專利名稱：設(shè)備振動信號變送器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明是對機(jī)械旋轉(zhuǎn)設(shè)備、壓縮設(shè)備、電力設(shè)備進(jìn)行實(shí)時振動量檢測的設(shè)備振動信號變送器。涉及機(jī)械振動的測量(G01H)及管道系統(tǒng)(F17D)技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
目前,工業(yè)界有著大量高速旋轉(zhuǎn)機(jī)械設(shè)備、壓縮設(shè)備、熱力設(shè)備和電力設(shè)備。 由于這些設(shè)備處于高速運(yùn)行狀態(tài)，如果出現(xiàn)偏心、不對稱或轉(zhuǎn)動不平穩(wěn)等情況，極 易造成設(shè)備的軸向和徑向斷裂、掃膛、部件飛出等事故，嚴(yán)重的甚至造成設(shè)備的完 全損毀。特別是那些轉(zhuǎn)速高而又須常年運(yùn)轉(zhuǎn)的設(shè)備，如發(fā)電廠的發(fā)電機(jī)、輸油管線 的電機(jī)和輸油泵等， 一但發(fā)生事故，影響和損失極大。為了保證這些設(shè)備能常時 間的正常運(yùn)轉(zhuǎn)，全程監(jiān)視這些高速旋轉(zhuǎn)設(shè)備的振動情況，及時發(fā)現(xiàn)不正常的設(shè)備 振動，隨時調(diào)整工況或即時進(jìn)行檢修，避免釀成故障或事故是十分必要的。現(xiàn)時這 類大型設(shè)備進(jìn)行連續(xù)的振動檢測，大多采用彈簧裝置切割磁力線的方式進(jìn)行，它 的缺點(diǎn)是彈簧易疲勞，使用壽命短， 一般只有一年左右；二是信號誤差較大，信 號穩(wěn)定性較差；三是振動檢測信號釆用mV信號，信號衰減和受環(huán)境干擾大。發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明的目的是發(fā)明一種對各種設(shè)備特別是大型高速旋轉(zhuǎn)機(jī)械設(shè)備振動狀態(tài) 進(jìn)行穩(wěn)定、可靠、準(zhǔn)確、壽命長的設(shè)備振動信號變送器。本發(fā)明的技術(shù)方案是采用振動壓電加速度傳感器作為振動檢測元件， 一體化 的直接安裝在被測設(shè)備上，將檢測出來的壓電信號進(jìn)行電荷放大、有源濾波、有 源積分、真有效值檢波，而獲得與振動速度成正比的標(biāo)準(zhǔn)電流信號。本發(fā)明的原理 框圖如圖l所示，振動壓電加速度傳感器的輸出依次串接電荷放大電路、積分電 路、有源濾波電路、真有效值檢波電路，電源經(jīng)電源保護(hù)電路與真有效值檢波電路 輸出共同接恒流源變換電路，恒流源變換電路接輸出保護(hù)電路后，輸出與振動速 度成正比的標(biāo)準(zhǔn)電流信號。振動壓電加速度傳感器的輸出信號，經(jīng)電荷放大電路N1A放大和電壓放大電 路N1B的放大，后經(jīng)積分電路IC1B進(jìn)行積分，再經(jīng)有源濾波電路N2M的濾波，將 干擾信號濾除并由放大電路IC1C放大，輸出由兩級真有效值檢波電路IC3A和 IC3B進(jìn)行真有效值檢波，兩級真有效值檢波電路各有輸出與振動速度(有效值)成正比的標(biāo)準(zhǔn)電流信號。為了進(jìn)一步提高抗干擾能力，輸出平穩(wěn)信號，兩路真有效值檢波輸出最后可分別再經(jīng)'IC3C電路的放大、N102輸出電路輸出，并再經(jīng)一級放大電路接IC電路， 該IC電路有電源保護(hù)電路、恒流源變換電路和輸出保護(hù)電路。