一種帶在線故障診斷的磁阻式轉(zhuǎn)速傳感器測(cè)量裝置和方法
【專(zhuān)利摘要】本發(fā)明公開(kāi)了一種帶在線故障診斷的磁阻式轉(zhuǎn)速傳感器測(cè)量裝置和方法。本發(fā)明的基本思想是在沒(méi)有轉(zhuǎn)速信號(hào)輸入時(shí)，微處理器利用模擬開(kāi)關(guān)控制電流源輸出恒定電流，同時(shí)通過(guò)電壓測(cè)量電路獲得轉(zhuǎn)速傳感器的電壓值，由于電流源輸出電流值已知，那么可以根據(jù)歐姆定律計(jì)算得出當(dāng)前轉(zhuǎn)速傳感器的阻抗值，該值與轉(zhuǎn)速傳感器標(biāo)稱(chēng)阻抗值進(jìn)行比較，偏差超過(guò)合理范圍則認(rèn)為傳感器故障。
【專(zhuān)利說(shuō)明】一種帶在線故障診斷的磁阻式轉(zhuǎn)速傳感器測(cè)量裝置和方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于轉(zhuǎn)速傳感器測(cè)量【技術(shù)領(lǐng)域】，具體涉及為磁阻式轉(zhuǎn)速傳感器提供一種在線故障診斷的測(cè)量裝置和方法。
【背景技術(shù)】
[0002]磁阻式轉(zhuǎn)速傳感器(以下簡(jiǎn)稱(chēng)轉(zhuǎn)速傳感器)在火電廠中通常用于測(cè)量汽輪機(jī)轉(zhuǎn)速。在汽輪機(jī)靜止?fàn)顟B(tài)下，轉(zhuǎn)速傳感器無(wú)電壓電流信號(hào)輸出。當(dāng)汽輪機(jī)開(kāi)始轉(zhuǎn)動(dòng)后，轉(zhuǎn)速傳感器開(kāi)始輸出交流電信號(hào)，信號(hào)的頻率與汽輪機(jī)轉(zhuǎn)速成正比，信號(hào)的強(qiáng)度隨著轉(zhuǎn)速的上升而上升，根據(jù)轉(zhuǎn)速傳感器自身阻抗及實(shí)際安裝情況的不同，轉(zhuǎn)速傳感器輸出電壓最高可以達(dá)到幾十伏特。在汽輪機(jī)上升到某一轉(zhuǎn)速后，轉(zhuǎn)速傳感器輸出的交流電壓值不再隨著上升。
[0003]由于磁阻式轉(zhuǎn)速傳感器這種特殊的電氣特性，所以并不能通過(guò)沒(méi)有轉(zhuǎn)速信號(hào)來(lái)判斷轉(zhuǎn)速傳感器是否發(fā)生故障。目前國(guó)內(nèi)外汽輪機(jī)控制系統(tǒng)只是通過(guò)比較多個(gè)轉(zhuǎn)速傳感器測(cè)量的轉(zhuǎn)速值偏差來(lái)判斷是否有故障。
[0004]最常見(jiàn)的方法是安裝三個(gè)轉(zhuǎn)速傳感器，然后在控制器邏輯中判斷這三個(gè)轉(zhuǎn)速值的相互偏差，在偏差超過(guò)20rpm后推斷是某個(gè)或多個(gè)轉(zhuǎn)速傳感器故障。由于測(cè)量轉(zhuǎn)速的電路為了過(guò)濾干擾信號(hào)，往往擁有一個(gè)響應(yīng)門(mén)檻值，轉(zhuǎn)速信號(hào)電壓幅值在高于門(mén)檻值后才能被測(cè)量電路檢測(cè)到，所以在控制器邏輯中又加入轉(zhuǎn)速高于500rpm后才判斷三個(gè)轉(zhuǎn)速值的相
互偏差。
[0005]現(xiàn)有的方法有以下幾點(diǎn)不足:
[0006]I)在汽輪機(jī)低轉(zhuǎn)速和零轉(zhuǎn)速情況下，無(wú)法判斷轉(zhuǎn)速傳感器是否發(fā)生故障，只有在汽輪機(jī)進(jìn)入蒸汽沖轉(zhuǎn)并且達(dá)到一定轉(zhuǎn)速后才能判斷；
[0007]2)當(dāng)所有的傳感器均存在故障時(shí)，可能每個(gè)傳感器測(cè)量轉(zhuǎn)速值均為零，反而無(wú)法判斷轉(zhuǎn)速傳感器是否發(fā)生故障；
