[發明專利]一種便攜式汽輪機動態轉速測量裝置及方法

有效

• 申請號: 201010617003.1
• 申請日: 2010-12-31
• 公開（公告）號: CN102141574A
• 公開（公告）日: 2011-08-03
• 發明（設計）人: 戴義平;王江峰;高林;趙攀;孫志新;張良祖
• 申請（專利權）人: 西安交通大學
• 主分類號: G01P3/481
• 分類號: G01P3/481
• 代理公司: 西安通大專利代理有限責任公司 61200
• 代理人: 汪人和

技術領域

本發明屬于動力工程領域，涉及一種便攜式汽輪機動態轉速測量裝置及方法。

背景技術

目前常用的轉速測量方法均是通過定時計數的方式確定給定時間內轉速脈沖信號的數量，轉換為機組轉速，實際上得到的是轉速平均值。機組甩負荷試驗和參數辨識時的過渡過程時間只有幾秒鐘，要求詳細記錄機組的動態轉速，包括死區的大小和飛升速率，不能使用平均值測量，現有的測量方式難以滿足動態轉速測量的要求。另外，現有的測量技術對于要么針對高頻信號，要么針對低頻信號，適用范圍小，通用性較差，對于電網瞬態頻率和水輪機的動態轉速測量難以實現，而這些正是智能電網建設中急需的測試設備。

汽輪機和水輪機調節系統是保護汽輪發電機組安全穩定運行的重要保障，評價機組調節系統性能好壞的重要指標之一是機組甩負荷后的動態超速。獲得準確可靠的汽輪機和水輪機組甩負荷的動態超速指標，是通過甩負荷試驗確定各臺機組調節系統實際的動態響應特性，從而確定機組的甩負荷動態超速指標。目前機組驗收規程規定，所有新投產的機組在驗收時必須進行甩負荷試驗。另外，智能電網建設中的電網瞬態頻率測量也急需相關測試設備。因此，為了滿足汽輪機和水輪機甩負荷后調節系統動態轉速測量以及電網瞬態頻率測量的要求，開發一套新的便攜式動態轉速和頻率測量裝置是非常必要的，為實現機組參數辨識和評價是汽輪和水輪發電機組參與電網一次調頻的能力和調節系統的性能提供重要原始數據，同時為智能電網建設提供必要的測試手段，具有重要的工程應用價值。

發明內容

本發明提供了一種便攜式汽輪機動態轉速測量裝置及方法，其可以實現電網瞬態頻率和水輪機的動態轉速測量，且使用范圍廣泛，通用性較好。

本發明采取的技術方案是：一種便攜式汽輪機動態轉速測量裝置，包括與汽輪機組相連的轉速脈沖信號測量電路和頻率信號測量電路，所述轉速脈沖信號測量電路包括與信號輸入端相連的第一放大隔離保護單元，該第一放大隔離保護單元的輸出端的一支連接有第一單片機，另一支連接有頻壓轉換單元，所述第一單片機通過并行接口與計算機相連，且該第一單片機的輸入端連接有按鍵和測量范圍開關，所述第一單片機的輸出端連接有轉速LED顯示數碼管；所述頻壓轉換單元的輸出端連接有高通濾波器，所述高通濾波器的輸出端為轉速的電壓輸出；所述頻率信號測量電路包括有與頻率輸入端相連的第二放大隔離保護單元，該第二放大隔離保護單元的輸出端連接有第二單片機，該第二單片機的輸出端分別連接有A/D轉換器和頻率LED顯示數碼管，所述A/D轉換器的輸出端為頻率的輸出電壓。

作為本發明的優選實施例，所述高頻濾波器的輸入端連接有截止頻率開關；

作為本發明的優選實施例，所述第一單片機為CPU?8031芯片；

作為本發明的優選實施例，所述第二單片機為C8051F020芯片。

根據上述便攜式汽輪機動態轉速測量裝置，本發明還提供了一種便攜式汽輪機動態轉速測量方法，包括以下步驟：

步驟1)啟動，通過按鍵或計算機并行接口進行參數設置，所述參數包括輸入信號的分頻系數、每轉的脈沖數以及預定周期；

步驟2)當第一單片機接收到來自計算機的啟動命令后，將定時器清零，之后在第一單片機檢測到第一個轉速脈沖上升沿時，向計算機發出傳送數據信號的請求，計算機接收到該請求后，向第一單片機發出讀數命令，第一單片機接收到該命令后，啟動計數器開始計數，同時，開始傳送數據，即轉速脈沖信號從轉速信號輸入端子輸入后，經第一放大隔離保護單元處理后，進入第一單片機，第一單片機對接收到的轉速數據進行處理后，通過并行接口向計算機傳送汽輪機的動態轉速數據，同時在轉速LED顯示數碼管上顯示，與此同時，所述汽輪機的轉速信號同時被傳送至頻壓轉換單元，將頻率信號轉換為電壓信號，最后輸出；

步驟3)在預定周期截止后，當第一單片機接收到第一個轉速脈沖信號并傳送給計算機，計算機接收到該脈沖信號后，向第一單片機發送停止向計算機發送數據傳送信號的請求，第一單片機接收到該請求后，結束。

作為本發明的優選實施例，在所述預定周期截止后，根據下列公式計算轉速：其中，n₁為轉速脈沖個數，n₂為時鐘脈沖個數，K為每轉的脈沖個數，F為分頻系數；

作為本發明的優選實施例，在第一單片機向計算機傳送數據的同時，頻率信號從頻率輸入端子輸入，經過第二放大隔離保護單元處理后，進入第二單片機，第二單片機對頻率信號進行處理后，在頻率LED顯示數碼管上顯示，同時送入D/A轉換器中轉換為模擬信號，最終從頻率的電壓輸出端子輸出。