专利名称：智能数字型振动变送保护表的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种旋转机械的振动检测和保护装置，尤其是一种振动变送保护表。
背景技术：
旋转机械在电力、石化、冶金、制造、航空等领域具有广泛的应用，且属于对安全生产影响较大的关键设备。在实际应用中，存在许多导致旋转机械出现故障的不可避免的因素，如磨损等，严重的还将导致其预定功能的降低或丧失，并由此引发严重的事故，造成巨大的经济损失，甚至造成人员伤亡，产生严重的社会影响。在各种引起旋转机械故障的因素中，振动是最主要的因素，而且，不同种类的故障会在振动信号中有所体现。因此，对旋转机械进行振动监测能够有效减少事故的发生，保证整体设备能够安全的运行。通常，对旋转机械的振动监测是通过实时监测旋转机械的振动信号，并加以分析和处理，以便随时掌握设备的运行状态以及振动的发展趋势等信息，这些信息有助于相关人员在旋转机械发生严重故障或酿成严重事故之前即发现问题，并提前加以解决，从而有效避免重大事故的发生。

实用新型内容为了解决现有技术的上述问题，本实用新型的目的在于提供一种智能数字型振动变送保护表，能够实时监测振动加速度、速度和位移值，能够提供大型旋转机械的旋转轴或机壳的实时振动分析数据，并能够根据实时状态进行适时报警，以实现对设备的保护，能够有效解决大型旋转机械的旋转部分运行状态的监测问题。本实用新型采用的技术方案是—种智能数字型振动变送保护表，包括模拟信号前端预处理电路、A/D转换电路、 CPU电路、模拟量电流输出电路、通讯电路、D/A转换电路、报警输出电路、继电器电路、原始信号缓冲输出电路以及将电源电压或电流转换为上述各电路各自所需电压或电流的电源转换电路，所述通讯电路、报警输出电路和继电器电路分别与所述CPU电路相连，所述模拟信号前端预处理电路和模拟量电流输出电路分别通过所述A/D转换电路和D/A转换电路与所述CPU电路连接，所述模拟信号前端预处理电路的输入端设有用于连接传感器的原始信号输入端子，所述原始信号输入端子还与所述原始信号缓冲输出电路的输入端相连。所述电源转换电路优选为支持冗余24VDC双电源输入的电源转换电路。所述模拟量电流输出电路优选为设有冗余的4 20mA有源输出端。所述冗余的4 20mA有源输出端可以为两个独立的有源电流输出端子。所述通讯电路的通讯接口可以通过RS485与上位机或其他的所述智能数字型振动变送保护表的相应接口连接并组网通讯。较优地，所述智能数字型振动变送保护表还包括存储有用于标识所述智能数字型
3振动变送保护表的ID信息的ID信息存储模块，所述ID信息存储模块与所述CPU电路连接或设于所述CPU电路中，若干个所述智能数字型振动变送保护表通过其各自的通信接口按照Modbus RTU协议互相连接组成网络时其各自的身份通过各自的ID信息存储模块中的ID 信息进行标识。所述报警输出电路包括用于显示相应状态的LED状态显示灯。所述智能数字型振动变送保护表还包括控制键盘和键盘控制电路，所述控制键盘通过所述键盘控制电路与所述CPU电路连接，所述控制键盘包括系统复位按键、“ + ”按键和 “-”按键。所述智能数字型振动变送保护表还设有面板，所述原始信号输入端子、有源电流输出端子、LED状态显示、原始信号缓冲输出电路的原始信号缓冲输出端子、通讯电路的通信接口、冗余MVDC双电源的电源接口、系统复位按键、“ + ”按键和“_”按键均可以设于所述面板上。上述任一项技术方案中，所述传感器可以为输出振动加速度信号的加速度输出型传感器，或者，输出振动速度和振动位移信号的速度和位移输出型传感器。