[0008]3)如果只安裝一個(gè)轉(zhuǎn)速傳感器，這種診斷方法就失效了。
[0009]傳感器通常安裝在封閉的汽輪機(jī)前箱內(nèi)部，如果在汽輪機(jī)沖轉(zhuǎn)后才發(fā)現(xiàn)傳感器故障，則需要汽輪機(jī)轉(zhuǎn)子完全靜止后才能打開(kāi)前箱進(jìn)行檢查或更換傳感器，而此時(shí)汽輪機(jī)已經(jīng)升溫，需要長(zhǎng)時(shí)間盤(pán)車(chē)后才能靜止下來(lái)，這會(huì)導(dǎo)致機(jī)組再次啟動(dòng)時(shí)間大大推后，甚至已經(jīng)點(diǎn)火的鍋爐需要滅火，造成直接和間接經(jīng)濟(jì)損失。
[0010]針對(duì)現(xiàn)有方法的不足，應(yīng)該考慮其他方法來(lái)實(shí)現(xiàn)磁阻式轉(zhuǎn)速傳感器的故障診斷，并且該診斷應(yīng)該是實(shí)時(shí)進(jìn)行的，不依賴于汽輪機(jī)自身是否轉(zhuǎn)動(dòng)，這樣在汽輪機(jī)啟動(dòng)前就能及時(shí)發(fā)現(xiàn)和排除故障。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0011]本發(fā)明的目的是為了解決磁阻式轉(zhuǎn)速傳感器在汽輪機(jī)等旋轉(zhuǎn)設(shè)備低轉(zhuǎn)速和零轉(zhuǎn)速情況下缺少故障診斷的問(wèn)題，而提出一種采用硬件檢測(cè)方式，帶在線故障診斷的磁阻式轉(zhuǎn)速傳感器測(cè)量裝置和方法。[0012]本發(fā)明的目的是通過(guò)下述技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的。
[0013]一種帶在線故障診斷的磁阻式轉(zhuǎn)速傳感器測(cè)量裝置，包括信號(hào)輸入端子、模擬開(kāi)關(guān)、電流源、微處理器、電壓測(cè)量電路，其特征在:
[0014]信號(hào)輸入端子通過(guò)模擬開(kāi)關(guān)與電流源相連，微處理器控制模擬開(kāi)關(guān)的閉合和斷開(kāi)狀態(tài)，用于控制電流源何時(shí)向信號(hào)輸入端子輸出恒定電流，信號(hào)輸入端子通過(guò)電壓測(cè)量電路與微處理器相連，微處理器通過(guò)電壓測(cè)量電路采集信號(hào)輸入端子之間的電壓值。
[0015]所述磁阻式轉(zhuǎn)速傳感器測(cè)量裝置還包括轉(zhuǎn)速測(cè)量電路；
[0016]所述信號(hào)輸入端子連接轉(zhuǎn)速傳感器信號(hào)輸出端，所述信號(hào)輸入端子還連接到轉(zhuǎn)速測(cè)量電路的輸入端以及電壓測(cè)量電路的輸入端，所述轉(zhuǎn)速測(cè)量電路的輸出端以及電壓測(cè)量電路的輸出端均連接至微處理器，所述電流源的輸出端通過(guò)模擬開(kāi)關(guān)連接至信號(hào)輸入端子，所述微處理器與模擬開(kāi)關(guān)的控制端相連；
[0017]微處理器通過(guò)轉(zhuǎn)速測(cè)量電路輸出的信號(hào)來(lái)計(jì)算磁阻式轉(zhuǎn)速傳感器所檢測(cè)的轉(zhuǎn)速值。
[0018]一種帶在線故障診斷的磁阻式轉(zhuǎn)速傳感器測(cè)量方法，其特征在于:
[0019]I)微處理器在沒(méi)有轉(zhuǎn)速信號(hào)時(shí)閉合模擬開(kāi)關(guān)，電流源通過(guò)模擬開(kāi)關(guān)向信號(hào)輸入端子輸出恒定電流；
