CN213875719U - 超/转速开关的校验测试*** - Google Patents
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Abstract
本实用新型涉及了一种超/转速开关的校验测试***，该校验测试***包括测试电机；用于向测试电机的旋转轴发射激光束并接收设置在旋转轴的反光标志产生的反光脉冲的激光光电转速探头；用于将激光光电转速探头输出的脉冲电压信号转换成直流电压信号的频率变送器；用于分别采集频率变送器输出的直流电压信号及超/转速开关的干接点开关的开关状态信号的数据采集卡；用于根据数据采集卡所采集的直流电压信号及开关状态信号确定超/转速开关的定值转速并输出定值转速的计算机。实施本实用新型的技术方案，可实现非接触式、在线任意角度的转速测量，从而实现超/转速开关的校验测试，不但操作方便，而且，提高了校验准确度。
Description
技术领域
本实用新型涉及核电测试领域，尤其涉及一种超/转速开关的校验测试***。
背景技术
应急柴油机是核电基地的一种的常见设备，应急柴油机上需要设置超/转速开关来测量柴油机的转动速度，并在超速时发出输出信号，从而防止由速度不正常而造成的相关损坏，包括传动带断裂、超负荷以及转动机械的皮带滑动等。
超/转速开关属于机械离心式转速结构，主要由机械部分和电气部分两部分构成。机械部分由随柴油机转动的转轴、飞锤、与活动套环/固定套环连接的连杆三部分组成，其中，固定套环装在离心器动轴上，离心器通过变速器从输入轴获得转速。而且，离心力F＝mrω2，其中，m为离心力与飞锤的质量，r为飞锤与转轴中心线距离、ω为旋转角速度。电气部分由干接点开关与凸轮机构配合，凸轮机构由随主轴转动配合的从动齿轮带动，当转速升至设定值时，凸轮动作，干接点开关随即转换。两部分共同作用，达到控制开关的目的。
超/转速开关都有特定的技术参数设计要求，例如，某类型的转速开关的设计要求为：(50±5)℃时，转速由0上升至(800±20)rpm时，凸轮动作，干接点开关状态随即转换；某类型的超速开关的设计要求为：(50±5)℃时，转速由0上升至(1725±17)rpm(超速开关)，凸轮动作，干接点开关状态随即转换。但是，由于超/转速开关是量产型产品，不同批次产品的特性必然存在一致性偏差，这样，一些超/转速开关可能在转速还没达到定值时凸轮就动作了，例如，超速开关在转速达到1600rpm时凸轮动作，所以，超/转速开关在正式投入使用之前需对其进行定值校验，以发现多批次定值超差。
但是，在对超/转速开关进行校验测试时，现有的校验测试装置常采用接触式传感器来检测转速，即，需要将转速传感器与测试电机的转轴连接，这样，不但操作不便，而且会使校验结论偏离实际，给机组运行带来很大的不确定性风险。
实用新型内容
本实用新型要解决的技术问题在于，针对现有技术存在的检测数据不准确的缺陷，提供一种超/转速开关的校验测试***。
本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是：构造一种超/转速开关的校验测试***，包括用于模拟柴油机运行的测试电机，且所述超/转速开关的机械部分与所述测试电机连接，还包括：
用于向所述测试电机的旋转轴发射激光束并接收设置在所述旋转轴的反光标志产生的反光脉冲的激光光电转速探头；
连接所述激光光电转速探头，且用于将所述激光光电转速探头输出的脉冲电压信号转换成直流电压信号的频率变送器；
用于分别采集所述频率变送器输出的直流电压信号及所述超/转速开关的干接点开关的开关状态信号的数据采集卡；
用于根据所述数据采集卡所采集的直流电压信号及所述开关状态信号确定所述超/转速开关的定值转速并输出所述定值转速的计算机。
优选地，所述数据采集卡包括PCI总线，所述计算机包括PCI插槽，而且，所述数据采集卡通过所述PCI总线接插在所述计算机的PCI插槽内。