本实用新型的有益效果是本实用新型的智能数字型振动变送保护表，能够实时监测振动加速度、速度和位移值，能够直接与Modbus RTU对接，若干个本实用新型的智能数字型振动变送保护表组成的网络能够提供大型旋转机械的旋转轴或机壳的实时振动分析数据，并能够根据实时状态进行适时报警，以实现对设备的保护，能够有效解决大型旋转机械的旋转部分运行状态的监测问题；另外，本实用新型采用冗余的MVDC双电源供电，并提供冗余的4 20mA有源输出经过处理的实时振动信号，有效提高了运行的连续性和可靠性，本实用新型将传感器输出的非线性信号转换为线性信号，简化了测量方法，提高了测量精度；本实用新型具有结构简单、安装方便、成本低廉的特点，能够配合安装在旋转机械上的高可靠、高精度的传感器使用，可以灵敏地监测机械设备的异常振动，是一种旋转设备的监测和保护装置，且其运行稳定可靠、灵敏度高、响应速度快、测量精度高，并且由于采用了数字信号的传输、处理，因此具有较强的抗干扰能力，还能够根据不同的需要进行参数设置，能够满足不同用户的特定需求，可广泛应用于汽轮机、压缩机、电动机、泵、风扇、鼓风机、离心机和发电机等的旋转机械上。

图1是本实用新型的电路结构示意图；图2是本实用新型的面板布局示意图。
具体实施方式
为了更好的解释本实用新型，以便更好的理解，
以下结合附图通过具体实施方式
对本实用新型作详细描述。参见图1和图2，本实用新型提供了一种智能数字型振动变送保护表，包括电源转换电路、模拟信号前端预处理电路、A/D转换电路、CPU电路、模拟量电流输出电路、通讯电路、D/A转换电路、报警输出电路、继电器电路和原始信号缓冲输出电路。所述电源转换电路连接在供电电源的输出端，并将供电电源输出的电压或电流转换为所述智能数字型振动变送保护表的其他各电路所需的电压或电流并为其供电。所述电源转换电路优选为支持冗余MVDC双电源输入的电源转换电路，本实用新型的智能数字型振动变送保护表可以采用冗余的MVDC双电源供电，以便为其提供连续不间断的供电，保证其运行的连续性，例如可以采用电源接口 2连接所述冗余的MVDC双电源，当其中的一个电源失效时另外一个电源可以继续为该保护表供电，提高了其运行的可靠性。所述模拟信号前端预处理电路的输入端设有用于连接传感器的原始信号输入端子7，该原始信号输入端子与用于测量旋转机械振动信号的传感器的输出端相连，所述传感器可以是能够输出振动加速度信号的加速度输出型传感器，也可以是能够输出振动速度和振动位移信号的速度和位移输出型传感器，还可以是其他能够实现对所述旋转机械的振动信号进行实时监测的其他传感器。所述模拟信号前端预处理电路的输出端与所述A/D转换电路的输入端相连，所述 A/D转换电路的输出端与所述CPU电路连接，所述模拟信号前端预处理电路优选为包括依次设置的抗干扰和滤波处理模块、放大和整形处理模块，进入所述模拟信号前端预处理电路的原始振动信号首先进行抗干扰和滤波处理，然后进行放大和整形处理，经所述模拟信号前端预处理电路处理后的模拟信号再由该A/D转换电路转换为适于进一步由CPU电路进行处理的数字信号，并经所述A/D转换电路的输出端输出至与之相连的所述CPU电路，所述 A/D转换电路优选为采用高精度的A/D转换芯片进行模数转换以保证输入所述CPU电路的数字信号与所述传感器所采集的信号具有足够高的匹配度。所述CPU电路可处理并输出多种信号，如经所述模拟量电流输出电路输出模拟量电流，经所述通讯电路输出通信信号，经所述报警输出电路输出报警信号，经所述继电器电路输出继电器报警信号等。所述模拟量电流输出电路的输入端与所述CPU电路的电流输出端相连，由于所述 CPU电路处理后的信号为数字信号，因此，所述模拟量电路输出电路的输入端与所述CPU电路的电流输出端之间还设有所述D/A转换电路，即所述模拟量电路输出电路通过所述D/A 转换电路与所述CPU电路连接，以将来自CPU电路的数字信号转换为相应的与所述传感器采集的信号相对应的模拟量信号并输出。