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專利名稱：水輪發(fā)電機(jī)齒盤測(cè)速裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種水輪發(fā)電機(jī)齒盤測(cè)速裝置。
背景技術(shù)：
齒盤測(cè)速是水輪發(fā)電機(jī)組調(diào)速器獲取轉(zhuǎn)速信號(hào)的重要手段之一，其測(cè) 量精度和穩(wěn)定性直接關(guān)系到機(jī)組能否安全穩(wěn)定運(yùn)行。隨著水輪發(fā)電機(jī)組容量的不斷增大， 測(cè)速齒盤直徑也越來越大，受加工工藝影響齒寬及齒間距的誤差逐漸增大，從而導(dǎo)致機(jī)組 運(yùn)行時(shí)齒盤測(cè)速信號(hào)值的波動(dòng)及誤差也越來越大。目前國(guó)際上大多采用單探頭齒盤測(cè)速方 式作為測(cè)速反饋信號(hào)，測(cè)速脈沖寬度受測(cè)速齒盤齒形的加工精度影響。當(dāng)機(jī)組大軸軸徑增 大時(shí)，測(cè)速齒盤受重量限制一般采用鋼帶彎制而成，齒盤精度誤差較大，導(dǎo)致轉(zhuǎn)速測(cè)量誤差 增大且所測(cè)轉(zhuǎn)速波動(dòng)不穩(wěn)，影響機(jī)組的穩(wěn)定運(yùn)行，因此迫切需要一種可以消除由于齒盤加 工精度導(dǎo)致轉(zhuǎn)速測(cè)量誤差的測(cè)速裝置，提高齒盤測(cè)速的精度和穩(wěn)定性。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是公開一種安裝簡(jiǎn)便、測(cè)速精度高、轉(zhuǎn)速穩(wěn)定、不受齒盤 加工精度影響的水輪發(fā)電機(jī)齒盤測(cè)速裝置。本發(fā)明的目的是通過以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的兩 個(gè)霍爾開關(guān)測(cè)速探頭CP1、CP2組成一組測(cè)速反饋信號(hào)安裝于測(cè)速齒盤旁，測(cè)速傳感器CP1、 CP2的輸出信號(hào)通過引線連接到安裝于調(diào)速器電氣柜中的專用信號(hào)處理板的信號(hào)輸入端子 上，齒盤信號(hào)經(jīng)降壓、濾波、限幅、整形后一路經(jīng)單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器判斷輸入信號(hào)的正誤，并經(jīng)型 號(hào)為74LS06的六反相驅(qū)動(dòng)器到光電耦合器發(fā)出信號(hào)，輸出形式為集電極、發(fā)射極輸出，該 故障信號(hào)輸出到PLC的DI輸入板，齒盤CP1的另一路信號(hào)經(jīng)D觸發(fā)器分頻后再經(jīng)過另一個(gè) 雙D觸發(fā)器進(jìn)行上升沿置位，齒盤CP2的另一路信號(hào)經(jīng)D觸發(fā)器分頻后再經(jīng)過另一個(gè)雙D 觸發(fā)器進(jìn)行上升沿復(fù)位，復(fù)位后經(jīng)型號(hào)為74LS136的四2輸入異或門后與時(shí)鐘發(fā)生電路相 與輸出脈沖信號(hào)，型號(hào)為74LS136的四2輸入異或門的另一路信號(hào)經(jīng)74LS06的六反相驅(qū)動(dòng) 器上拉驅(qū)動(dòng)光電耦合器輸出高電平信號(hào)，即CP1的上升沿使光電耦合器輸出為約20V左右 的高電平信號(hào)，CP2的上升沿使光電耦合器輸出為約OV左右的低電平信號(hào)，所以當(dāng)齒盤的 