优选地，所述频率变送器包括：
用于显示根据所述脉冲电压信号所确定的实时转速信号的仪表面板。
优选地，还包括分别连接所述超/转速开关的干接点开关及所述数据采集卡的模拟量输入端的辅助转换开关。
优选地，所述计算机包括：
用于根据所述开关状态信号判断所述干接点开关是否发生跳变的判断单元；
连接所述判断单元，且用于在所述干接点开关发生跳变时记录并存储当前的直流电压信号的存储单元；
连接所述存储单元，且用于将所述当前的直流电压信号转换成定值转速信号的转换单元；
连接所述转换单元，且用于输出所述定值转速信号的输出单元。
优选地，所述输出单元包括：
用于通过数字和/或图形显示所述定值转速信号的显示单元。
优选地，所述计算机还包括：
用于对所述直流电压信号进行预处理的预处理单元。
实施本实用新型的技术方案，由于采用激光光电转速探头来采集测试电机的转速数据，可实现非接触式、在线任意角度的转速测量，从而实现超/转速开关的校验测试，相比现有方式，不但操作方便，而且，提高了校验准确度，可解决核电厂超/转开关定值不准确，校验可靠度低的难题。
附图说明
为了更清楚地说明本实用新型实施例，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。附图中：
图1是本实用新型超/转速开关的校验测试***实施例一的逻辑结构图；
图2是图1中激光光电转速探头与测试电机的结构示意图。
具体实施方式
下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。
图1是本实用新型超/转速开关的校验测试***实施例一的逻辑结构图，该实施例的校验测试***由激光光电转速探头10、频率变送器20、数据采集卡30、计算机40和测试电机50组成。其中，测试电机50用于模拟柴油机运行，而且，超转速开关的机械部分(未示出)连接测试电机50；激光光电转速探头10用于向测试电机50的旋转轴发射激光束并接收设置在旋转轴的反光标志产生的反光脉冲；频率变送器20与激光光电转速探头10连接，且用于将激光光电转速探头10输出的脉冲电压信号转换成直流电压信号；数据采集卡30分别连接频率变送器20及超/转速开关的电气部分100，且用于分别采集频率变送器20输出的直流电压信号及超/转速开关的干接点开关K的开关状态信号；计算机40与数据采集卡30连接，且用于根据数据采集卡所采集的直流电压信号及开关状态信号确定超/转速开关的定值转速并输出定值转速。
在该实施例的技术方案中，由于采用激光光电转速探头来采集测试电机的转速数据，可实现非接触式、在线任意角度的转速测量，从而实现超/转速开关的校验测试，相比现有方式，不但操作方便，而且，提高了校验准确度，可解决核电厂超/转开关定值不准确，校验可靠度低的难题。
关于激光光电转速探头10，结合图2，其工作原理为：首先需在测试电机50的旋转轴51上设置一反光标志11。在测试时，激光光电转速探头10向旋转轴51投射激光束，旋转轴51每转一周，反光标志11处便产生一个反光脉冲，该反光脉冲可由该激光光电转速探头10接收，然后再将其转换为TTL脉冲电压信号并输出至频率变送器20。
关于频率变送器20，其工作原理为：接收激光光电转速探头10输出的TTL脉冲电压信号，并对其进行转速-电压转换，在一个具体例子中，输入为0～2000rpm的脉冲电压，输出为1～5V的直流电压。进一步地，频率变送器20还包括仪表面板，用于显示根据脉冲电压信号所确定的实时转速信号。
关于数据采集卡30，优选地，其可包括PCI总线，且计算机40包括PCI插槽，例如为IBM-PC/AT或与之兼容的计算机。而且，在测试时，可基于PCI总线，将数据采集卡30接插在计算机40的PCI插槽内。
关于计算机40，需说明的是，其嵌入有超/转速开关校验数据自动采集处理程序，而且，软件开发环境可为：Windows7操作***+LabVIEW开发环境+LabVIEW程序代码。
