监视主板之间采用扁平电缆完成信 号连接，功能子板通过插件安装在监视主板上，主板后方的插座用于与总线板 连接。
所述监视�？橹械墓δ茏影逋瓿刹煌淙胄藕诺脑ご恚ご砗蠼藕� 送至监视主板的数据处理单元，数据处理单元的数模转换器和模数转换器与监
视主板中的CPU采用SPI总线通讯，固化在CPU芯片内的系统功能软件自动实
现数据的采集、故障判断、信号偏置/增益、线性度校正及信号传输。 所述总线板为电源、通讯网络的载体，它连接电源�？楹透骷嗍幽？�。 所述电源�？椴捎玫ネǖ赖缭垂┑绶绞剑� 所述各监视�？椴捎每苁浇峁�。
所述监视主板中的显示�？楦莼樽罡咦倥渲茫樽俑哂�8000转/分时用单通道5位数码管的10TE�？椋樽俚陀�8000转/分时选用双通 道、每通道4位数码管的8TE模块。
所述机箱包括由法兰、前水平连接轨、侧板、插件板导轨、总线板、后水 平连接轨，其中左右侧板与前水平连接轨、后水平连接轨连接构成机箱骨架， 法兰安装在左右侧板上，插件板导轨安装在前水平连接轨和后水平连接轨之间， 总线板通过螺钉固定在后水平连接轨上。
所述的各监视�？橥ü芟甙遄槌蒖S485网络，通过总线板设定各监视模 块的通讯地址，外部系统及监视、组态软件通过电源�？樯系耐ㄑ兜ピ梦矢� 监视模块。
本实用新型中的机箱采用总线式结构，各监视�？椴捎寐荻す潭ㄔ诼林苹� 箱的面板上，外部接线端子焊接在总线板上，监视�？橐愿咝阅蹸PU为核心， 配套LED作为人机接口 (可配置不同宽度及不同数量的显示�？椋允视Σ煌� 转速的测量)，本实用新型的监视�？榈牡缏凡糠植捎弥靼寮庸δ茏影迳系牡缏� 系统结构，由功能子板完成不同输入信号的预处理，各种输入信号经不同的功 能子板送至主板的数据处理单元，数据处理单元的数模转换器和模数转换器与 CPU采用SPI总线通讯，系统功能软件固化在CPU芯片内，自动实现数据的采集、 故障判断、信号偏置/增益、线性度校正及信号传输。外部DCS及监视、组态软 件通过电源�？樯系耐ㄑ兜ピ梦矢骷嗍幽？椋骷嗍幽？橥ü芟甙遄槌� RS485网络，通过总线板自动设定各监视�？榈耐ㄑ兜刂�。所述功能软件在系统 上电后进行参数初始化，然后允许主程序运行，先进行数据采集，再判断是否 有�？楣收匣蚴淙胄藕殴收希绻泄收希卸瞎收显颍⑾允荆蝗绻挥� 故障，就进行数据运算、处理、信号输出，最后进行显示刷新。所述机箱是标 准的3U铝制机箱，机箱内部装有连接电源�？楹透骷嗍幽？榈淖芟甙澹芟甙� 是电源、通讯网络的载体，输出接线端子直接焊接在总线板上，结构简单化， 装置中的电源�？椴捎玫ネǖ赖缭垂┑绶绞剑腋骷嗍幽？椴捎每苁浇峁梗� 有利于系统散热。所述功能子板中输入信号的偏置/增益功能及线性校正功能由 软件实现。通常情况下，现场调校好的监视装置中当有监视�？楣收虾螅� 的新的监视�？橛捎谟布嬖诓钜欤匦刖匦碌髁�、调幅才能保证系统正 常工作，而机组在运行情况下是不可能停机进行调零、调幅的。在监视�？橹� 加入偏置/增益功能后，用户更换新的监视�？槭保恍枰械髁�、调幅，系 统便可正常工作。通常情况下，对转谏讲行测定的传感器的线件度受使用环境 的影响，当影响较大时，可以通过线性校正功能，对输入到功能子板中的信号 进行逐段校正，以保证测量的准确性。
本实用新型具有如下优点功能齐全，结合实际工程经验，整合吸收了众多进口产品功能，除常规功能外，具有危险报警旁路、通道旁路、双通道首先 报警指示、报警值指示、缓冲输出、输入信号偏置/增益、线性校正等功能，所 有参数都为数字化设定；适用性强，多种报警方式可选择，全中文组态软件， 符合国人操作习惯；稳定可靠，工业级元器件、合理的软件算法是本实用新型 稳定运行的保证。
图1是本实用新型的机箱外型图2是本实用新型的监视�？榻峁雇�3是本实用新型的原理框图4是本实用新型的偏置/增益及线性度校正框图； 图5是本实用新型的程序流程具体实施方式