一個(gè)齒經(jīng)過兩個(gè)探頭CP1、CP2后輸出一組脈沖信號(hào)和一個(gè)高電平信號(hào)；時(shí)鐘發(fā)生電路采用 無源晶振經(jīng)過雙D觸發(fā)器四分頻后產(chǎn)生一組時(shí)鐘脈沖信號(hào)，晶振可根據(jù)可編程控制器PLC 的高速計(jì)數(shù)速度來確定；信號(hào)處理板將經(jīng)過降壓、濾波、限幅、整形、分頻等處理后的脈沖信 號(hào)和測(cè)頻周期信號(hào)輸出到PLC高速計(jì)數(shù)板，高速計(jì)數(shù)板通過總線將該轉(zhuǎn)速頻率信號(hào)傳輸給 PLC的CPU作為調(diào)速器轉(zhuǎn)速反饋信號(hào)。發(fā)明創(chuàng)新性地采用了雙霍爾開關(guān)探頭CP1和CP2作 為一路測(cè)速反饋信號(hào)的齒盤測(cè)速方法(有別于傳統(tǒng)的單探頭測(cè)試方法)，利用專用的測(cè)速 信號(hào)處理板對(duì)雙探頭脈沖信號(hào)進(jìn)行綜合處理，將處理后的轉(zhuǎn)速信號(hào)輸入到調(diào)速器PLC控制 器的高速計(jì)數(shù)板中，作為調(diào)速器的轉(zhuǎn)速反饋信號(hào)。信號(hào)處理板的具體工作原理如下齒盤 探頭CP1、CP2信號(hào)分別經(jīng)降壓、濾波、限幅、整形后一路經(jīng)單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器(MC14538)判斷輸 入信號(hào)的正誤，并經(jīng)六反相驅(qū)動(dòng)器74LS06到光電耦合器發(fā)出信號(hào)。齒盤CP1整形后的另一 路信號(hào)經(jīng)雙上升沿D觸發(fā)器74LS74 (U3)分頻后再經(jīng)過另一個(gè)雙D觸發(fā)器U4進(jìn)行上升沿置 位，齒盤CP2整形后的另一路信號(hào)經(jīng)雙上升沿D觸發(fā)器74LS74 (U3)分頻后再經(jīng)過另一個(gè)雙 D觸發(fā)器U4進(jìn)行上升沿復(fù)位，復(fù)位后經(jīng)四2輸入異或集成電路74LS136異或后與時(shí)鐘發(fā)生 電路74LS08相與輸出脈沖信號(hào)。四2輸入異或集成電路74LS136的另一路信號(hào)經(jīng)六反相 驅(qū)動(dòng)器74LS06上拉驅(qū)動(dòng)光電耦合器輸出高電平信號(hào)，即CP1的上升沿使光電耦合器輸出為
3約20V左右的高電平信號(hào)，CP2的上升沿使光電耦合器輸出為約OV左右的低電平信號(hào)，所 以當(dāng)齒盤的一個(gè)齒經(jīng)過兩個(gè)探頭CP1、CP2后輸出一組脈沖信號(hào)和一個(gè)高電平信號(hào)。這兩個(gè) 信號(hào)通過信號(hào)電纜接至PLC控制器的高速計(jì)數(shù)板，進(jìn)行周期計(jì)數(shù)，作為調(diào)速器PLC控制器的 轉(zhuǎn)速反饋信號(hào)。這樣就保證了輸出的一組脈沖信號(hào)寬度僅取決于CP1、CP2兩個(gè)探頭的安裝 間距和機(jī)組的轉(zhuǎn)速，而不取決于齒盤的齒間距和齒頂寬度。消除了齒盤加工誤差對(duì)測(cè)速穩(wěn) 定性和測(cè)速精度的影響。傳統(tǒng)的單探頭齒盤測(cè)速方法所測(cè)得的轉(zhuǎn)速信號(hào)脈沖寬度取決于齒 盤的齒頂寬度和機(jī)組的轉(zhuǎn)速，受限于齒盤加工誤差的影響，每個(gè)齒的齒寬都不一致，這樣就 導(dǎo)致相同轉(zhuǎn)速下所測(cè)的轉(zhuǎn)速脈沖寬度不一致，也就是說測(cè)得的轉(zhuǎn)速不一致，出現(xiàn)轉(zhuǎn)速誤差 和波動(dòng)。