專利名稱：一種汽輪機(jī)監(jiān)視保護(hù)儀表智能校驗(yàn)儀及校驗(yàn)方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種汽輪機(jī)監(jiān)視保護(hù)儀表智能校驗(yàn)儀及校驗(yàn)系統(tǒng)，用于對汽輪發(fā) 電機(jī)組的運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行連續(xù)在線監(jiān)測儀表的校驗(yàn)，屬于汽輪機(jī)監(jiān)視保護(hù)儀表校驗(yàn) 儀及校驗(yàn)方法技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
對汽輪機(jī)監(jiān)視保護(hù)儀表(以下簡稱為TSI)進(jìn)行校驗(yàn)的常規(guī)如下所述
1) 軸向位移和脹差的校驗(yàn)
如圖1所示，為軸向位移、脹差監(jiān)視器校驗(yàn)示意圖。校驗(yàn)原理為根據(jù)軸向 位移、脹差監(jiān)視器所采用的傳感器的靈敏度來計(jì)算出相應(yīng)的直流信號的大小，手 動(dòng)調(diào)整所需要的直流值并輸入到監(jiān)視器，記錄監(jiān)視器的指示值和由監(jiān)視器輸出端 子連接到數(shù)字萬用表的記錄輸出值。按照誤差理論的方法對所記錄數(shù)據(jù)進(jìn)行誤差 分析，根據(jù)國家有關(guān)的標(biāo)準(zhǔn)來判斷監(jiān)視器是否合格。
對于疊加型安裝、補(bǔ)償型安裝和斜面型安裝需根據(jù)不同的安裝原理，分別計(jì) 算出相應(yīng)直流信號的大小，來手動(dòng)調(diào)節(jié)直流信號的輸出進(jìn)行校驗(yàn)。
2) 相對振動(dòng)的校驗(yàn)
如圖2所示，為相對振動(dòng)監(jiān)視器校驗(yàn)示意圖。校驗(yàn)原理為根據(jù)相對振動(dòng)監(jiān) 視器所采用的傳感器的靈敏度以及傳感器的安裝距離來計(jì)算出傳感器的輸出間 隙電壓，手動(dòng)調(diào)整直流信號發(fā)生器的輸出電壓與間隙電壓相適應(yīng)；根據(jù)所采用的 傳感器的靈敏度來計(jì)算出相應(yīng)的交流信號的大小，手動(dòng)調(diào)整所需要的交流電壓有 效值輸入到監(jiān)視器，記錄監(jiān)視器的指示值和由監(jiān)視器輸出端子連接到數(shù)字萬用表 的記錄輸出值。按照誤差理論的方法對所記錄數(shù)據(jù)進(jìn)行誤差分析，根據(jù)國家有關(guān) 的標(biāo)準(zhǔn)來判斷監(jiān)視器是否合格。
3) 軸承振動(dòng)的校驗(yàn)
如圖3所示，為軸承振動(dòng)監(jiān)視器校驗(yàn)示意圖。校驗(yàn)原理為將直流信號發(fā)生 器的電壓調(diào)至+12VDC，根據(jù)軸承振動(dòng)監(jiān)視器所采用的傳感器的靈敏度來計(jì)算出相應(yīng)的交流信號的大小，手動(dòng)調(diào)整所需要的交流電壓有效值輸入到監(jiān)視器，記錄監(jiān) 視器的指示值和由監(jiān)視器輸出端子連接到數(shù)字萬用表的記錄輸出值。按照誤差理 論的方法對所記錄數(shù)據(jù)進(jìn)行誤差分析，根據(jù)國家有關(guān)的標(biāo)準(zhǔn)來判斷監(jiān)視器是否合 格。
4) 轉(zhuǎn)速的校驗(yàn)-
如圖4所示，為轉(zhuǎn)速監(jiān)視器校驗(yàn)示意圖。校驗(yàn)原理為將直流信號發(fā)生器的 電壓調(diào)至-12VDC，并調(diào)整交流信號發(fā)生器的交流信號為有效值3VAC，根據(jù)安裝 在汽輪機(jī)組上的測量齒輪的齒數(shù)及量程，手動(dòng)調(diào)整交流信號發(fā)生器的頻率，并記 錄監(jiān)視器的指示值和由監(jiān)視器輸出端子連接到數(shù)字萬用表的記錄輸出值。按照誤 差理論的方法對所記錄數(shù)據(jù)進(jìn)行誤差分析，根據(jù)國家有關(guān)的標(biāo)準(zhǔn)來判斷監(jiān)視器是 否合格。
5) 偏心及鍵相的校驗(yàn)
如圖5所示，為偏心及鍵相監(jiān)視器校驗(yàn)示意圖。
偏心校驗(yàn)的原理為根據(jù)偏心及鍵相監(jiān)視器所采用的測偏心傳感器的靈敏度 以及該傳感器的安裝距離來計(jì)算出傳感器的輸出間隙電壓，手動(dòng)調(diào)整直流信號發(fā) 生器的輸出電壓與間隙電壓相適應(yīng)，根據(jù)所采用的測偏心傳感器的靈敏度來計(jì)算 出相應(yīng)的交流信號的大小，手動(dòng)調(diào)整所需要的交流電壓有效值輸入到監(jiān)視器，記 錄監(jiān)視器的指示值和由監(jiān)視器輸出端子連接到數(shù)字萬用表的記錄輸出值。按照誤 差理論的方法對所記錄數(shù)據(jù)進(jìn)行誤差分析，根據(jù)國家有關(guān)的標(biāo)準(zhǔn)來判斷監(jiān)視器是 否合格。