进一步地，由于不同类型的超/转速开关的干接点开关的开关跳变机制不同，例如，一些超/转速开关在转速达到定值转速时，干接点开关的状态由通路跳跃至断路，而另一些超/转速开关在转速达到定值转速时，干接点开关的状态由断路跳跃至通路。所以，在不更改计算机40中的校验数据自动采集处理程序的情况下，还可在超/转速开关的干接点开关与数据采集卡的模拟量输入端之间增加辅助转换开关，以使该实施例的校验测试***可适用于两种类型的超/转速开关的校验测试。
进一步地，计算机40包括依次连接的判断单元、存储单元、转换单元和输出单元，其中，判断单元用于根据开关状态信号判断干接点开关是否发生跳变；存储单元用于在干接点开关发生跳变时记录并存储当前的直流电压信号；转换单元用于将当前的直流电压信号转换成定值转速信号；输出单元用于输出定值转速信号。另外，计算机40还可进一步包括预处理单元，用于对送入的直流电压信号进行预处理，例如包括剔除异常值、数字滤波等。
优选地，输出单元包括显示单元，该显示单元用于通过数字和/或图形显示定值转速信号。
应理解，在实际应用中，需要根据实际需求选择合适技术参数的激光光电转速探头、频率变送器、数据采集卡、计算机等。例如，在一个具体实施例中，所选用的激光光电转速探头、频率变送器、数据采集卡、计算机的技术参数如下：
关于激光光电转速探头，其技术指标包括：
工作温度范围：0～50℃；
转速测量范围：1～60000转/分；
探头到轴的工作距离：1～200cm；
电源：4.5～5.5Vdc，<30mA；
外形尺寸(mm)：65(长)×25(宽)×25(高)；
重量：45g；
输出电信号：脉冲上升沿对应从黑到白，直接输出0～5V的TTL脉冲电压信号；
脉冲指示灯：LED，在脉冲位于高电平时显示
连接线：红色连电源，屏弊线接地(公共端)，白色连信号线。
关于频率变送器，其技术参数如下表所示：
另外，频率变送器的仪表面板包括PV显示窗、功能指示灯、按键等，其中，PV显示窗用于显示测量值：在参数设定状态下，显示参数符号和参数值；功能指示灯包括：A/T指示灯(显示速率时该指示灯亮)、B/D指示灯(备用)、AL1指示灯(第一报警指示灯)、AL2指示灯(第二报警指示灯)、Hz指示灯(频率转速表指示灯亮)、C指示灯(备用)、T指示灯(备用)；按键包括：确认键(数字和参数修改后的确认)、退出设置键(长按4秒可返回测量画面)、位移键(修改参数时移动修改位)、减少键(用于减少数值)、选择键(参数设定时，用于选择上一个参数)、增加键(用于增加数值)、选择键(用于参数设定时，用于选择上一个参数)。
关于数据采集卡，其技术参数包括：
转换器类型：AD7671
输入量程：±10V、±5V、±2.5V、0～10V、0～5V
转换精度：16位(Bit)
采样频率(Frequency)：3～800KHz
物理通道数：4通道
模拟量输入方式：双端模拟输入
通道切换方式：4通道4芯片独立工作
数据读取方式：非空和半满查询方式、中断方式、DMA方式(此方式速度最高)
存储器深度：8K字(点)FIFO存储器
时钟源选项(ClockSource)：板内时钟和板外时钟软件可选
***测量精度：0.01％
工作温度范围：0℃～+50℃
存储温度范围：-20℃～+70℃
板载时钟振荡器：50MHz
板卡外形尺寸：143.6mm(长)*102mm(宽)*18mm(高)
另外，关于计算机中的超/转速开关的校验数据自动采集处理软件，其开发环境：Windows10操作***，LabVIEW开发环境。其中，LabVIEW是一种基于图形开发、调试和运行程序的集成化环境，是一款编译型的图形化编程语言。具有一系列优点：流程图式的编程、不需预先编译就存在的语法检查、调试过程使用的数据探针，丰富的函数功能、数值分析、信号处理和设备驱动等等。而且，该校验数据自动采集处理软件其能实现以下功能：