[0020]2 )微處理器在模擬開(kāi)關(guān)閉合后，通過(guò)電壓測(cè)量電路采集信號(hào)輸入端子之間的電壓值；
[0021]3)微處理器根據(jù)輸出的電流值和采集到的電壓值計(jì)算信號(hào)輸入端子的輸入阻抗，并通過(guò)將輸入阻抗與磁阻式轉(zhuǎn)速傳感器的標(biāo)稱(chēng)阻抗進(jìn)行比較來(lái)判斷為傳感器是否故障。
[0022]一種帶在線故障診斷的磁阻式轉(zhuǎn)速傳感器測(cè)量方法，其特征在于:微處理器根據(jù)轉(zhuǎn)速值控制模擬開(kāi)關(guān)首次閉合時(shí)間。當(dāng)沒(méi)有轉(zhuǎn)速信號(hào)時(shí)，之前的轉(zhuǎn)速值越高，微處理器首次閉合模擬開(kāi)關(guān)前的延時(shí)時(shí)間就越短；反之，當(dāng)沒(méi)有轉(zhuǎn)速信號(hào)時(shí)，之前的轉(zhuǎn)速值越低，微處理器首次閉合模擬開(kāi)關(guān)前的延時(shí)時(shí)間就越長(zhǎng)。
[0023]一種帶在線故障診斷的磁阻式轉(zhuǎn)速傳感器測(cè)量方法，其特征在于:在模擬開(kāi)關(guān)首次閉合并斷開(kāi)后，且沒(méi)有檢測(cè)到轉(zhuǎn)速信號(hào)后，微處理器周期性的控制模擬開(kāi)關(guān)閉合和斷開(kāi)。
[0024]本發(fā)明對(duì)比已有技術(shù)具有以下創(chuàng)新點(diǎn):
[0025]I)采用硬件檢測(cè)方式；
[0026]2)采用單個(gè)轉(zhuǎn)速傳感器獨(dú)立進(jìn)行在線故障診斷。
[0027]本發(fā)明對(duì)比已有技術(shù)具有以下顯著優(yōu)點(diǎn):
[0028]I)在汽輪機(jī)等旋轉(zhuǎn)設(shè)備高轉(zhuǎn)速、低轉(zhuǎn)速和零轉(zhuǎn)速情況下，轉(zhuǎn)速傳感器均可實(shí)時(shí)在線診斷故障；
[0029]2)當(dāng)所有的轉(zhuǎn)速傳感器均存在故障時(shí)，能夠分別診斷出各自的故障狀態(tài)；
[0030]3)在只安裝一個(gè)轉(zhuǎn)速傳感器時(shí)也能實(shí)時(shí)在線診斷故障。
【專(zhuān)利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0031]圖1為本發(fā)明裝置的示意圖；
[0032]其中:1 一信號(hào)輸入端子、2—轉(zhuǎn)速測(cè)量電路、3—微處理器、4一電流源、5—模擬開(kāi)關(guān)、6—電壓測(cè)量電路?！揪唧w實(shí)施方式】
[0033]下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步說(shuō)明。
[0034]本發(fā)明的基本思想是在沒(méi)有轉(zhuǎn)速信號(hào)輸入時(shí)，微處理器利用模擬開(kāi)關(guān)控制電流源輸出恒定電流，同時(shí)通過(guò)電壓測(cè)量電路獲得轉(zhuǎn)速傳感器的電壓值，由于電流源輸出電流值已知，那么可以根據(jù)歐姆定律計(jì)算得出當(dāng)前轉(zhuǎn)速傳感器的阻抗值，該值與轉(zhuǎn)速傳感器標(biāo)稱(chēng)阻抗值進(jìn)行比較，偏差超過(guò)合理范圍則認(rèn)為傳感器故障。實(shí)施例1
[0035]采用附圖1所示的裝置實(shí)現(xiàn)磁阻式轉(zhuǎn)速傳感器的在線故障診斷。