健相校驗(yàn)的原理為將直流信號發(fā)生器的電壓調(diào)至-12VDC，并調(diào)整交流信號 發(fā)生器的交流信號為有效值3VAC，根據(jù)安裝在汽輪機(jī)組上的測量齒輪的齒數(shù)及 量程，手動(dòng)調(diào)整交流信號發(fā)生器的頻率，并記錄監(jiān)視器的指示值和由監(jiān)視器輸出 端子連接到數(shù)字萬用表的記錄輸出值。按照誤差理論的方法對所記錄數(shù)據(jù)進(jìn)行誤 差分析，根據(jù)國家有關(guān)的標(biāo)準(zhǔn)來判斷監(jiān)視器是否合格。
6) 汽缸膨脹、油動(dòng)機(jī)行程的校驗(yàn)
如圖6所示，為汽缸膨脹、油動(dòng)機(jī)行程監(jiān)視器校驗(yàn)示意圖。校驗(yàn)原理為根據(jù)汽缸膨脹、油動(dòng)機(jī)行程所采用的傳感器LVDT的量程計(jì)算出電流值，手動(dòng)調(diào)整 恒流信號發(fā)生器的輸出電流，輸入到監(jiān)視器，并記錄監(jiān)視器的指示值和由監(jiān)視器 輸出端子連接到數(shù)字萬用表的記錄輸出值。按照誤差理論的方法對所記錄數(shù)據(jù)進(jìn) 行誤差分析，根據(jù)國家有關(guān)的標(biāo)準(zhǔn)來判斷監(jiān)視器是否合格。
根據(jù)上述對TSI儀表主要參數(shù)校驗(yàn)方法的敘述，可以清楚地看到由于TSI 儀表所涉及的測量參數(shù)眾多，測量原理也不一樣。對監(jiān)視器而言，所需的輸入信 號也不同，有直流信號、交流信號、恒流信號，還有疊加正電源、負(fù)電源，即使 使用同類傳感器，靈敏度也不同。安裝方式的不同也需要將機(jī)械量換算成電氣量， 記錄數(shù)據(jù)處理需要用戶熟悉誤差理論，所以要求TSI儀表維護(hù)人員在對監(jiān)視器進(jìn) 行校驗(yàn)時(shí)需要掌握比較深的專業(yè)知識。在校驗(yàn)時(shí)還有許多注意事項(xiàng)，如果不很專 業(yè)經(jīng)常會(huì)增加誤操作的可能性，并由此會(huì)直接影響到機(jī)組監(jiān)測數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性與可 靠性。因此目前一般用戶都將TSI儀表的校驗(yàn)委托給各省的電力研究院完成，拆 裝運(yùn)輸不方便并耽誤時(shí)間，影響工程進(jìn)度，并且需花費(fèi)很多費(fèi)用。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種汽輪機(jī)監(jiān)視保護(hù)儀表智能校驗(yàn)儀及校驗(yàn)方法，從而 降低從事維護(hù)的工程技術(shù)人員所涉及的專業(yè)知識門檻，更有效地讓用戶直接可以 在現(xiàn)場進(jìn)行正確地校驗(yàn)。
為了達(dá)到上述目的，本發(fā)明的產(chǎn)品技術(shù)方案是提供了 一種汽輪機(jī)監(jiān)視保護(hù)儀 表智能校驗(yàn)儀，包括電腦，電腦與信號發(fā)生器及數(shù)據(jù)I/0模塊雙向連接，汽輪機(jī) 監(jiān)視保護(hù)儀表監(jiān)視器的輸出端連接數(shù)據(jù)1/0模塊的輸入端，其特征在于，信號發(fā) 生器及數(shù)據(jù)1/0模塊的輸出端連接信號調(diào)理器的輸入端，信號調(diào)理器的輸出端連
接被校驗(yàn)的汽輪機(jī)監(jiān)視保護(hù)儀表監(jiān)視器。
本發(fā)明的方法技術(shù)方案是提供了一種校驗(yàn)方法，其特征在于，步驟為 步驟l、在電腦界面上選擇需要進(jìn)行校驗(yàn)的汽輪機(jī)監(jiān)視保護(hù)儀表監(jiān)視器，選
擇完成后進(jìn)入監(jiān)視器參數(shù)設(shè)置界面；
步驟2、在監(jiān)視器參數(shù)設(shè)置界面中設(shè)置監(jiān)視器參數(shù)，電腦將根據(jù)所設(shè)置的參
數(shù)、傳感器的安裝方式、安裝角度、傳感器靈敏度依據(jù)現(xiàn)有公式自動(dòng)計(jì)算應(yīng)該輸出的信號，然后發(fā)指令給信號發(fā)生器，或者同時(shí)向信號發(fā)生器及數(shù)據(jù)1/0模塊發(fā) 送指令信號，使校驗(yàn)儀器輸出指定的信號；
步驟3、信號發(fā)生器及數(shù)據(jù)1/0模塊根據(jù)接收到的校驗(yàn)信號向信號調(diào)理器給 出相應(yīng)的信號，通過信號調(diào)理器將其轉(zhuǎn)換成可以被汽輪機(jī)監(jiān)視保護(hù)儀表監(jiān)視器接 受的信號后，發(fā)送給監(jiān)視器；
步驟4、數(shù)據(jù)I/0模塊從汽輪機(jī)監(jiān)視保護(hù)儀表監(jiān)視器采集到信號后，傳送給 電腦記錄監(jiān)視器的模擬量輸出并進(jìn)行誤差分析，即判斷接收到的模擬量是否在國 家有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)的允許范圍內(nèi)，若在該范圍內(nèi)，則數(shù)據(jù)顯示為黑色，否則顯示為紅色；
步驟5、生成測試報(bào)告。
