[发明专利]汽轮发电机组振动键相信号预处理方法

说明书

技术领域

本发明涉及电力系统中火力发电厂对汽轮发电机组或者大型回转机械进行振动键相测量的领域。

背景技术

20世纪以来，汽轮发电机组在工业生产和科学技术的发展中，起着越来越重要的作用。汽轮机组是大型旋转机械，它将高温、高压蒸汽所具有的内能转换成机组转子旋转的机械能，从而驱动其他机械或带动发电机发出电能。汽轮机组是工业领域的重要设备，特别是在电力工业中，汽轮机组是关键的设备。由于汽轮机组结构和系统的复杂性、运行环境的特殊性，汽轮机组的故障率较高，而且故障的危害性也很大。因此，汽轮机组的故障诊断一直是故障诊断技术应用的一个重要方面。

随着我国电力事业的发展，近年来国家兴建的火电厂装机容量不断增大，机组轴系长度增加，使得汽轮发电机组发生振动故障的可能性增加，设备的可靠性、可用性、可维修性和安全性的问题日益突出，一旦发生事故，就可能导致轴系断裂、崩溃，其后果是灾难性的，损失也将极为惨重，因此，对汽轮发电机组振动在线监测提出了更高的要求。在机组振动信号采样中，为了提高振动信号谱分析的精度，一般采用同步整周期的采样方法，为此，在机组转轴上开一键相槽，装上一个振动信号传感器，轴转动时每转输出一个脉冲，输出的脉冲信号即为键相信号，该信号是实现同步整周期采样的前提，因此，键相作为机组振动在线监测的一个重要信号，其预处理及测量的方法与准确程度就显得尤为重要。

发明内容

本发明要解决的技术问题是汽轮发电机组振动键相信号的精确处理问题，本发明的主要目的是提出一种汽轮发电机组振动键相信号的预处理方法，从前端信号处理电路的设计入手，在信号处理电路中加入电压触发环节，利用NE555的2/3Vcc触发功能，达到键相触发、消除毛刺干扰的目的，同时使用6N137集成电路起光电隔离作用，进一步消除键相脉冲中的毛刺干扰，最后由NE555组成的电路进行方波整形，通过调整电阻大小，调整键相脉冲波占空比，得到标准方波。

所述电压触发环节，利用NE555电路的2/3Vcc触发功能，通过动态调整Vcc，使键相脉冲上沿电压大于2/3Vcc，而毛刺峰值电压小于2/3Vcc，从而达到键相脉冲通过，而毛刺电压被屏蔽的效果，实现消除毛刺干扰的目的。

所述光电隔离环节，是利用6N137集成电路，以电压触发环节的输出为输入，通过合理配置电阻参数，实现输入和输出电气完全隔离，进一步消除键相脉冲中的毛刺干扰。

所述方波整形环节，是利用NE555的Pin2脚输入小于1/3Vcc，Pin3脚输出高电平，Pin2脚输入大于2/3Vcc，Pin3脚输出低电平的原理，构造标准的矩形波，同时，通过改变电阻值大小，调整矩形波占空比，获得标准方波。

本发明的有益效果是通过上述设计合理的电路环节，有效地消除各种毛刺干扰，获得精确的键相方波信号，且该电路可以实现处理不同电厂、不同类型传感器键相信号的目的。

附图说明

下面结合附图对本发明作详细说明：

图1为汽轮发电机组测量键相信号装置示意图；

图2为传感器原始键相信号输出波形图；

图3为经过隔直，NE555模块2/3Vcc电压触发后键相信号输出波形图；

图4为信号处理电路的2/3Vcc电压触发电路示意图；

图5为脉冲信号光电隔离、方波整形电路示意图；

图6为经过上述所有处理环节后的键相信号输出波形图。

具体实施方式

在本发明的一个实施例中，在汽轮发电机组的主轴1上开一个键槽，安装振动信号传感器2(即电涡流传感器)，如图1所示，测量原始键相信号。主机及关键辅机的键相/转速信号，一般来自于现场传感器或者从二次仪表引入(BENTLY3300/3500、ENTEK、PHILIP等TSI系统输出)。

原始键相信号经过电涡流传感器前置处理器输出的波形如图2所示，相对于前置处理器GND端为负偏脉动电压信号，该键相信号用来对旋转机械进行测速与振动信号整周期采样的基准信号。因此，把前置处理器输出的信号预处理成标准的方波信号给后继电路或计算机再处理，具有很重要的意义。本实施例中采用美国BENTLY公司的振动涡流信号传感器2及其前置处理器。

键相信号预处理电路由隔直流、电压触发、光电隔离、反相、方波整形5部分组成，如图4、图5所示。电涡流传感器2前置处理器输出信号的GND与此电路的公共端相连，信号端与此电路的INPUT端相连。