专利名称：一种汽轮机转速测量装置及测量方法
技术领域：
本发明涉及一种工业控制领域发电厂汽轮机转速测量装置和测量方法。
背景技术：
汽轮发电机是电力行业的关键设备，一旦发生故障，造成的损失非常严重。汽轮机转速是汽轮机安全运行的最重要的参数之一。转速测量的精度，稳定性，以及测量速度都极为重要。尤其随着机组容量的增大，自动化程度的提高，对机组转速测量的要求也越来越高。工业现场环境复杂，配套的传感器种类繁多，各种干扰也较为严重，传统的转速传感器信号调理模块，在抑制干扰及传感器的适应型上存在一些不足，导致某些工况下转速信号质量较差影响测量。传统的测量方法保证测量精度意味着测量脉冲数增加，为了避免脉冲不均勻影响转速测量的稳定性意味着必须测量的脉冲数为测速齿轮齿数的整倍数。这都意味着传统的测量方法都需要耗费较长的测量时间。而对于汽机的超速保护而言，测量保护时间越短越好。传统的测频法，测周期法，测频测周期结合法及等精度测频法，转速测量的精度和稳定性可以做的较高，而无法在保证精度和稳定性的前提下，大幅的提高转速测量时间。
发明内容
本发明的目的是为了解决现有技术中存在的缺陷，提供一种能有效提高转速测量速度、同时保证测量精度和稳定性的测量装置和测量方法。为了达到上述目的，本发明提供了一种汽轮机转速测量装置，汽轮机转速测量装置包括转速传感器信号调理�？�、控制模块、超速保护输出�？楹屯ㄑ督涌谀？椋凰銎只俨饬孔爸猛ü俅衅餍藕诺骼砟？橛胱俅衅飨嗔凰鲎俅衅餍藕诺骼砟？橛隒PLD (复杂可编程逻辑器件)转速测量�？橄嗔凰鯟PLD转速测量�？橛肟刂颇？橥ü齋PI通讯相连；所述控制模块分别与超速保护输出�？楹屯ㄑ督涌谙嗔�。对本发明的进一步改进在于上述转速传感器信号调理模块包括数字开关、可调电阻、八阶低通滤波器、隔直电路、比较器和缓冲器；所述转速传感器信号调理�？橥ü挚厍腥肟傻鞯缱瑁凰鍪挚匾来瘟影私椎屯瞬ㄆ�、隔直电路、比较器和缓冲电路；所述转速传感器信号调理�？橥ü撼宓缏酚胨鯟PLD转速测量�？橄嗔�。CPLD转速测量�？榘ǘ嗦范懒⒌牟馄德呒缏罚凰霾馄德呒缏方淮聿⑿胁饬�、串行输出。其中测频逻辑电路为三路，三路测量相位上错开120°，每路完成360°测量后，更新转速值；或测频逻辑电路为六路，六路测量相位上错开120°，每路完成720°测量后，更新转速值。本发明还提供了一种汽轮机转速测量装置的测量方法，包括以下步骤
(1)所述转速传感器输出转速信号经转速传感器信号调理�？榈骼沓杀曜悸龀逍藕牛� 送至CPLD转速测量�？椋�(2)CPLD转速测量�？榻獾玫淖偈菥璖PI通讯传送给控制�？椋�
(3)控制�？楦莩俦；な涑瞿？槭涑龆餍藕牛⑼üㄑ督涌诮僦凳涑觥Ｆ渲校街�(1)中转速信号调理模块的调理过程为转速信号经一级八阶低通滤波器滤除高频干扰，然后通过隔直电路去除直流分量，再送入比较器输出脉冲信号，最后通过一级缓冲电路整形后输出至CPLD。比较器的比较门槛电压通过数字电位器分压设定。步骤(2)中CPLD转速测量�？榈淖俨饬抗涛雎龀逍藕沤肴范懒⒌牟馄德呒缏罚凡馄德呒缏芬来窝映�120°启动，每路完成360°测量后，更新转速值。本发明相比现有技术具有以下优点
1、通过转速传感器信号调理模块转换信号后，由CPLD转速测量�？榻胁饬浚俣雀欤也饬烤�、稳定。2、采用具有八阶低通滤波器、一级隔直电路、一级门槛数字可调的比较器、一级缓冲器和一级输入阻抗数字可调电路的高可靠转速传感器信号调理�？椋苁视Ω嘀掷啻衅鳎üひ迪殖∈褂米疃嗟拇抛璐衅骱偷缥辛鞔衅鳎煌卑私椎屯瞬ㄆ鞫愿咂蹈扇诺囊种颇芰芮浚芙扇怕说酶沟祝槐冉掀髅偶骺墒值鹘冢褂酶奖懔榛睿皇淙胱杩故挚傻鳎档土硕源衅骱筒馑俪萋值囊蟠衅骱筒馑俪萋峙浜喜患咽保藕呕岢鱿只洌实钡慕档褪淙胱杩箍梢杂行У囊种苹浯吹挠跋�。3、CPLD转速测量模块采用三路测频逻辑电路进行交错并行测量，测量时间缩短至1/3 传统的测量方式是每转动360更新一个转速，本测量方法为每转动120°即更新一次转速；且测量逻辑完全在一片CPLD内实现，保证了成本的低廉性；三路测量取自同一转速传感器信号调理模块，不增加硬件成本；测量精度和测量时间上更容易平衡=CPLD资源如果充足，如需提高测量精度而不加长测量时间，可增加测量路数，如六路测量，每路测量 720° (二转)后，更新转速值。