本發(fā)明提供的一種校驗(yàn)方法實(shí)質(zhì)上是運(yùn)行與本發(fā)明提供的一種汽輪機(jī)監(jiān)視 保護(hù)儀表智能校驗(yàn)儀之上的系統(tǒng)軟件，兩者相結(jié)合后，形成一個(gè)TSI儀表的自動(dòng) 校驗(yàn)系統(tǒng)，自動(dòng)生成校驗(yàn)報(bào)告，并進(jìn)行誤差分析。
本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)是降低從事維護(hù)的工程技術(shù)人員所涉及的專業(yè)知識門檻，更 有效地讓用戶直接可以在現(xiàn)場進(jìn)行正確地校驗(yàn)。


圖1為軸向位移、脹差監(jiān)視器校驗(yàn)示意圖2為相對振動(dòng)監(jiān)視器校驗(yàn)示意圖3為軸承振動(dòng)監(jiān)視器校驗(yàn)示意圖4為轉(zhuǎn)速監(jiān)視器校驗(yàn)示意圖5為偏心及鍵相監(jiān)視器校驗(yàn)示意圖6為汽缸膨脹、油動(dòng)機(jī)行程監(jiān)視器校驗(yàn)示意圖7為本發(fā)明提供的一種汽輪機(jī)監(jiān)視保護(hù)儀表智能校驗(yàn)儀結(jié)構(gòu)示意圖； 圖8為信號調(diào)理器結(jié)構(gòu)示意圖； 圖9為第一DODC轉(zhuǎn)換電路的電路圖10為第二 DC-DC轉(zhuǎn)換電路的電路圖； 圖11為第三DC-DC轉(zhuǎn)換電路的電路圖12為V/1轉(zhuǎn)換電路的電路圖；圖13為TTL脈沖波信號轉(zhuǎn)換電路的電路圖； 圖14為1/V轉(zhuǎn)換電路的電路圖； 圖15為校驗(yàn)方法流程圖16為電腦與信號發(fā)生器的通訊方法流程圖17為電腦向數(shù)據(jù)1/0模塊發(fā)送數(shù)據(jù)的通訊方法流程圖18為數(shù)據(jù)1/0模塊向電腦發(fā)送數(shù)據(jù)的通訊方法流程圖。
具體實(shí)施例方式
以下結(jié)合實(shí)施例來具體說明本發(fā)明。
如圖7所示，為本發(fā)明提供的一種汽輪機(jī)監(jiān)視保護(hù)儀表智能校驗(yàn)儀結(jié)構(gòu)示意
圖，包括電腦，信號發(fā)生器及數(shù)據(jù)i/o模塊雙向連接，汽輪機(jī)監(jiān)視保護(hù)儀表監(jiān)視
器的輸出端連接數(shù)據(jù)1/0模塊的輸入端，信號發(fā)生器及數(shù)據(jù)1/0模塊的輸出端連
接信號調(diào)理器的輸入端，信號調(diào)理器的輸出端連接被校驗(yàn)的汽輪機(jī)監(jiān)視保護(hù)儀表 監(jiān)視器的輸入端。
在本實(shí)施例中，電腦選用筆記本，信號發(fā)生器選用Agilent公司生產(chǎn)的 33220A信號發(fā)生器，數(shù)據(jù)I/O模塊選用NI公司生產(chǎn)的USB6009信號采集卡。這 三個(gè)部件之間通過USB 口連接。
如圖8所示，為信號調(diào)理器結(jié)構(gòu)示意圖，由相互獨(dú)立的六個(gè)模塊組成。這六 個(gè)模塊分別是第一DC-DC轉(zhuǎn)換電路、第二 DC-DC轉(zhuǎn)換電路、第三DC-DC轉(zhuǎn)換電 路、V/I轉(zhuǎn)換電路、TTL脈沖波信號轉(zhuǎn)換電路以及I/V轉(zhuǎn)換電路。
第一 DC-DC轉(zhuǎn)換電路的作用是將USB6009信號釆集卡輸入的0 5VDC直流 電壓轉(zhuǎn)換成0 -20VDC;第二 DC-DC轉(zhuǎn)換電路的作用是將USB6009信號采集卡輸 入的0 5VDC直流電壓轉(zhuǎn)換成0 -20VDC并與33220A信號發(fā)生器輸出的交流 信號相疊加；第三DC-DC轉(zhuǎn)換電路是將USB6009信號采集卡輸入的0 5VDC直 流電壓轉(zhuǎn)換成0 20VDC并與33220A信號發(fā)生器輸出的交流信號相疊加；將 USB6009信號采集卡輸入的直流電壓轉(zhuǎn)換成4 20mADC的V/I轉(zhuǎn)換電路；TTL脈 沖波信號轉(zhuǎn)換電路的作用是將33220A信號發(fā)生器輸出的TTL信號轉(zhuǎn)換成高電平 為-10V低電平為-20V脈沖波；由于，USB6009信號采集卡只能采集1 5VDC的電壓值，因此I/V轉(zhuǎn)換電路的作用是將監(jiān)視器輸出的4 20mA的電流信號轉(zhuǎn)換 成1 5VDC。
如圖9所示，為第一DC-DC轉(zhuǎn)換電路的電路圖，包括第一電壓跟隨電路，第 一電壓跟隨電路的輸入端連接USB6009信號釆集卡的輸出端，第一反相放大電路 的反相輸入端連接第一電壓跟隨電路、第一調(diào)零電路的輸出端，第一反相放大電 路的同相輸入端接地，第一反相放大電路的輸出端連接第二電壓跟隨電路的輸入 端。
運(yùn)算放大器Al和運(yùn)算放大器A3分別作為第一電壓跟隨器及第二電壓跟隨 器，為了改變電路輸入阻抗和輸出阻抗。運(yùn)算放大器A2作為第一反相放大器。 為了將0 5VDC轉(zhuǎn)換成0 -20VDC,運(yùn)算放大器A2的增益應(yīng)為4，故電阻R2、 電阻R5分別取7. 5K、 30K。運(yùn)算放大器A2的輸出最大值為-20V，所以在此采用 不對稱電源供電，這樣有可能產(chǎn)生較大的失調(diào)電壓。因此，電阻R6、電阻R7、 可變電阻Rwl、 +15V電源電壓VCC1以及-15V電源電壓VEE1組成第一調(diào)零電路，
