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专利名称：一种便携式汽轮机动态转速测量装置及方法
技术领域：
本发明属于动力工程领域，涉及一种便携式汽轮机动态转速测量装置及方法。
背景技术：
目前常用的转速测量方法均是通过定时计数的方式确定给定时间内转速脉冲信 号的数量，转换为机组转速，实际上得到的是转速平均值。机组甩负荷试验和参数辨识时的 过渡过程时间只有几秒钟，要求详细记录机组的动态转速，包括死区的大小和飞升速率，不 能使用平均值测量，现有的测量方式难以满足动态转速测量的要求。另外，现有的测量技术 对于要么针对高频信号，要么针对低频信号，适用范围小，通用性较差，对于电网瞬态频率 和水轮机的动态转速测量难以实现，而这些正是智能电网建设中急需的测试设备。汽轮机和水轮机调节系统是保护汽轮发电机组安全稳定运行的重要保障，评价机 组调节系统性能好坏的重要指标之一是机组甩负荷后的动态超速。获得准确可靠的汽轮机 和水轮机组甩负荷的动态超速指标，是通过甩负荷试验确定各台机组调节系统实际的动态 响应特性，从而确定机组的甩负荷动态超速指标。目前机组验收规程规定，所有新投产的机 组在验收时必须进行甩负荷试验。另外，智能电网建设中的电网瞬态频率测量也急需相关 测试设备。因此，为了满足汽轮机和水轮机甩负荷后调节系统动态转速测量以及电网瞬态 频率测量的要求，开发一套新的便携式动态转速和频率测量装置是非常必要的，为实现机 组参数辨识和评价是汽轮和水轮发电机组参与电网一次调频的能力和调节系统的性能提 供重要原始数据，同时为智能电网建设提供必要的测试手段，具有重要的工程应用价值。

发明内容
本发明提供了 一种便携式汽轮机动态转速测量装置及方法，其可以实现电网瞬态 频率和水轮机的动态转速测量，且使用范围广泛，通用性较好。本发明采取的技术方案是一种便携式汽轮机动态转速测量装置，包括与汽轮机 组相连的转速脉冲信号测量电路和频率信号测量电路，所述转速脉冲信号测量电路包括与 信号输入端相连的第一放大隔离保护单元，该第一放大隔离保护单元的输出端的一支连接 有第一单片机，另一支连接有频压转换单元，所述第一单片机通过并行接口与计算机相连， 且该第一单片机的输入端连接有按键和测量范围开关，所述第一单片机的输出端连接有转 速LED显示数码管；所述频压转换单元的输出端连接有高通滤波器，所述高通滤波器的输 出端为转速的电压输出；所述频率信号测量电路包括有与频率输入端相连的第二放大隔离 保护单元，该第二放大隔离保护单元的输出端连接有第二单片机，该第二单片机的输出端 分别连接有A/D转换器和频率LED显示数码管，所述A/D转换器的输出端为频率的输出电 压。作为本发明的优选实施例，所述高频滤波器的输入端连接有截止频率开关；作为本发明的优选实施例，所述第一单片机为CPU 8031芯片；作为本发明的优选实施例，所述第二单片机为C8051F020芯片。
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根据上述便携式汽轮机动态转速测量装置，本发明还提供了一种便携式汽轮机动 态转速测量方法，包括以下步骤步骤1)启动，通过按键或计算机并行接口进行参数设置，所述参数包括输入信号 的分频系数、每转的脉冲数以及预定周期；步骤幻当第一单片机接收到来自计算机的启动命令后，将定时器清零，之后在第 一单片机检测到第一个转速脉冲上升沿时，向计算机发出传送数据信号的请求，计算机接 收到该请求后，向第一单片机发出读数命令，第一单片机接收到该命令后，启动计数器开始 计数，同时，开始传送数据，即转速脉冲信号从转速信号输入端子输入后，经第一放大隔离 保护单元处理后，进入第一单片机，第一单片机对接收到的转速数据进行处理后，通过并行 接口向计算机传送汽轮机的动态转速数据，同时在转速LED显示数码管上显示，与此同时， 所述汽轮机的转速信号同时被传送至频压转换单元，将频率信号转换为电压信号，最后输 出；步骤幻在预定周期截止后，当第一单片机接收到第一个转速脉冲信号并传送给 计算机，计算机接收到该脉冲信号后，向第一单片机发送停止向计算机发送数据传送信号 的请求，第一单片机接收到该请求后，结束。