参照图l,机箱主要由法兰l、前水平连接轨2、侧板3、插件板导轨4、总 线板5、后水平连接轨6连接组成。左右侧板3与前水平连接轨2、后水平连接 轨6构成机箱骨架。法兰1安装在左右侧板3上，法兰1用于机箱的固定、安 装，插件板导轨4安装在前水平连接轨2和后水平连接轨6之间，插件板导轨4 用于机箱插件的拔插导向，比如在插件板导轨4上安装各监视�？橐约暗缭茨� 块，总线板5通过螺钉固定在后水平连接轨6上。机箱采用总线式结构，各监 视�？榫荻す潭ㄔ诨渖喜⒂胱芟甙辶樱獠拷酉叨俗雍附釉谧芟甙迳�。 机箱内部装有连接电源�？楹透骷嗍幽？榈淖芟甙澹芟甙迨堑缭�、通讯网络 的载体，输出接线端子直接焊接在总线板上，结构简单化。所述监视装置中的 电源�？椴捎玫ネǖ赖缭垂┑绶绞剑龈骷嗍幽？椴捎每苁浇峁�(即各监 视模块分别插在机箱内，各监视�？橹溆屑涓簦苁浇峁故侵覆徊捎媚＜� 盒将监视�？橹械募嗍又靼寮肮δ茏影宸馄鹄吹慕峁�)，有利于系统散热。所述 监视主板4-l中的显示模块根据机组最高转速配置，机组转速高于8000转/分 时用单通道5位数码管的10TE�？椋樽俚陀�8000转/分时选用双通道、 每通道4位数码管的8TE�？�。
参照图2，监视�？榈淖榧峁怪饕汕懊姘�1-1、有机玻璃2-K显示板 3-1、监视主板4-1、功能子板5-1构成。其中有机玻璃2-1安装在前面板1-1 的显示框中，显示板3-1通过螺钉固定在前面板1-1上、监视主板4-1通过连
接块安装在前面板i-i上，显示板3-i与监视主板4-i之间采用^mn^^
信号连接，功能子板5-i通过插件安装在监视主板4-1上，监视主板4-l后方 的插座用于与图1中的总线板5连接。
参照图3，本实用新型的监视�？榈牡缏分饕蒀PU微处理器、电源单元、数据处理单元等部分组成，这些电路单元位于监视�？榈墓δ茏影搴图嗍又靼� 上。所述监视�？橹械墓δ茏影�5-1完成不同输入信号的预处理，预处理后将 信号送至监视主板4-1的数据处理单元，数据处理单元的数模转换器和模数转
换器与监视主板4-1中的CPU采用SPI总线通讯，固化在CPU芯片内的系统功 能软件自动实现数据的采集、故障判断、信兮偏置/增益、线性度校正及信号传 输。在图3中，屯源转换单元和通讯单元构成电源�？椤�
电源单元主要完成带电拔插时电源冲击控制，并集成丫电源监视功能，通 过电源监视回路对各等级的电源进行取样并自动判断电源是否故障。
模拟量输入信号在功能子板进行整形、滤波、放大后，进入到数据处理单 元的模数转换器，模数转换器将模拟量信号转换为数字信兮，经SPI总线送至 CPU进行处理；功能子板还包括了缓冲处理单元，输入信号经缓冲后输出，用于 其它测试仪器采样分析。
数据处理单元的数模转换器接收SPI总线上的数字量信号，将数字量信号 转换为模拟量电压信号，通过外围电路将电压信号转换为4 20 mA电流信号输 出。数据处理单元的开关量输出信号直接从CPU端口送出，经光电隔离后驱动 输出继电器，继电器接点以干接点方式对外输出。
转速输入接口直接接收外部磁阻式传感器信号，功能子板将输入的正弦波 信号转换为脉冲信号，送至数据处理单元的CPU进行等精度周期测速，功能子 板的转速传感器故障诊断回路对外接的转速传感器施加恒定的直流电流，该电 流在转速传感器...匕形成一定的直流电压，该电压与转速信号的交流电压叠加， 作为转速输入信号，转速传感器故障诊断回路对其直流分量、交流分量进行分 离，分离后分别送至数据处理单元的模数转换器，CPU采集该模拟量信号判断转 速传感器是否故障。
显示�？槭凳毕允玖礁鐾ǖ赖牟饬恐导氨ň瞪瓒ǖ悖籐ED指示�？槭淙胄� 号是否正常、报警状态、旁路状态等信息。
各监视�？橥ü低匙芟咦槌蒖S485网络，并采用标准M0DBUS协议进行数 据传输，DCS、组态软件、监视软件通过系统电源�？榉梦矢骷嗍幽？�。
参照图4，系统首先判断是否允许线性校正，如果不允许，直接根据当前输 入信号计算测量显示值，否则，程序判断间隙电压是否在第1佼正区间，如果 是就查询程序内区间1的校正表，并计算测量显示值，否则判断是否在第2校 正区，如果是就査询程序内区间2的校正表，并计算测量显示值，以此类推， 直到计算出间隙电压在第9校正区的测量显示值。
