[发明专利]一种实现非接触式系统扭矩保护的装置及方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种扭矩保护的装置及方法，特别涉及一种三相异步电机拖动电动执行机构控制系统的非接触式系统扭矩保护的装置及方法。

背景技术

目前电动执行机构和阀门电动装置在现场运行过程中，控制阀门等现场设备进行旋转式运动，系统根据外部负载的需求动态调节系统的扭矩输出。按行业要求，电动执行机构和阀门电动装置在实际工作过程中，系统必须能够实时检测系统扭矩输出。一旦发现当前扭矩值大于系统预设保护扭矩值，系统立刻停止运行。

随着行业对控制系统的要求的不断提高，控制系统设计强调了对扭矩保护准确性与稳定性的要求。传统执行机构将机械式连杆和压力传感器作为系统输出扭矩的感知元件，此方法在实际应用中会碰到批量生产困难、安装工艺复杂、现场运用时响应速度慢、一致性不高等问题。因此，无法满足行业对控制系统扭矩保护准确性与稳定性的要求。

发明内容

针对上述问题，本发明的主要目的在于提供一种三相异步电机拖动电动执行机构控制系统的非接触式系统扭矩保护的装置及方法。

本发明是通过下述技术方案来解决上述技术问题的：一种实现非接触式系统扭矩保护的装置，所述装置包括主控制系统、扭矩处理系统和电机运行参数检测装置，所述主控制系统包括高性能处理器、显示驱动电路、显示器、外围电路I，所述高性能处理器连接有显示驱动电路和外围电路I，所述显示驱动电路上连接有显示器；所述扭矩处理系统包括微处理器、电机信号采集接口电路和外围电路II，所述外围电路II和电机信号采集接口电路均连接在所述微处理器上、所述电机信号采集接口电路上连接着所述电机运行参数检测装置，所述主控制系统和扭矩处理系统通过同一套外部电源供电，所述电机运行参数检测装置包括电压检测电路、电流检测电路、电压过零检测电路、电流过零检测电路和电机速度检测电路。

所述主控制系统与扭矩处理系统之间为串行通讯方式或者并行通讯方式。

一种利用上述的装置实现非接触式系统扭矩保护的方法，所述方法包括如下步骤：

(1).主控制系统完成整个装置的电动执行机构和阀门电动装置控制系统的控制信息处理和显示，同时主控制系统通过串行或者并行通讯方式协调与扭矩处理系统之间的工作，完成对扭矩处理系统的参数配置、运行控制和扭矩值传输；

(2).扭矩处理系统实时检测电机的电流信号、电压信号、功率因素和速度信号，并将其转化成可处理的内部数字量，最终计算出三相异步电机当前输出的扭矩；

(3).扭矩处理系统通过串行或者并行通讯，实时响应主控制系统的命令，反馈当前电机输出的扭矩。

在本发明的具体实施例子中，所述主控制系统负责整个系统的主控制任务、信息处理任务，以及显示任务，主控制系统通过串行或者并行通讯的方式向扭矩处理系统发送查询当前的扭矩的命令。

在本发明的具体实施例子中，所述扭矩处理系统通过板载的微控制器的端口采集电机运行参数检测装置输出的电压信号、电流信号、速度信号、电压信号过零点和电流信号过零点，同时与主控制系统通过串行或者并行通讯协调工作。

在本发明的具体实施例子中，所述电机运行参数检测装置实时的检测电动执行机构和阀门电动装置控制系统在运行过程中，三相异步电动机的电压信号、电流信号、速度信号、电压信号过零点、电流信号过零点，并将这些信号调理和变送后传输至扭矩处理系统。

在本发明的具体实施例子中，所述电压检测电路利用电压传感器实时检测电机的电压信号，并且将信号调理和变送至扭矩处理系统；

所述电流检测电路利用电流传感器实时检测电机的电流信号，并且将信号调理和变送至扭矩处理系统；

所述电压过零检测电路利用过零检测电路实时检测电压传感器信号的过零点，并将过零点信号传输至扭矩处理系统；

所述电流过零检测电路利用过零检测电路实时检测电流传感器信号的过零点，并将过零点信号传输至扭矩处理系统；

所述电机速度检测电路利用电动电动执行机构和阀门电动装置控制系统自带的阀门位置传感器，根据阀门位置传感器输出的位置信号变化与三相异步电机旋转速度的比例关系，将不断变化的阀位信号经过调理后传输至扭矩处理系统作为速度信号。