本發(fā)明采用雙探頭作為一個(gè)測(cè)速反饋信號(hào)并通過專用信號(hào)處理板進(jìn)行處理后，輸 出的轉(zhuǎn)速脈沖信號(hào)的寬度取決于轉(zhuǎn)速探頭CP1與CP2之間的安裝間距和機(jī)組的轉(zhuǎn)速。對(duì)于 同一臺(tái)機(jī)組由于CP1和CP2安裝好后，其間距是固定不變的，因此在相同轉(zhuǎn)速下所測(cè)得的轉(zhuǎn) 速脈沖寬度是完全一致的，也就是說所測(cè)得的轉(zhuǎn)速是穩(wěn)定且精確的，消除了齒寬誤差所帶 來的轉(zhuǎn)速誤差和波動(dòng)。 本發(fā)明具有安裝簡(jiǎn)便、測(cè)速精度高、轉(zhuǎn)速穩(wěn)定、不受齒盤加工精度影響等優(yōu)點(diǎn)。該 方法和裝置消除了齒盤加工精度對(duì)測(cè)速精度及穩(wěn)定性的影響。


圖1是本發(fā)明的安裝連接示意圖
圖2是本發(fā)明的專用信號(hào)處理板原理圖
具體實(shí)施例方式
如圖1所示本發(fā)明為一種水輪發(fā)電機(jī)齒盤測(cè)速裝置，由測(cè)速齒盤、兩路齒盤測(cè)速 探頭CP1、 CP2、專用信號(hào)處理板和調(diào)速器PLC控制器組成。CP1、 CP2并排安裝于測(cè)速齒盤 旁，CP1、CP2的間距小于齒盤最小的齒間距。 如圖2所示，齒盤信號(hào)經(jīng)降壓、濾波、限幅、整形后一路經(jīng)單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器判斷輸入 信號(hào)的正誤，并經(jīng)型號(hào)為74LS06的六反相驅(qū)動(dòng)器到光電耦合器發(fā)出信號(hào)，輸出形式為集電 極、發(fā)射極輸出。該故障信號(hào)輸出到PLC的DI輸入板。 齒盤CP1的另一路信號(hào)經(jīng)D觸發(fā)器分頻后再經(jīng)過另一個(gè)雙D觸發(fā)器進(jìn)行上升沿置 位，齒盤CP2的另一路信號(hào)經(jīng)D觸發(fā)器分頻后再經(jīng)過另一個(gè)雙D觸發(fā)器進(jìn)行上升沿復(fù)位， 復(fù)位后經(jīng)型號(hào)為74LS136的四2輸入異或門后與時(shí)鐘發(fā)生電路相與輸出脈沖信號(hào)。型號(hào) 為74LS136的四2輸入異或門的另一路信號(hào)經(jīng)型號(hào)為74LS06的六反相驅(qū)動(dòng)器上拉驅(qū)動(dòng)光 電耦合器輸出高電平信號(hào)，即CP1的上升沿使光電耦合器輸出為約20V左右的高電平信號(hào)， CP2的上升沿使光電耦合器輸出為約OV左右的低電平信號(hào)，所以當(dāng)齒盤的一個(gè)齒經(jīng)過兩個(gè) 探頭CP1、CP2后輸出一組脈沖信號(hào)和一個(gè)高電平信號(hào)。 時(shí)鐘發(fā)生電路采用無源晶振經(jīng)過雙D觸發(fā)器四分頻后產(chǎn)生一組時(shí)鐘脈沖信號(hào)，晶 振可根據(jù)可編程控制器PLC的高速計(jì)數(shù)速度來確定。 如圖2所示，信號(hào)處理板將經(jīng)過降壓、濾波、限幅、整形、分頻等處理后的脈沖信號(hào) 和測(cè)頻周期信號(hào)輸出到PLC高速計(jì)數(shù)板，高速計(jì)數(shù)板通過總線將該轉(zhuǎn)速頻率信號(hào)傳輸給 PLC的CPU作為調(diào)速器轉(zhuǎn)速反饋信號(hào)。