[0036]一種帶在線故障診斷的磁阻式轉(zhuǎn)速傳感器測(cè)量裝置，包括信號(hào)輸入端子1、轉(zhuǎn)速測(cè)量電路2、微處理器3、電流源4、模擬開(kāi)關(guān)5、電壓測(cè)量電路6，所述信號(hào)輸入端子I包含一對(duì)輸入端子，所述信號(hào)輸入端子I連接轉(zhuǎn)速傳感器信號(hào)輸出端，所述信號(hào)輸入端子I還連接到轉(zhuǎn)速測(cè)量電路2的輸入端以及電壓測(cè)量電路6的輸入端，所述轉(zhuǎn)速測(cè)量電路2的輸出端以及電壓測(cè)量電路6的輸出端均連接至微處理器3，所述電流源4的輸出端通過(guò)模擬開(kāi)關(guān)5連接至信號(hào)輸入端子1，所述微處理器3與模擬開(kāi)關(guān)5的控制端相連。
[0037]其中信號(hào)輸入端子采用町洋(DINKLE)公司的2ESDFM端子，模擬開(kāi)關(guān)采用松下電器(PANASONIC)公司的AQW214H1光控繼電器，電流源采用德州儀器(Texas Instruments)公司的LM334M電流源，微處理器采用ATMEL公司的AT91SAM7S64C-AU處理器，電壓測(cè)量電路主要采用德州儀器(Texas Instruments)公司的ADS8326IBDGKTG4芯片，轉(zhuǎn)速測(cè)量電路主要采用亞德諾(ADI)公司的AD8220ARMZ芯片；其中電流源的設(shè)計(jì)輸出參數(shù)是4.3mA,電壓測(cè)量回路的設(shè)計(jì)測(cè)量范圍是O?24V。
[0038]磁阻式轉(zhuǎn)速傳感器的輸出端連接到信號(hào)輸入端子上，當(dāng)轉(zhuǎn)速傳感器有轉(zhuǎn)速信號(hào)輸出且幅值超過(guò)200mV時(shí)，轉(zhuǎn)速測(cè)量電路2能夠正常識(shí)別轉(zhuǎn)速信號(hào)；當(dāng)轉(zhuǎn)速信號(hào)幅值小于200mV時(shí)，轉(zhuǎn)速測(cè)量電路不能識(shí)別轉(zhuǎn)速信號(hào)。
[0039]帶在線故障診斷的磁阻式轉(zhuǎn)速傳感器測(cè)量方法分三個(gè)步驟進(jìn)行:
[0040]I)微處理器在沒(méi)有轉(zhuǎn)速信號(hào)時(shí)閉合模擬開(kāi)關(guān)，電流源通過(guò)模擬開(kāi)關(guān)向信號(hào)輸入端子輸出恒定電流:
[0041]微處理器3在磁阻式轉(zhuǎn)速傳感器所測(cè)量的轉(zhuǎn)速信號(hào)突然消失時(shí)閉合模擬開(kāi)關(guān)5，電流源4通過(guò)模擬開(kāi)關(guān)5向信號(hào)輸入端子I輸出恒定電流。
[0042]當(dāng)轉(zhuǎn)速信號(hào)突然消失時(shí)，微處理器3控制模擬開(kāi)關(guān)5延時(shí)閉合。模擬開(kāi)關(guān)首次閉
合前延時(shí)時(shí)間和信號(hào)突然消失前轉(zhuǎn)速對(duì)應(yīng)關(guān)系如下:
[0043]
【權(quán)利要求】
1.一種帶在線故障診斷的磁阻式轉(zhuǎn)速傳感器測(cè)量裝置，包括信號(hào)輸入端子、模擬開(kāi)關(guān)、電流源、微處理器、電壓測(cè)量電路，其特征在: 信號(hào)輸入端子通過(guò)模擬開(kāi)關(guān)與電流源相連，微處理器控制模擬開(kāi)關(guān)的閉合和斷開(kāi)狀態(tài)，用于控制電流源何時(shí)向信號(hào)輸入端子輸出恒定電流，信號(hào)輸入端子通過(guò)電壓測(cè)量電路與微處理器相連，微處理器通過(guò)電壓測(cè)量電路采集信號(hào)輸入端子之間的電壓值。