用來調(diào)整運(yùn)算放大器A2的輸出失調(diào)電壓。失調(diào)調(diào)整范圍為
丄+1《T/ w,0 = ±15-= 土15mK ;
R3=R2〃R5=6KQ,這里取標(biāo)稱值為6.2K。該電路輸入與輸出之間的關(guān)系如
下
Wo =--W！=—斗M,;
為了確定圖9中各個(gè)電阻的精度，根據(jù)平均誤差與相對誤差的傳遞理論，設(shè) 有一物理量N，由變量ul，u2，….un決定 N=f(ul， u2，…，un)
ul， u2，…，un誤差為Aul， Au2,…，Aun，那么有
t/iV 二 (~^)m1m2.... "(it/ 1 + (~^~)" 2....訓(xùn)(5 M 2 + .…(~^^")"w2....柳dw
5tn 5l/2
用各自變量誤差A(yù)ui代替dui，并考慮最不利的情況下，誤差不能抵消，從
而引起誤差的累積，故取絕對值。上式變?yōu)?lt;formula>formula see original document page 13</formula>
運(yùn)用上式可以討論直接測量值與結(jié)果的不同函數(shù)關(guān)系式，并進(jìn)行誤差的傳遞 的計(jì)算。
當(dāng)函數(shù)關(guān)系為乘、除法<formula>formula see original document page 13</formula>
由于輸出精度小于1%，所以要求:<formula>formula see original document page 13</formula>在此選擇電阻R5、電阻R4分別是精度為0. 1%的精密電阻。下面電路中的電 阻精度選擇方法與此相同，與輸出電壓有關(guān)系的電阻精度均為0.5%，其余所有 電阻為精度1%的金屬膜電阻。
如圖10所示，為第二DC-DC轉(zhuǎn)換電路的電路圖，包括第一電壓跟隨電路及 第三電壓跟隨電路，第一電壓跟隨電路的輸入端連接USB6009信號采集卡的輸出 端，第三電壓跟隨電路的輸入端連接33220A信號發(fā)生器的輸出端，第一反相放 大電路的反相輸入端連接第一電壓跟隨電路、第三電壓跟隨電路以及第一調(diào)零電 路的輸出端，第一反相放大電路的同相輸入端接地，第一反相放大電路的輸出端 連接第二電壓跟隨電路的輸入端。
圖10所示電路中部分與圖9所示電路相同，實(shí)際電路設(shè)計(jì)中相同的部分沒 有重復(fù)設(shè)計(jì)，在此為了直觀明了，把相同的電路也畫上。不同之處就是在運(yùn)算放 大器A2的反相輸入端疊加了從33220A信號發(fā)生器輸出的交流信號，該交流信號 通過作為第三電壓跟隨器的運(yùn)算放大器A4輸入。該電路圖的輸出與輸入電路之 間的關(guān)系如下<formula>formula see original document page 14</formula>
如圖11所示，為第二DC-DC轉(zhuǎn)換電路的電路圖，包括第一電壓跟隨電路及 第三電壓跟隨電路，第一電壓跟隨電路的輸入端連接數(shù)據(jù)1/0模塊的輸出端，第 三電壓跟隨電路的輸入端連接33220A信號發(fā)生器的輸出端，第一反相放大電路 的反相輸入端連接第一電壓跟隨電路以及第一調(diào)零電路的輸出端，第一反相放大 電路的同相輸入端接地，第一反相放大電路的輸出端連接第二反相放大電路的反 相輸入端，第二反相放大電路的反相輸入端連接第二調(diào)零電路及第三電壓跟隨電 路的輸出端，第二反相放大電路的的同相輸入端接地，第二反相放大電路的輸出 端連接第二電壓跟隨電路的輸入端。
圖11所示電路中部分與圖9所示電路相同，實(shí)際電路設(shè)計(jì)中相同的部分沒 有重復(fù)設(shè)計(jì)，在此為了直觀明了，把相同的電路也畫上。不同之處就是在運(yùn)算放 大器A2的輸出端加入了作為第—-反相加法運(yùn)算器的運(yùn)算放大器A5，它將A2的 輸出與33220A信號發(fā)生器輸出的交流信號相疊加。A5的輸出最大值為20V，所 以在此采用不對稱電源供電，這樣有可能產(chǎn)生較大的失調(diào)電壓，因此，電阻R13、 電阻R14、可變電阻Rw2、 15V的電源電壓以及-15V的電源電壓組成第二調(diào)零電 路，用來調(diào)整A5的輸出失調(diào)電壓。失調(diào)整流范圍為
<formula>formula see original document page 14</formula>
該電路圖的輸出與輸入之間的關(guān)系如下
<formula>formula see original document page 14</formula>
如圖12所示，為V/I轉(zhuǎn)換電路的電路圖，包括第三反相放大電路，第三反 相放大電路的反相輸入端連接數(shù)據(jù)I/O模塊的輸入端，第三反相放大電路的同相 輸入端接地，第三反相放大電路的輸出端連接第四反相加法電路的反相輸入端， 第四反相加法電路的反相輸入端連接第三穩(wěn)壓電路，第四反相加法電路的同相輸 入端接地，第四反相放大電路的輸出端連接第五反相放大電路的反相輸入端，第五反相放大電路的輸出端連接第四跟隨器的同相輸入端，在第四跟隨器的的輸出
端與反相輸入端之間連接。
運(yùn)算放大器A5作為增益2的第三反相放大器，運(yùn)算放大器A6作為第四反相