所述模拟量电路输出电路优选为设有冗余的4 20mA有源输出端，以实现模拟量电流的连续输出，以提供经过处理的能够反应被监测的旋转机械的实时振动状态的实时振动信号，所述冗余的4 20mA有源输出端可以为两个独立的有源电流输出端子1，当其中一个输出端子失效时可以使用另一个输出端子，以提高运行的可靠性。所述通讯电路与所述CPU电路相连，二者之间优选为双向通信连接，所述通讯电路的通讯接口 6可以作为所述智能数字型振动变送保护表与外界的通讯连接接口。通过该通讯接口，所述通讯电路可以通过RS485与上位机通讯，多个所述智能数字型振动变送保护表之间可以相互通讯连接，若干个所述智能数字型振动变送保护表还可以通过Modbus RTU协议组成一个网络。上位机可以通过配置软件来实现对所述智能数字型振动变送保护表的组态设置，也可以实时读取其状态(包括报警状态和振动状态)，例如可以采用全数字
5现场组态编程或默认出厂缺省组态配置。优选为所述智能数字型振动变送保护表还包括存储有用于标识其身份的ID信息的ID信息存储模块，若干个所述智能数字型振动变送保护表通过其各自的通信接口按照 Modbus RTU协议互相连接组成网络时，其各自的身份通过各自的ID信息存储模块中的ID 信息进行标识。所述报警输出电路与所述CPU电路连接，用于输出所述CPU电路处理后生成的报警信号。所述报警输出电路优选为包括LED状态显示3，用于显示监测状态，如被监测系统的OK状态显示、系统报警状态显示及系统通讯状态显示等。所述智能数字型振动变送保护表优选为还包括用于对其进行报警设置的控制键盘4，所述控制键盘通过键盘控制电路与所述CPU电路连接，所述控制键盘包括系统复位按键、“ + ”按键和“_”按键，所述控制键盘上的各个所述按键配合所述的LED状态显示可以实现报警值的设置和其他报警设置，相应的报警设置还可以通过与所述通讯电路的通信接口连接的上位机进行设置，通过上位机进行设置时，所述上位机需配备相应的软件。所述智能数字型振动变送保护表还可以设有报警复位电路、报警旁路电路和报警倍增电路，并分别与所述CPU电路或所述报警输出电路相连，并可以实现现场或遥控报警复位/旁路/倍增功能。所述继电器电路与所述CPU电路连接，所述继电器电路可以在所述CPU电路的驱动下工作，如可以根据所述报警信号中的报警状态信息进行报警。所述继电器电路可以设有两级继电器报警输出。上述任一项技术方案中，所述传感器可以为输出振动加速度信号的加速度输出型传感器，或者，输出振动速度和振动位移信号的速度和位移输出型传感器，以便实现对被监测的旋转机械的不同振动信号的监测，满足多种应用需要。所述原始信号缓冲输出电路的输入端与所述传感器的输出端相连，可以将所述原始振动信号按照原始状态不经任何处理的输出，这些输出既可以作为记录用，也可以供其他监控仪器使用，由于经其输出的所述原始振动信号直接来自所述传感器，且未经任何处理，因此有助于保持所述传感器所采集的原始振动信号的真实性，避免信息丢失。在本实用新型的一个实施例中，所述智能数字型振动变送保护表还设有面板，所述原始信号输入端子、有源电流输出端子、LED状态显示、原始信号缓冲输出电路的原始信号缓冲输出端子、通讯电路的通信接口、冗余MVDC双电源的电源接口、系统复位按键、“ + ” 按键和“_”按键分别设于所述面板上。传感器采集的原始振动信号通过所述原始信号输入端子被接入，由所述模拟信号前端预处理电路进行抗干扰、滤波、放大和整形处理后，再由所述高精度的A/D芯片进行模数转换，生成的数字信号输入所述CPU电路中进行处理，当发现经过处理的相应信号的值超过预先设定的所述报警值时，则输出相应的报警信号和继电器报警信号，并输出相应的状态指示，在驱动所述继电器电路工作以及时采取措施的同时向本地作业管理人员指示报警状态，同时还经过所述模拟量电流输出电路输出相应电流值的模拟量电流。本实用新型结构简单、运行稳定可靠、灵敏度高、响应速度快、测量精度高、抗干扰能力强、安装方便、成本低廉，且能够根据不同的需要进行参数设置，可广泛应用于汽轮机、 压缩机、电动机、泵、风扇、鼓风机、离心机和发电机等的旋转机械上。