权利要求
1.一种便携式汽轮机动态转速测量装置，其特征在于包括与汽轮机组相连的转速脉 冲信号测量电路和频率信号测量电路，所述转速脉冲信号测量电路包括与信号输入端相连 的第一放大隔离保护单元，该第一放大隔离保护单元的输出端的一支连接有第一单片机， 另一支连接有频压转换单元，所述第一单片机通过并行接口(7)与计算机相连，且该第一 单片机的输入端连接有按键(1)和测量范围开关(5)，所述第一单片机的输出端连接有转 速LED显示数码管；所述频压转换单元的输出端连接有高通滤波器，所述高通滤波器的输 出端为转速的电压输出；所述频率信号测量电路包括有与频率输入端相连的第二放大隔离 保护单元，该第二放大隔离保护单元的输出端连接有第二单片机，该第二单片机的输出端 分别连接有A/D转换器和频率LED显示数码管，所述A/D转换器的输出端为频率的输出电 压。
2.根据权利要求1所述的便携式汽轮机动态转速测量装置，其特征在于所述高频滤 波器的输入端连接有截止频率开关(8)。
3.根据权利要求1所述的便携式汽轮机动态转速测量装置，其特征在于所述第一单 片机为CPU 8031芯片。
4.根据权利要求1所述的便携式汽轮机动态转速测量装置，其特征在于所述第二单 片机为C8051F020芯片。
5.根据权利要求1所述的便携式汽轮机动态转速测量方法，其特征在于包括以下步骤步骤1)启动，通过按键(1)或计算机并行接口(7)进行参数设置，所述参数包括输入 信号的分频系数、每转的脉冲数以及预定周期；步骤2~)当第一单片机接收到来自计算机的启动命令后，将定时器清零，之后在第一 单片机检测到第一个转速脉冲上升沿时，向计算机发出传送数据信号的请求，计算机接收 到该请求后，向第一单片机发出读数命令，第一单片机接收到该命令后，启动计数器开始计 数，同时，开始传送数据，即转速脉冲信号从转速信号输入端子输入后，经第一放大隔离保 护单元处理后，进入第一单片机，第一单片机对接收到的转速数据进行处理后，通过并行接 口(7)向计算机传送汽轮机的动态转速数据，同时在转速LED显示数码管上显示，与此同 时，所述汽轮机的转速信号同时被传送至频压转换单元，将频率信号转换为电压信号，最后 输出；步骤幻在预定的周期截止后，当第一单片机接收到第一个转速脉冲信号并传送给计 算机，计算机接收到该脉冲信号后，向第一单片机发送停止向计算机发送数据传送信号的 请求，第一单片机接收到该请求后，结束。
6.如权利要求5所述的测量方法，其特征在于在预定周期截止后，根据下列公式计算 转速
7.如权利要求5或6所述的测量方法，其特征在于在所述第一单片机向计算机传送 数据的同时，频率信号从频率输入端子(11)输入，经过第二放大隔离保护单元处理后，进 入第二单片机，第二单片机对频率信号进行处理后，在频率LED显示数码管C3)上显示，同时送入D/A转换器中转换为模拟信号，最终从频率的电压输出端子(1 输出。
全文摘要
本发明提供了一种便携式汽轮机动态转速测量装置及方法，包括转速脉冲信号测量电路和频率信号测量电路，转速脉冲信号经第一放大隔离保护单元处理后，同时进入第一单片机和频压转换单元，经第一单片机处理后显示并传送给计算机，经频压转换单元处理后进入高通滤波器处理，最后输出为转速的电压；频率信号经第二放大隔离保护单元处理后，进入第二单片机，经第二的单片机处理后同时进入A/D转换器和频率LED显示数码管，经A/D转换器转换成频率的输出电压，经频率LED显示数码管而显示。本发明可以实现电网瞬态频率和水轮机的动态转速测量，且使用范围广泛，通用性较好。
文档编号G01P3/481GK102141574SQ20101061700
公开日2011年8月3日 申请日期2010年12月31日 优先权日2010年12月31日
发明者孙志新, 张良祖, 戴义平, 王江峰, 赵攀, 高林 申请人:西安交通大学