加法器，運(yùn)算放大器A7作為增益為1的第五反相放大器，運(yùn)算放大器A8作為防
逆流運(yùn)算放大器。電阻R24、可變電阻Rw4、穩(wěn)壓二極管D1構(gòu)成第一穩(wěn)壓電路。
穩(wěn)壓管可選穩(wěn)定電壓介于2 4V間的系列，這里選擇摩托羅拉公司的1N4728A，
它的穩(wěn)定電壓3. 3V，工作電流在76mA左右。運(yùn)算放大器A6作為反相加法器引入
電壓為-2.5V，通過調(diào)整可變電阻Rw4分壓穩(wěn)壓管Dl的穩(wěn)定電壓獲得。這里
Irw2=3. 3V/5K=0. 66mA，
則有(15V-Uz) /R24=Iz+Irw4,故
— 15-3.3
^4-17^—7^6—0.152,;取標(biāo)稱值R24,Q。
該電路的輸入與輸出關(guān)系如下:
<formula>formula see original document page 15</formula>
如圖13所示，為TTL脈沖波信號轉(zhuǎn)換電路的電路圖，包括第六反相放大電
路，第六反相放大電路的反相輸入端連接信號發(fā)生器、第三調(diào)零電路以及第二穩(wěn)
壓電路的輸出端，第六反相放大電路的同相輸入端接地。
運(yùn)算放大器A9作為第六反相加法器，電阻R33、可變電阻Rw5、穩(wěn)壓二極管
D3構(gòu)成第二穩(wěn)壓電路。穩(wěn)壓管可選穩(wěn)定電壓介于8 12V間的系列，這里選摩托
羅拉公司的1N4740A，穩(wěn)定電壓10V，工作電流在25mA左右。運(yùn)算放大器A9引
入電壓為IOV，通過穩(wěn)壓管經(jīng)電阻分壓取得。這里IRw5=10V/5K=2mA， 則有(15V-uz) /R33=Iz+IRW5，故
25+2,0 '
取標(biāo)稱值R33-187Q 。
該電路的輸入與輸出關(guān)系如下
<formula>formula see original document page 15</formula>如圖14所示，為1/V轉(zhuǎn)換電路的電路圖，包括第七反相放大電路，第七反 相放大電路的反相輸入端連接汽輪機(jī)監(jiān)視保護(hù)儀表監(jiān)視器的記錄輸出端，第七反 相放大電路的同相輸入端接地，第七反相放大電路的輸出連接第八反相放大電路 的反相輸入端，第八反相放大電路的同相輸入端接地，第八反相放大電路的輸出 連接USB6009信號采集卡的輸入端。
運(yùn)算放大器A10作為增益為1第七反相放大器，采用差動(dòng)輸入，其轉(zhuǎn)換電壓 用電阻R37兩端接電流環(huán)兩端，阻值為250 Q 。這樣輸入電流4mA對應(yīng)電壓IV， 輸入電流20mA對應(yīng)電壓5V。 A10增益為l，對應(yīng)輸出電壓為-1 _5V。故要求電 阻R38、 R40和R39+Rw6阻值相等。這里選R38=R40=10k Q ;選R39=9. 1K Q ， Rw6=2K Q。 Rw6是用于調(diào)整由于電阻元件不對稱造成的誤差，使輸出電壓對應(yīng)在輸出應(yīng) 為-l -5V，運(yùn)算放大器All作為增益為1第八反相放大器，取電阻值為 R41=R42=R43=10kQ 。
如圖15所示為校驗(yàn)方法流程框圖，其步驟如下
步驟l、在電腦界面上選擇需要進(jìn)行校驗(yàn)的汽輪機(jī)監(jiān)視保護(hù)儀表監(jiān)視器，選
擇完成后進(jìn)入監(jiān)視器參數(shù)設(shè)置界面；
步驟2、在監(jiān)視器參數(shù)設(shè)置界面中設(shè)置監(jiān)視器參數(shù)，電腦將根據(jù)所設(shè)置的參 數(shù)傳感器的安裝方式、安裝角度、傳感器靈敏度依據(jù)現(xiàn)有公式自動(dòng)計(jì)算應(yīng)該輸出 的信號，然后發(fā)指令給信號發(fā)生器，或者同時(shí)向信號發(fā)生器及數(shù)據(jù)1/0模塊發(fā)指 令信號，使校驗(yàn)儀器輸出指定的信號；
步驟3、信號發(fā)生器及數(shù)據(jù)I/O模塊根據(jù)接收到的指令信號向信號調(diào)理器給 出相應(yīng)的信號，通過信號調(diào)理器將其轉(zhuǎn)換成可以被汽輪機(jī)監(jiān)視保護(hù)儀表監(jiān)視器能 接受的信號后，發(fā)送給監(jiān)視器；
步驟4、數(shù)據(jù)I/0模塊從汽輪機(jī)監(jiān)視保護(hù)儀表監(jiān)視器采集到信號后，傳送給 電腦記錄監(jiān)視器的模擬量輸出并進(jìn)行誤差分析，即判斷接收到的模擬量是否在國 家有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)的允許范圍內(nèi)，若在該范圍內(nèi)，則數(shù)據(jù)顯示為黑色，否則顯示為紅色；
步驟5、生成測試報(bào)告。
如圖16所示，為電腦與信號發(fā)生器的通訊方法流程圖，其步驟為 步驟2.1、建立與信號發(fā)生器之間的連接； 步驟2.2、若建立連接錯(cuò)誤，則退出，否則繼續(xù)；步驟2. 3、設(shè)置USB接口地址；