权利要求1.一种智能数字型振动变送保护表，其特征在于包括模拟信号前端预处理电路、A/D 转换电路、CPU电路、模拟量电流输出电路、通讯电路、D/A转换电路、报警输出电路、继电器电路、原始信号缓冲输出电路以及将电源电压或电流转换为上述各电路各自所需电压或电流的电源转换电路，所述通讯电路、报警输出电路和继电器电路分别与所述CPU电路相连， 所述模拟信号前端预处理电路和模拟量电流输出电路分别通过所述A/D转换电路和D/A转换电路与所述CPU电路连接，所述模拟信号前端预处理电路的输入端设有用于连接传感器的原始信号输入端子，所述原始信号输入端子还与所述原始信号缓冲输出电路的输入端相连。
2.根据权利要求1所述的智能数字型振动变送保护表，其特征在于所述电源转换电路为支持冗余MVDC双电源输入的电源转换电路。
3.根据权利要求2所述的智能数字型振动变送保护表，其特征在于所述模拟量电流输出电路设有冗余的4 20mA有源输出端。
4.根据权利要求3所述的智能数字型振动变送保护表，其特征在于所述冗余的4 20mA有源输出端为两个独立的有源电流输出端子。
5.根据权利要求4所述的智能数字型振动变送保护表，其特征在于所述通讯电路的通讯接口通过RS485与上位机或其他的所述智能数字型振动变送保护表的相应接口连接并组网通讯。
6.根据权利要求5所述的智能数字型振动变送保护表，其特征在于还包括存储有用于标识所述智能数字型振动变送保护表的ID信息的ID信息存储模块，所述ID信息存储模块与所述CPU电路连接或设于所述CPU电路中，若干个所述智能数字型振动变送保护表通过其各自的通信接口按照Modbus RTU协议互相连接组成网络时其各自的身份通过各自的ID 信息存储模块中的ID信息进行标识。
7.根据权利要求6所述的智能数字型振动变送保护表，其特征在于所述报警输出电路设有用于显示相应状态的LED状态显示灯。
8.根据权利要求7所述的智能数字型振动变送保护表，其特征在于还包括控制键盘和键盘控制电路，所述控制键盘通过所述键盘控制电路与所述CPU电路连接，所述控制键盘包括系统复位按键、“ + ”按键和“_”按键。
9.根据权利要求8所述的智能数字型振动变送保护表，其特征在于其还设有面板，所述原始信号输入端子、有源电流输出端子、LED状态显示、原始信号缓冲输出电路的原始信号缓冲输出端子、通讯电路的通信接口、冗余MVDC双电源的电源接口、系统复位按键、“ + ” 按键和“_”按键均设于所述面板上。
10.根据权利要求1-9中任一项权利要求所述的智能数字型振动变送保护表，其特征在于所述传感器为输出振动加速度信号的加速度输出型传感器，或者，输出振动速度和振动位移信号的速度和位移输出型传感器。
专利摘要本实用新型涉及一种智能数字型振动变送保护表，包括电源转换电路、CPU电路、分别与所述CPU电路相连的通讯电路、报警输出电路和继电器电路、分别通过模数/数模转换电路与CPU电路连接的模拟信号前端预处理电路和模拟量电流输出电路，所述模拟信号前端预处理电路的输入端设有用于连接传感器的原始信号输入端子，所述原始信号输入端子还连接有原始信号缓冲输出电路。本实用新型结构简单、安装方便、成本低廉、运行稳定可靠、灵敏度高、响应速度快、测量精度高、抗干扰能力强，还能够根据不同的需要进行参数设置，能够满足不同用户的特定需求，可广泛应用于汽轮机、压缩机、电动机、泵、风扇、鼓风机、离心机和发电机等的旋转机械上。
文档编号G01H1/00GK202182764SQ20112027996
公开日2012年4月4日 申请日期2011年8月3日 优先权日2011年8月3日
发明者李宣梓 申请人:北京派利斯科技有限公司