權(quán)利要求
一種水輪發(fā)電機(jī)齒盤測(cè)速裝置，其特征是兩個(gè)霍爾開關(guān)測(cè)速探頭CP1、CP2組成一組測(cè)速反饋信號(hào)安裝于測(cè)速齒盤旁，測(cè)速傳感器CP1、CP2的輸出信號(hào)通過引線連接到安裝于調(diào)速器電氣柜中的專用信號(hào)處理板的信號(hào)輸入端子上，齒盤信號(hào)經(jīng)降壓、濾波、限幅、整形后一路經(jīng)單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器判斷輸入信號(hào)的正誤，并經(jīng)型號(hào)為74LS06的六反相驅(qū)動(dòng)器到光電耦合器發(fā)出信號(hào)，輸出形式為集電極、發(fā)射極輸出，該故障信號(hào)輸出到PLC的DI輸入板，齒盤CP1的另一路信號(hào)經(jīng)D觸發(fā)器分頻后再經(jīng)過另一個(gè)雙D觸發(fā)器進(jìn)行上升沿置位，齒盤CP2的另一路信號(hào)經(jīng)D觸發(fā)器分頻后再經(jīng)過另一個(gè)雙D觸發(fā)器進(jìn)行上升沿復(fù)位，復(fù)位后經(jīng)型號(hào)為74LS136的四2輸入異或門后與時(shí)鐘發(fā)生電路相與輸出脈沖信號(hào)，型號(hào)為74LS136的四2輸入異或門的另一路信號(hào)經(jīng)74LS06的六反相驅(qū)動(dòng)器上拉驅(qū)動(dòng)光電耦合器輸出高電平信號(hào)，即CP1的上升沿使光電耦合器輸出為約20V左右的高電平信號(hào)，CP2的上升沿使光電耦合器輸出為約0V左右的低電平信號(hào)，所以當(dāng)齒盤的一個(gè)齒經(jīng)過兩個(gè)探頭CP1、CP2后輸出一組脈沖信號(hào)和一個(gè)高電平信號(hào)；時(shí)鐘發(fā)生電路采用無源晶振經(jīng)過雙D觸發(fā)器四分頻后產(chǎn)生一組時(shí)鐘脈沖信號(hào)，晶振可根據(jù)可編程控制器PLC的高速計(jì)數(shù)速度來確定；信號(hào)處理板將經(jīng)過降壓、濾波、限幅、整形、分頻等處理后的脈沖信號(hào)和測(cè)頻周期信號(hào)輸出到PLC高速計(jì)數(shù)板，高速計(jì)數(shù)板通過總線將該轉(zhuǎn)速頻率信號(hào)傳輸給PLC的CPU作為調(diào)速器轉(zhuǎn)速反饋信號(hào)。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種水輪發(fā)電機(jī)齒盤測(cè)速裝置，兩個(gè)霍爾開關(guān)測(cè)速探頭CP1、CP2組成一組測(cè)速反饋信號(hào)安裝于測(cè)速齒盤旁，測(cè)速傳感器CP1、CP2的輸出信號(hào)通過引線連接到安裝于調(diào)速器電氣柜中的專用信號(hào)處理板的信號(hào)輸入端子上。本發(fā)明具有安裝簡(jiǎn)便、測(cè)速精度高、轉(zhuǎn)速穩(wěn)定、不受齒盤加工精度影響等優(yōu)點(diǎn)。該方法和裝置消除了齒盤加工精度對(duì)測(cè)速精度及穩(wěn)定性的影響。
文檔編號(hào)G01P3/42GK101762716SQ20091007328
公開日2010年6月30日 申請(qǐng)日期2009年11月27日 優(yōu)先權(quán)日2009年11月27日
發(fā)明者劉宏寶, 劉曉宇, 單福勝, 安輝, 戰(zhàn)喜剛, 李曉峰, 王俊 申請(qǐng)人:哈爾濱電機(jī)廠有限責(zé)任公司