其中電荷放大電路N1A、電壓放大電路N1B、放大電路IC1C、放大電路IC3C、 放大電路均采用運(yùn)算放大器；有源濾波電路N2M釆用運(yùn)算放大器濾波電路；積 分電路IC1B采用運(yùn)算放大器積分電路；真有效值檢波電路IC3A和IC3B采用運(yùn)算 放大器檢波電路；N102輸出電路釆用電壓真有效值電路；IC功率放大電路采用電 壓電流轉(zhuǎn)換電路。本發(fā)明利用振動壓電加速度傳感器的高靈敏度，將振動信號測出，加以放大， 濾除正常振動信號和干擾信號，擇出有用的異常振動信號于以積分，檢出真有效 值并予放大，即可輸出與搌動速度成正比的標(biāo)準(zhǔn)電流信號。再傳輸給振動顯示器、 PLC及計(jì)算機(jī),可用于電機(jī)、風(fēng)機(jī)、泵、壓縮機(jī)及大型旋轉(zhuǎn)機(jī)械等設(shè)備的在線振動 監(jiān)測、振動趨勢分析和控制。連接與安裝方式可按集中或群布方式，直接安裝在被 測設(shè)備上。本發(fā)明采用信號變送裝置與振動壓電加速度傳感器一體化的形式，減少聯(lián)接 環(huán)節(jié)，使系統(tǒng)運(yùn)行更可靠。本振動信號變送器在電源系統(tǒng)中采用了電源保護(hù)電路 (包括電源反接保護(hù))，在10Hz-lKHz振動頻率范圍內(nèi)輸出平穩(wěn)信號，且信號經(jīng)過 一系列預(yù)處理后，抗干擾能力顯著提高。如再加上防爆措施,該變送器的應(yīng)用領(lǐng)域 可進(jìn)一步拓展。本發(fā)明電路設(shè)計(jì)合理，裝置緊湊，輸出信號穩(wěn)定，檢測結(jié)果準(zhǔn)確、可靠，經(jīng)得 起工作環(huán)境的長時間考驗(yàn),操作使用簡便。


圖1設(shè)備振動信號變送器原理框圖 圖2設(shè)備振動信號變送器電路圖具體實(shí)施方式
實(shí)施例.以本例來說明本發(fā)明的具體實(shí)施方式
并對本發(fā)明作進(jìn)一步的說明。本 例是一實(shí)驗(yàn)樣機(jī)，其構(gòu)成如圖1所示，電路如圖2所示。其中振動壓電加速度傳感 器選SEN;電荷放大電路是由運(yùn)放LF353組成的兩級放大電路；有源濾波電路是 由運(yùn)放TL064構(gòu)成的有源濾波及由運(yùn)放TL064構(gòu)成的放大級組成；有源積分電路是由運(yùn)放TL064構(gòu)成的；真有效值檢波電路是由兩級運(yùn)放TL064構(gòu)成的兩級真有 效值檢波電路，每一級都有輸出；輸出電路由一級TL064構(gòu)成的放大級、 一級 AD536構(gòu)成的輸出電路級、 一級TL071構(gòu)成的放大級、 一級XTR110構(gòu)成的電源保 護(hù)電路、恒流源變換電路和輸出保護(hù)電路。按上述電路構(gòu)成,將其組裝在圓形線路板上，并裝入底座上,蓋上外殼，固定在 被測設(shè)備上，將電源線、輸出線引出，分別連接至電源和顯示設(shè)備即可。本實(shí)驗(yàn)樣機(jī)安裝在分公司農(nóng)安站10臺YK 2000KW電機(jī)和10臺KSY2850輸油 泵的轉(zhuǎn)軸處，經(jīng)上千小時的試驗(yàn)，證明本機(jī)電路設(shè)計(jì)合理，輸出信號穩(wěn)定,檢測結(jié) 果準(zhǔn)確、可靠,經(jīng)得起工作環(huán)境的長時間考驗(yàn)，操作使用簡便。
權(quán)利要求