1.瞬时捕捉超/转速开关的动作转速值(定值转速)并自动记录
超/转速开关随测试电机转动，要求在转速变化期间(非恒速)，当转速达到置制动作值时，超/转速开关瞬时动作，状态由通路至断路跳跃，或，由断路至通路跳跃，该校验数据自动采集处理软件瞬时捕捉开关动作转速值并自动记录存档。由于校验过程自动锁定转速开关动作转速，准确记录转速动态量变化过程，所以，可降低人为干扰，提高了校验准确度，可解决核电厂机械超/转开关定值不准确，校验可靠度低的难题。
2.实时以数值和图形显示转速值及变化趋势
在测试电机的旋转轴上事前贴反光标志，当旋转轴转动时，激光光电转速探头发射激光束到旋转轴的反光标志上，旋转轴每转一圈，反光标志便产生一个反光脉冲，再由该激光光电转速探头接收并转换为TTL电信号，即光电频率信号。此光电频率信号经频率变送器转换为1-5V的直流电信号，送计算机通用PCI电压数据采集卡采集电信号，经计算机处理后以数值和图形实时在显示器显示。
3.采集数据压缩与展示
将高速(10000Sa/S)采样得到的数据，在保证基本精度的情况下，通过剔除粗大误差，数字滤波、数据压缩等展现为人眼能熟知的图形。
以上所述仅为本实用新型的优选实施例而已，并不用于限制本实用新型，对于本领域的技术人员来说，本实用新型可以有各种更改和变化。凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何纂改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的权利要求范围之内。
Claims (7)
1.一种超/转速开关的校验测试***，包括用于模拟柴油机运行的测试电机，且所述超/转速开关的机械部分与所述测试电机连接，其特征在于，还包括：
用于向所述测试电机的旋转轴发射激光束并接收设置在所述旋转轴的反光标志产生的反光脉冲的激光光电转速探头；
连接所述激光光电转速探头，且用于将所述激光光电转速探头输出的脉冲电压信号转换成直流电压信号的频率变送器；
用于分别采集所述频率变送器输出的直流电压信号及所述超/转速开关的干接点开关的开关状态信号的数据采集卡；
用于根据所述数据采集卡所采集的直流电压信号及所述开关状态信号确定所述超/转速开关的定值转速并输出所述定值转速的计算机。
2.根据权利要求1所述的超/转速开关的校验测试***，其特征在于，所述数据采集卡包括PCI总线，所述计算机包括PCI插槽，而且，所述数据采集卡通过所述PCI总线接插在所述计算机的PCI插槽内。
3.根据权利要求1所述的超/转速开关的校验测试***，其特征在于，所述频率变送器包括：
用于显示根据所述脉冲电压信号所确定的实时转速信号的仪表面板。
4.根据权利要求1所述的超/转速开关的校验测试***，其特征在于，还包括分别连接所述超/转速开关的干接点开关及所述数据采集卡的模拟量输入端的辅助转换开关。
5.根据权利要求1所述的超/转速开关的校验测试***，其特征在于，所述计算机包括：
用于根据所述开关状态信号判断所述干接点开关是否发生跳变的判断单元；
连接所述判断单元，且用于在所述干接点开关发生跳变时记录并存储当前的直流电压信号的存储单元；
连接所述存储单元，且用于将所述当前的直流电压信号转换成定值转速信号的转换单元；
连接所述转换单元，且用于输出所述定值转速信号的输出单元。
6.根据权利要求5所述的超/转速开关的校验测试***，其特征在于，所述输出单元包括：
用于通过数字和/或图形显示所述定值转速信号的显示单元。
7.根据权利要求5所述的超/转速开关的校验测试***，其特征在于，所述计算机还包括：
用于对所述直流电压信号进行预处理的预处理单元。
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