步驟2.4、向信號發(fā)生器發(fā)送SCPI指令，設(shè)置輸出信號的頻率、幅度、DC 偏置、輸出單位及輸出阻抗參數(shù)；其中向信號發(fā)生器發(fā)送不同的SCPI指令就得 到正弦波有效值輸出模塊、正弦波峰峰值輸出模塊、同步信號輸出模塊或復(fù)位模 塊； '
正弦波有效值輸出模塊通過下列步驟得到
步驟2.4.1、設(shè)置輸出信號為正弦波；
步驟2.4.2、指定正弦波輸出值為有效值；
步驟2.4.3、根據(jù)步驟2中所述監(jiān)視器參數(shù)設(shè)置界面中設(shè)置的監(jiān)視器參數(shù)指 定輸出頻率、DC偏置及輸出阻抗。
正弦波峰峰值輸出模塊通過下列步驟得到 步驟2.4.1、設(shè)置輸出信號為正弦波； 步驟2.4.2、指定正弦波輸出值為峰峰值；
步驟2.4.3、根據(jù)步驟2中所述監(jiān)視器參數(shù)設(shè)置界面中設(shè)置的監(jiān)視器參數(shù)指 定輸出頻率、DC偏置及輸出阻抗。
同步信號輸出模塊通過SCPI指令設(shè)置開啟/關(guān)閉同步信號輸出得到。 復(fù)位模塊為SCPI指令復(fù)位信號發(fā)生器。
步驟2. 5、由信號發(fā)生器向信號調(diào)理器輸出通過步驟2. 4設(shè)置好的信號； 步驟2.6、退出，等待下次操作。
如圖17所示，為電腦向數(shù)據(jù)I/0模塊發(fā)送數(shù)據(jù)的通訊方法流程圖，其步驟
為
步驟2. 1、創(chuàng)建數(shù)據(jù)輸入/輸出任務(wù)；
步驟2.2、若任務(wù)創(chuàng)建出錯(cuò)，則退出，反之繼續(xù)；
步驟2.3、指定輸出通道；數(shù)據(jù)I/0模塊共有兩個(gè)輸出通道，即通道0、通道
1，對應(yīng)與數(shù)據(jù)I/O模塊上不同的輸出端子。根據(jù)所選的被校驗(yàn)汽輪機(jī)監(jiān)視保護(hù)
儀表監(jiān)視器的設(shè)置界面來指定通道。
步驟2. 4、根據(jù)監(jiān)視器參數(shù)設(shè)置界面中設(shè)置的監(jiān)視參數(shù)指定向信號調(diào)理器輸出的電壓；
步驟2.5、退出任務(wù)，等待下次操作。
如圖18所示，為數(shù)據(jù)I/0模塊向電腦發(fā)送數(shù)據(jù)的通訊方法流程圖，其步驟
為
步驟3. 1、創(chuàng)建數(shù)據(jù)輸入/輸出任務(wù)；
步驟3.2、若任務(wù)創(chuàng)建出錯(cuò)，則退出，反之繼續(xù)；
步驟3.3、指定輸入通道；數(shù)據(jù)I/0模塊共有八個(gè)輸入通道，通道0 7，對 應(yīng)與I/O模塊上不同的輸入端子，根據(jù)所選的被校驗(yàn)汽輪機(jī)監(jiān)視保護(hù)儀表監(jiān)視器
的設(shè)置界面來指定輸入通道。
步驟3. 4、由于I/V轉(zhuǎn)換電路的輸出信號連接到數(shù)據(jù)I/O模塊的信號輸入端
子，因此設(shè)置采集方式為單相輸入方式； 步驟3.5、讀取采集數(shù)值；
步驟3.6、退出任務(wù)，等待下次操作。
權(quán)利要求
1.一種汽輪機(jī)監(jiān)視保護(hù)儀表智能校驗(yàn)儀，其特征在于，包括電腦，信號發(fā)生器及數(shù)據(jù)I/O模塊雙向連接，汽輪機(jī)監(jiān)視保護(hù)儀表監(jiān)視器的輸出端連接數(shù)據(jù)I/O模塊的輸入端，信號發(fā)生器及數(shù)據(jù)I/O模塊的輸出端連接信號調(diào)理器的輸入端，信號調(diào)理器的輸出端連接被校驗(yàn)的汽輪機(jī)監(jiān)視保護(hù)儀表監(jiān)視器的輸出端子。
2. 如權(quán)利要求1所述的一種汽輪機(jī)監(jiān)視保護(hù)儀表智能校驗(yàn)儀，其特征在于，所 述的信號調(diào)理器由將數(shù)據(jù)1/0模塊輸入的直流電壓轉(zhuǎn)換成0 -20VDC的第一 DC-DC轉(zhuǎn)換電路、將數(shù)據(jù)I/O模塊輸入的直流電壓轉(zhuǎn)換成0 -20VDC并與信 號發(fā)生器輸出的交流信號相疊加的第二 DC-DC轉(zhuǎn)換電路、將數(shù)據(jù)I/O模塊輸 入的直流電壓轉(zhuǎn)換成0 20VDC并與信號發(fā)生器輸出的交流信號相疊加的第 三DC-DC轉(zhuǎn)換電路、將數(shù)據(jù)1/0模塊輸入的直流電壓轉(zhuǎn)換成4 20mADC的V/I 轉(zhuǎn)換電路、將信號發(fā)生器輸出的TTL信號轉(zhuǎn)換成高電平為-10V、低電平為-20V 脈沖波的TTL脈沖波信號轉(zhuǎn)換電路以及將監(jiān)視器輸出的4 20mA的電流信 號轉(zhuǎn)換成數(shù)據(jù)1/0模塊可接受范圍內(nèi)的電壓信號的IA轉(zhuǎn)換電路組成，各個(gè) 模塊之間相互獨(dú)立。
3. 如權(quán)利要求2所述的一種汽輪機(jī)監(jiān)視保護(hù)儀表智能校驗(yàn)儀，其特征在于，所 述第一 DC-DC轉(zhuǎn)換電路包括第一 電壓跟隨電路，第一電壓跟隨電路的輸入端 連接數(shù)據(jù)1/0模塊的輸出端，第一反相放大電路的反相輸入端連接第一電壓 跟隨電路、第一調(diào)零電路的輸出端，第一反相放大電路的同相輸入端接地， 第一反相放大電路的輸出端連接第二電壓跟隨電路的輸入端。