参照图5，系统上电后先进行系统初始化，包括端口初始化、定时器初始化、 串口初始化等，然后循环执行主程序通讯口通讯数据处理，判断监视模块是否为转速模块，转速�？榻凶偌澳Ｄ饬坎杉环裨颍鼋心Ｄ饬坎杉� 采集模拟量后，进行信号故障判断，若存在故障，判断信号是否高于标准值， 如果是，显示"0H"，否则显示"OL"，屏蔽指示灯显示及报警输出；若模拟量 无故障，根据采集值进行逻辑判断、指示灯状态指示输出、继电器输出、模拟 量输出、最后进行显示数据刷新。
权利要求1、一种小型旋转机械安全监视装置，其特征在于机箱采用总线式结构，各监视模块经螺钉固定在机箱上并与总线板连接，外部接线端子焊接在总线板上。
2、 根据权利要求1所述的小型旋转机械安全监视装置，其特征在于所述监视模块包括前面板(1-1)、有机玻璃(2-1)、显示板(3-1)、监视主板(4-1)、 功能子板(5-1)，其中有机玻璃(2-1)安装在前面板(1-1)的显示框中，显 示板(3-1)通过螺钉固定在前面板(1-1)上，监视主板(4-1)通过连接块安 装在前面板(1-1)上，显示板(3-1)与监视主板(4-1)之间采用扁平电缆完 成信号连接，功能子板(5-1)通过插件安装在监视主板(4-1)上，主板(4-1) 后方的插座用于与总线板连接。
3、 根据权利要求2所述的小型旋转机械安全监视装置，其特征在于所述 监视�？橹械墓δ茏影�(5-1)完成不同输入信号的预处理，预处理后将信号送 至监视主板(4-1)的数据处理单元，数据处理单元的数模转换器和模数转换器 与监视主板(4-1)中的CPU采用SPI总线通讯，固化在CPU芯片内的系统功能 软件自动实现数据的采集、故障判断、信号偏置/增益、线性度校正及信号传输。
4、 如权利要求l所述的小型旋转机械安全监视装置，其特征在于所述总 线板为电源、通讯网络的载体，它连接电源模块和各监视�？�。
5、 如权利要求4所述的小型旋转机械安全监视装置，其特征在于所述电 源�？椴捎玫ネǖ赖缭垂┑绶绞健�
6、 如权利要求1所述的小型旋转机械安全监视装置，其特征在于所述各监视�？椴捎每苁浇峁�。
7、 如权利要求1所述的小型旋转机械安全监视装置，其特征在于所述监视主板(4-1)中的显示�？楦莼樽罡咦倥渲茫樽俑哂�8000转/ 分时用单通道5位数码管的10TE�？椋樽俚陀�8000转/分时选用双通道、 每通道4位数码管的8TE�？�。
8、 如权利要求l所述的小型旋转机械安全监视装置，其特征在于所述机 箱包括由法兰(1)、前水平连接轨(2)、侧板(3)、插件板导轨(4)、总线板(5)、后水平连接轨(6)，其中左右侧板(3)与前水平连接轨(2)、后水平连 接轨(6)连接构成机箱骨架，法兰(1)安装在左右侧板(3)上，插件板导轨(4)安装在前水平连接轨(2)和后水平连接轨(6)之间，总线板(5)通过 螺钉固定在后水平连接轨(6)上。
9、 如权利要求1或4所述的小型旋转机械安全监视装置，其特征在于所 述的各监视模块通过总线板组成RS485网络，通过总线板设定各监视�？榈耐� 讯地址，外部系统及监视、组态软件通过电源�？樯系耐ㄑ兜ピ梦矢骷嗍幽？�。
专利摘要本实用新型公开了一种小型旋转机械安全监视装置。它包括机箱采用总线式结构，各监视�？橛寐荻す潭ㄔ诼林苹涞拿姘迳希？橐愿咝阅蹸PU为核心，配套LED作为人机接口，外部系统及监视、组态软件通过电源�？樯系耐ㄑ兜ピ梦矢骷嗍幽？椋髂？橥ü低匙芟咦槌蒖S485网络，通过总线板设定各监视�？榈耐ㄑ兜刂罚髦质淙胄藕啪煌墓δ茏影逅椭林靼宓氖荽淼ピ荽淼ピ氖Ｗ黄骱湍Ｊ黄饔隒PU采用SPI总线通讯，系统功能软件固化在芯片内，自动实现数据的采集、故障判断、信号偏置/增益、线性度校正及信号传输。例如轴振、瓦振、轴向位移、阀位、胀差、转速、汽缸膨胀、偏心等参数。
文档编号G01D7/00GK201340276SQ20082022347
公开日2009年11月4日 申请日期2008年12月17日 优先权日2008年12月17日
发明者林 唐, 左匀东, 杰 李, 陆晓阳 申请人:德阳瑞能电力科技有限公司
专业数控铣床产品供应商
20年生产经验，实力工厂，精工品质，质量有保障
