[实用新型]旋转机械的键相信号自适应处理系统

说明书

【技术领域】

本实用新型涉及旋转机械的键相测量领域，特别涉及一种汽轮发电机组键相信号处理系统。

【背景技术】

汽轮发电机组是火电厂最主要的设备之一，是将蒸汽的能量转换成为机械功的旋转式动力机械，是现代火力发电和核动力工业中所普遍采用的发动机。

随着现代工业和科学技术的发展，旋转机械正朝着大型化、高速化、连续化、集中化、自动化方向发展，旋转机械长期处于高速运行状态(一般为每分钟3000转以上甚至高达10000转)，由于各种随机因素的影响，难免会出现一些机械故障，而旋转机械的任何一个小小的故障，都可能引起连锁反应，往往造成巨大经济损失甚至灾难性后果。

请参阅图1所示，为了提高汽轮发电机组的运行安全性，需要对其振动信息进行在线监测，不仅监测不同方位的振动信息，还要监测其键相信息。键相信号是一个特殊的振动信号，它是在旋转机械的转轴上开一个键槽2，安装一个振动信号传感器1，转轴每次运转到键槽位置时都会输出一个脉冲，该脉冲信号即为键相信号，该信号准确地反映了旋转机械的运行周期和转速信息，以此信号为基础可以实现同步倍频采样，更精确地分析旋转机械的振动信息，因此，键相信号是一个十分重要的信号，是整个在线监测的基础信号，直接影响在线监测的信息准确性。

键相信号在运行过程中会受各种因素的影响，比如键槽的深度、键槽的形状、振动传感器的安装位置、转轴光洁度、转轴上的振动量、传感器的本身干扰信号等，如何消除这些因素对键相信息提取的影响是键相信号处理的关键。

目前的各类键相处理方式不能完全消除这些影响，比如没有完全考虑基线漂移的影响、振动噪音的影响等，有些键相信号处理电路还需要手工调节，这些就造成了键相处理电路不能完全适应各类现场情况及不同的转速。本发明在硬件上引入一些创新技术，消除信号基线变化的影响，再利用软件上信号处理技术获取键相特征，实现自适应键相信息获取，提高了对现场变化的适应性。

【实用新型内容】

本实用新型的目的在于提出了一种旋转机械的键相信号自适应处理系统，能够可靠地提取旋转机械的振动键相信号，消除不同键槽及传感器的差异带来的不确定性干扰。

为了实现上述目的，本实用新型采用如下技术方案：

一种旋转机械的键相信号自适应处理系统，包括隔直电容、第一级运算放大器、基线恢复器、A/D采样电路和迟滞电压比较电路；所述隔直电容连接第一级运算放大器；第一级运算放大器的输出连接基线恢复器的输入；基线恢复器的输出连接A/D采样电路的输入和迟滞电压比较电路的输入。

本实用新型进一步的改进在于：所述旋转机械的键相信号自适应处理系统还包括处理器和D/A转换模块；所述处理器连接A/D采样电路和D/A转换模块；所述D/A转换模块连接所述迟滞电压比较电路。

本实用新型进一步的改进在于：所述旋转机械的键相信号自适应处理系统还包括上位机，所述上位机连接所述处理器。

本实用新型进一步的改进在于：所述基线恢复器为自适应基线恢复器。

本实用新型进一步的改进在于：所述第一级运算放大器的型号为LT1990。

相对于现有技术，本实用新型具有以下优点：

1、使用高共模电压运放LT1990对输入信号进行第一级处理，消除现场不同传感器之间的共模电压干扰，可以承受-39V至+46V的共模电压，满足现场的需求，同时也避开了使用模拟光耦方案带来的成本及延时问题；

2、键相信号处理使用交流耦合方式，消除键相信号中直流分量带来的影响，即消除振动传感器的安装位置对信号的影响，同时使得输入信号和处理电路实现信号隔离，进一步提高信号处理的可靠性和适应性；

3、使用自适应基线恢复技术，消除交流耦合时带来的基线漂移问题，提高键相脉冲检测的准确度，使电路可以自动适应不同的转速及键槽深度；

4、使用D/A转换模块控制键相信息提取的比较电压，结合程序实现自适应键相信号提取，并且可以通过软件设置键相脉冲的比较阈值或自适应阈值。

【附图说明】

图1是键相信号提取示意图；

图2是本实用新型的结构框图；

图3是键相信号处理前波形示意图；

图4是键相信号处理后波形示意图；

图5是键相信号处理电路图；

图6是自适应阈值处理流程。

【具体实施方式】

以下结合附图和实用新型给出的具体实施例对本实用新型作进一步详细说明。