4. 如權(quán)利要求2所述的一種汽輪機(jī)監(jiān)視保護(hù)儀表智能校驗(yàn)儀，其特征在于，所 述第二 DC-DC轉(zhuǎn)換電路包括第一電壓跟隨電路及第三電壓跟隨電路，第一電 壓跟隨電路的輸入端連接數(shù)據(jù)1/0模塊的輸出端，第三電壓跟隨電路的輸入 端連接信號發(fā)生器的輸出端，第一反相放大電路的反相輸入端連接第一電壓 跟隨電路、第三電壓跟隨電路以及第一調(diào)零電路的輸出端，第一反相放大電 路的同相輸入端接地，第一反相放大電路的輸出端連接第二電壓跟隨電路的輸入端。
5. 如權(quán)利要求2所述的一種汽輪機(jī)監(jiān)視保護(hù)儀表智能校驗(yàn)儀，其特征在于，所 述第三DC-DC轉(zhuǎn)換電路包括第一電壓跟隨電路及第二電壓跟隨電路，第一電 壓跟隨電路的輸入端連接數(shù)據(jù)1/0模塊的輸出端，第三電壓跟隨電路的輸入 端連接信號發(fā)生器的輸出端，第一反相放大電路的反相輸入端連接第一電壓 跟隨電路以及第一調(diào)零電路的輸出端，第一反相放大電路的同相輸入端接 地，第一反相放大電路的輸出端連接第二反相放大電路的反相輸入端，第二 反相放大電路的反相輸入端連接第二調(diào)零電路及第三電壓跟隨電路的輸出 端，第二反相放大電路的的同相輸入端接地，第二反相放大電路的輸出端連 接第二電壓跟隨電路的輸入端。
6. 如權(quán)利要求2所述的一種汽輪機(jī)監(jiān)視保護(hù)儀表智能校驗(yàn)儀，其特征在于，所 述V/I轉(zhuǎn)換電路包括第三反相放大電路，第三反相放大電路的反相輸入端連 接數(shù)據(jù)I/0模塊的輸入端，第三反相放大電路的同相輸入端接地，第三反相 放大電路的輸出端連接第四反相加法電路的反相輸入端，第四反相加法電路 的反相輸入端連接第三穩(wěn)壓電路，第四反相加法電路的同相輸入端接地，第 四反相放大電路的輸出端連接第五反相放大電路的反相輸入端，第五反相放 大電路的輸出端連接第四跟隨器的同相輸入端，在第四跟隨器的的輸出端與 反相輸入端之間連接。
7. 如權(quán)利要求2所述的一種汽輪機(jī)監(jiān)視保護(hù)儀表智能校驗(yàn)儀，其特征在于，所 述TTL脈沖波信號轉(zhuǎn)換電路包括第六反相放大電路，第六反相放大電路的反 相輸入端連接信號發(fā)生器、第三調(diào)零電路以及第二穩(wěn)壓電路的輸出端，第六 反相放大電路的同相輸入端接地。
8. 如權(quán)利要求2所述的一種汽輪機(jī)監(jiān)視保護(hù)儀表智能校驗(yàn)儀，其特征在于，所 述1/V轉(zhuǎn)換電路包括第七反相放大電路，第七反相放大電路的反相輸入端連 接汽輪機(jī)監(jiān)視保護(hù)儀表監(jiān)視器的記錄輸出端，第七反相放大電路的同相輸入 端接地，第七反相放大電路的輸出連接第八反相放大電路的反相輸入端，第 八反相放大電路的同相輸入端接地，第八反相放大電路的輸出連接數(shù)據(jù)I/O模塊的輸入端。
9. 如權(quán)利要求1至8中任一項(xiàng)所述的一種汽輪機(jī)監(jiān)視保護(hù)儀表智能校驗(yàn)儀，其 特征在于，電腦與信號發(fā)生器及數(shù)據(jù)1/0模塊通過USB接口連接。
10. —種應(yīng)用如權(quán)利要求9所述汽輪機(jī)監(jiān)視保護(hù)儀表智能校驗(yàn)儀的校驗(yàn)方法，其特征在于，步驟為步驟1、在電腦界面上選擇需要進(jìn)行校驗(yàn)的汽輪機(jī)監(jiān)視保護(hù)儀表監(jiān)視器，選擇完成后進(jìn)入監(jiān)視器參數(shù)設(shè)置界面；步驟2、在監(jiān)視器參數(shù)設(shè)置界面中設(shè)置監(jiān)視器參數(shù)，電腦將根據(jù)所設(shè)置 的參數(shù)、傳感器的安裝方式、安裝角度、傳感器靈敏度依據(jù)現(xiàn)有公式自動(dòng) 計(jì)算應(yīng)該輸出的信號，然后發(fā)指令給信號發(fā)生器，或者同時(shí)向信號發(fā)生器 及數(shù)據(jù)1/0模塊發(fā)送指令信號，使校驗(yàn)儀器輸出指定的信號；步驟3、信號發(fā)生器及數(shù)據(jù)I/O模塊根據(jù)接收到的校驗(yàn)信號向信號調(diào)理 器給出相應(yīng)的信號，通過信號調(diào)理器將其轉(zhuǎn)換成可以被汽輪機(jī)監(jiān)視保護(hù)儀 表監(jiān)視器接受的信號后，發(fā)送給監(jiān)視器；步驟4、數(shù)據(jù)1/0模塊從汽輪機(jī)監(jiān)視保護(hù)儀表監(jiān)視器采集到信號后，傳 送給電腦記錄監(jiān)視器的模擬量輸出并進(jìn)行誤差分析，即判斷接收到的模擬 量是否在國家有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)的允許范圍內(nèi)，若在該范圍內(nèi)，則數(shù)據(jù)顯示為黑色， 否則顯示為紅色；步驟5、生成測試報(bào)告。