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的磁阻式轉(zhuǎn)速傳感器測(cè)量裝置，其特征在于: 所述磁阻式轉(zhuǎn)速傳感器測(cè)量裝置還包括轉(zhuǎn)速測(cè)量電路； 所述信號(hào)輸入端子連接轉(zhuǎn)速傳感器信號(hào)輸出端，所述信號(hào)輸入端子還連接到轉(zhuǎn)速測(cè)量電路的輸入端以及電壓測(cè)量電路的輸入端，所述轉(zhuǎn)速測(cè)量電路的輸出端以及電壓測(cè)量電路的輸出端均連接至微處理器，所述電流源的輸出端通過(guò)模擬開(kāi)關(guān)連接至信號(hào)輸入端子，所述微處理器與模擬開(kāi)關(guān)的控制端相連； 微處理器通過(guò)轉(zhuǎn)速測(cè)量電路輸出的信號(hào)來(lái)計(jì)算磁阻式轉(zhuǎn)速傳感器所檢測(cè)的轉(zhuǎn)速值。
3.一種基于權(quán)利要求1或2所述磁阻式轉(zhuǎn)速傳感器測(cè)量裝置的帶在線故障診斷的磁阻式轉(zhuǎn)速傳感器測(cè)量方法，其特征在于: 1)微處理器在沒(méi)有轉(zhuǎn)速信號(hào)時(shí)閉合模擬開(kāi)關(guān)，電流源通過(guò)模擬開(kāi)關(guān)向信號(hào)輸入端子輸出恒定電流； 2)微處理器在模擬開(kāi)關(guān)斷開(kāi)后，通過(guò)電壓測(cè)量電路采集信號(hào)輸入端子之間的電壓值； 3)微處理器根據(jù)輸出的電流值和采集到的電壓值計(jì)算信號(hào)輸入端子的輸入阻抗，并通過(guò)將輸入阻抗與磁阻式轉(zhuǎn)速傳感器的標(biāo)稱(chēng)阻抗進(jìn)行比較來(lái)判斷為傳感器是否故障。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的方法，其特征在于: 微處理器根據(jù)轉(zhuǎn)速值控制模擬開(kāi)關(guān)首次閉合時(shí)間: 當(dāng)轉(zhuǎn)速大于2000rpm時(shí),模擬開(kāi)關(guān)首次閉合時(shí)間為45ms; 當(dāng)轉(zhuǎn)速大于IOOOrpm且小于等于2000rpm,模擬開(kāi)關(guān)首次閉合時(shí)間為90ms ； 當(dāng)轉(zhuǎn)速大于500rpm且小于等于IOOOrpm,模擬開(kāi)關(guān)首次閉合時(shí)間為180ms ； 當(dāng)轉(zhuǎn)速大于200rpm且小于等于500rpm,模擬開(kāi)關(guān)首次閉合時(shí)間為450ms ； 當(dāng)轉(zhuǎn)速小于等于200rpm，模擬開(kāi)關(guān)首次閉合時(shí)間為900ms。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的方法，其特征在于: 在模擬開(kāi)關(guān)首次閉合并斷開(kāi)后，且沒(méi)有檢測(cè)到轉(zhuǎn)速信號(hào)后，微處理器周期性的控制模擬開(kāi)關(guān)閉合和斷開(kāi)。
【文檔編號(hào)】G01P21/00GK103823079SQ201410082075
【公開(kāi)日】2014年5月28日 申請(qǐng)日期:2014年3月7日 優(yōu)先權(quán)日:2014年3月7日
【發(fā)明者】張文景, 任光輝, 周立東, 劉娜, 奚志江, 錢(qián)華東, 何同運(yùn) 申請(qǐng)人:北京四方繼保自動(dòng)化股份有限公司