1. 一種對機(jī)械旋轉(zhuǎn)設(shè)備、壓縮設(shè)備、電力設(shè)備進(jìn)行實(shí)時振動量檢測的設(shè)備振動信號變送器，其特征是采用振動壓電加速度傳感器作為振動檢測元件，一體化的直接安裝在被測設(shè)備上，振動壓電加速度傳感器的輸出依次串接電荷放大電路、有源濾波電路、有源積分電路、真有效值檢波電路，由真有效值檢波電路輸出與振動速度成正比的標(biāo)準(zhǔn)電流信號；振動壓電加速度傳感器的輸出信號，經(jīng)電荷放大電路N1A放大和電壓放大電路N1B的放大，后經(jīng)積分電路IC1B進(jìn)行積分，再經(jīng)有源濾波電路N2AA的濾波，將干擾信號濾除并由放大電路IC1C放大，并有一路輸出由兩級真有效值檢波電路IC3A和IC3B進(jìn)行真有效值檢波，兩級真有效值檢波電路各有輸出與振動速度成正比的標(biāo)準(zhǔn)電流信號。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的設(shè)備振動信號變送器，其特征是真有效值檢波輸出 最后可分別再接放大電路、輸出電路輸出，并再經(jīng)一級放大電路接IC電路,該IC 電路有電源保護(hù)電路、恒流源變換電路和輸出保護(hù)電路。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的設(shè)備振動倌號變送器，其特征是所述電荷放大電 路N1A、電壓放大電路N1B、放大電路IC1C、放大電路IC3C、放大電路均采用運(yùn) 算放大器。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的設(shè)備振動信號變送器，其特征是所述有源濾波電 路N2AA采用運(yùn)算放大器濾波電路。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的設(shè)備振動信號變送器，其特征是所述積分電路 IC1B采用運(yùn)算放大器積分電路。
6. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的設(shè)備振動信號變送器，其特征是所述真有效值檢 波電路IC3A和IC3B采用運(yùn)算放大器檢波電路。
7. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的設(shè)備振動信號變送器，其特征是所述N102輸出電 路采用電壓真有效值電路。
8. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的設(shè)備振動信號變送器，其特征是所述IC功率放大 電路采用電壓電流轉(zhuǎn)換電路。
全文摘要
本發(fā)明是對機(jī)械旋轉(zhuǎn)設(shè)備、壓縮設(shè)備、電力設(shè)備進(jìn)行實(shí)時振動量檢測的設(shè)備振動信號變送器。涉及機(jī)械振動的測量及管道系統(tǒng)技術(shù)領(lǐng)域。其特征是振動壓電加速度傳感器的輸出依次串接電荷放大電路、有源濾波電路、有源積分電路、真有效值檢波電路，由真有效值檢波電路輸出與振動速度成正比的標(biāo)準(zhǔn)電流信號；振動壓電加速度傳感器的輸出信號，經(jīng)電荷放大電路N1A放大和電壓放大電路N1B的放大，后經(jīng)有源濾波電路N2AA的濾波，并由放大電路IC1C放大，再經(jīng)有源積分電路IC1B進(jìn)行積分并有一路輸出，由兩級真有效值檢波電路IC3A和IC3B進(jìn)行真有效值檢波。本發(fā)明電路設(shè)計(jì)合理，輸出信號穩(wěn)定，檢測結(jié)果準(zhǔn)確、可靠，經(jīng)得起工作環(huán)境的長時間考驗(yàn)，操作使用簡便。
文檔編號G01H11/08GK101256096SQ20071006412
公開日2008年9月3日 申請日期2007年3月1日 優(yōu)先權(quán)日2007年3月1日
發(fā)明者劉金波, 呂偉力, 宮連峰, 毅 徐, 俐 郝 申請人:中國石油天然氣股份有限公司