11. 如權(quán)利要求10所述的一種校驗(yàn)方法，其特征在于，步驟2中電腦與信號發(fā) 生器的通訊方法為步驟2.1、建立與信號發(fā)生器之間的連接； 步驟2.2、若建立連接錯(cuò)誤，則退出，否則繼續(xù)；步驟2.3、設(shè)置USB接口地址；步驟2.4、向信號發(fā)生器發(fā)送SCPI指令，設(shè)置輸出信號的頻率、幅度、 DC偏置、輸出單位及輸出阻抗；其中向信號發(fā)生器發(fā)送不同的SCPI指令就 得到正弦波有效值輸出模塊、正弦波峰峰值輸出模塊、同步信號輸出模塊或復(fù)位模塊；步驟2. 5、由信號發(fā)生器向信號調(diào)理器輸出通過步驟2. 4設(shè)置好的信號; 步驟2.6、退出，等待下次操作。
12. 如權(quán)利要求11所述的一種校驗(yàn)方法，其特征在于，所述正弦波有效值輸出 模塊通過下列步驟得到步驟2.4.K設(shè)置輸出信號為正弦波； 步驟2.4.2、指定正弦波輸出值為有效值；步驟2. 4. 3、根據(jù)步驟2中所述監(jiān)視器參數(shù)設(shè)置界面中設(shè)置的監(jiān)視器參 數(shù)指定輸出頻率、DC偏置及輸出阻抗。
13. 如權(quán)利要求11所述的一種校驗(yàn)方法，其特征在于，所述正弦波峰峰值輸出 模塊通過下列步驟得到步驟2.4. 1、設(shè)置輸出信號為正弦波；步驟2.4.2、指定正弦波輸出值為峰峰值；步驟2. 4. 3、根據(jù)步驟2中所述監(jiān)視器參數(shù)設(shè)置界面中設(shè)置的監(jiān)視器參 數(shù)指定輸出頻率、DC偏置及輸出阻抗。
14. 如權(quán)利要求11所述的一種校驗(yàn)方法，其特征在于，所述同步信號輸出模塊 通過SCPI指令設(shè)置開啟/關(guān)閉同步信號輸出得到。
15. 如權(quán)利要求ll所述的一種校驗(yàn)方法，其特征在于，所述復(fù)位模塊為SCPI指 令復(fù)位信號發(fā)生器。
16. 如權(quán)利要求10所述的一種校驗(yàn)方法，其特征在于，步驟2中電腦向數(shù)據(jù)I/0 模塊發(fā)送數(shù)據(jù)的通訊方法為步驟2. 1、創(chuàng)建數(shù)據(jù)輸入/輸出任務(wù)；步驟2.2、若任務(wù)創(chuàng)建出錯(cuò)，則退出，反之繼續(xù)；步驟2.3、根據(jù)所選的被校驗(yàn)汽輪機(jī)監(jiān)視保護(hù)儀表監(jiān)視器的設(shè)置界面來 指定數(shù)據(jù)1/0模塊輸出通道；步驟2.4、根據(jù)監(jiān)視器參數(shù)設(shè)置界面中設(shè)置的監(jiān)視參數(shù)指定向信號調(diào)理 器輸出的電壓；步驟2.5、退出任務(wù)，等待下次操作。
17. 如權(quán)利要求10所述的一種校驗(yàn)方法，其特征在于，步驟3中數(shù)據(jù)I/O模塊 向電腦發(fā)送數(shù)據(jù)的通訊方法為-步驟3.1、創(chuàng)建數(shù)據(jù)輸入/輸出任務(wù)；步驟3.2、若任務(wù)創(chuàng)建出錯(cuò)，則退出，反之繼續(xù)；步驟3. 3、根據(jù)所選的被校驗(yàn)汽輪機(jī)監(jiān)視保護(hù)儀表監(jiān)視器的設(shè)置界面來 指定數(shù)據(jù)I/O模塊的輸入通道； 步驟3.4、設(shè)置采集方式； 步驟3.5、讀取采集數(shù)值； 步驟3.6、退出任務(wù)，等待下次操作。
18. 如權(quán)利要求17所述的一種校驗(yàn)方法，其特征在于，步驟3.4中所述的采集 方式為單相輸入方式，其設(shè)置方法為將I/V轉(zhuǎn)換電路的輸出信號連接至數(shù) 據(jù)I/0模塊的信號輸入端子。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種汽輪機(jī)監(jiān)視保護(hù)儀表智能校驗(yàn)儀及校驗(yàn)方法。其中，校驗(yàn)儀包括電腦，信號發(fā)生器及數(shù)據(jù)I/O模塊雙向連接，汽輪機(jī)監(jiān)視保護(hù)儀表監(jiān)視器的輸出端連接數(shù)據(jù)I/O模塊的輸入端，信號發(fā)生器及數(shù)據(jù)I/O模塊的輸出端連接信號調(diào)理器的輸入端，信號調(diào)理器的輸出端連接被校驗(yàn)的汽輪機(jī)監(jiān)視保護(hù)儀表監(jiān)視器的輸入端。校驗(yàn)方法直接在電腦界面上輸入要求被校驗(yàn)的監(jiān)視器的類型、量程，軟件將根據(jù)傳感器的類型、安裝方式、安裝角度、傳感器的靈敏度自動(dòng)計(jì)算應(yīng)該輸出的信號，然后指令校驗(yàn)儀器輸出指定的信號，可以校驗(yàn)所有的報(bào)警設(shè)定點(diǎn)，記錄監(jiān)視器的模擬量輸出并進(jìn)行誤差分析。本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)是降低從事維護(hù)的工程技術(shù)人員所涉及的專業(yè)知識門檻，更有效地讓用戶直接可以在現(xiàn)場進(jìn)行正確地校驗(yàn)。
文檔編號G01M15/00GK101526423SQ200810207558
公開日2009年9月9日 申請日期2008年12月23日 優(yōu)先權(quán)日2008年12月23日
發(fā)明者程衛(wèi)國, 錢安家, 陸文華, 陳海兵 申請人:上海發(fā)電設(shè)備成套設(shè)計(jì)研究院