图1为本发明汽轮机转速测量装置结构示意图。图2为图1中转速传感器信号调理�？榈牡缏肥疽馔�。图3为图1中CPLD转速测量�？榈牟饬糠椒ㄊ疽馔�。图中，1-转速信号，2-转速传感器信号调理�？椋�3-CPLD转速测量�？楦衾肽？椋� 4-控制模块5-通讯接口，6-超速保护输出�？椋�7-其它设备，21-数字开关，22-可调电阻， 23-八阶低通滤波器，24-隔直电路，25-比较器，26-缓冲器，27-数字电位器，28-脉冲信号。
具体实施例方式下面结合附图对本发明汽轮机转速测量装置及测量方法进行详细说明。图1所示本发明汽轮机转速测量装置，包括转速传感器调理�？�2、CPLD转速测量�？�3、控制�？�4、超速保护输出模块6和通讯接口 5。转速传感器1输出的转速信号经转速传感器调理模块2调理成标准的脉冲信号观后，送至CPLD转速测量�？�3测量，通过高速SPI通讯将测量数据传送给控制�？�4，再根据超速保护输出模块6输出动作信号，同时通过冗余的通讯接口 5将转速值传送给其他设备7使用。参见图2，转速传感器信号调理模2包括数字开关21、可调电阻22、八阶低通滤波器23、隔直电路24、比较器25和缓冲器26。转速传感器信号调理�？�2通过数字开关21 切入可调电阻22，改变�？榈氖淙胱杩�。数字开关21依次连接八阶低通滤波器23、隔直电路24、比较器25和缓冲电路26，缓冲电路沈输出脉冲信号28至CPLD转速测量�？�3。参见图3，CPLD转速测量�？�3包括三路独立的测频逻辑电路，三路测量相位上错开120°，每路完成360°测量后，更新转速值。结合图1、图2和图3，本发明汽轮机转速测量方法为
(1)转速传感器输出转速信号1，输入经转速传感器信号调理模2。转速信号1经过一级八阶低通滤波器23，滤除高频干扰。然后通过隔直电路M，去除直流分量，再送入比较器 25，输出脉冲信号。比较器25的比较门槛通过数字电位器27分压设定。比较器25输出的脉冲再经一级缓冲器沈进行信号整形形成上升下降沿陡峭的脉冲信号观，输出至CPLD转速测量�？�3。(2)脉冲信号观进入3路独立的测频逻辑电路，3路测量依次延迟120°启动。每一路测量360°后置转速测量完毕标志，计算出转速，每隔120°即更新一次转速，每次更新的转速都测量了 360° (—周)。假定测速齿轮数为60个，则第2路测频逻辑电路较1延迟20个齿轮启动，第3路测频逻辑电路较2延迟20个齿轮启动。(3)控制�？�4根据超速保护输出�？�6输出动作信号，并通过冗余的通讯接口 5 将转速值输出至其它设备7使用。
权利要求
1.一种汽轮机转速测量装置，该装置与转速传感器相连，其特征在于所述汽轮机转速测量装置包括转速传感器信号调理�？�、控制�？�、超速保护输出模块和通讯接口�？椋� 所述汽轮机转速测量装置通过转速传感器信号调理模块与转速传感器相连；所述转速传感器信号调理�？橛隒PLD转速测量�？橄嗔凰鯟PLD转速测量�？橛肟刂颇？橥ü齋PI 通讯相连；所述控制�？榉直鹩氤俦；な涑瞿？楹屯ㄑ督涌谙嗔�。
2.根据权利要求1所述的汽轮机转速测量装置，其特征在于所述转速传感器信号调理�？榘ㄊ挚�、可调电阻、八阶低通滤波器、隔直电路、比较器和缓冲器；所述转速传感器信号调理模块通过数字开关切入可调电阻；所述数字开关依次连接八阶低通滤波器、 隔直电路、比较器和缓冲电路；所述转速传感器信号调理模块通过缓冲电路与所述CPLD转速测量�？橄嗔�。
3.根据权利要求1或2所述的汽轮机转速测量装置，其特征在于所述CPLD转速测量�？榘ǘ嗦范懒⒌牟馄德呒缏罚凰霾馄德呒缏方淮聿⑿胁饬�、串行输出。
4.根据权利要求3所述的汽轮机转速测量装置，其特征在于所述测频逻辑电路为三路，三路测量相位上错开120°，每路完成360°测量后，更新转速值。
5.根据权利要求3所述的汽轮机转速测量装置，其特征在于所述测频逻辑电路为六路，六路测量相位上错开120°，每路完成720°测量后，更新转速值。
6.一种应用权利要求1所述的汽轮机转速测量装置的测量方法，其特征在于包括以下步骤(1)所述转速传感器输出转速信号经转速传感器信号调理�？榈骼沓杀曜悸龀逍藕牛� 送至CPLD转速测量�？椋�(2)CPLD转速测量�？榻獾玫淖偈菥璖PI通讯传送给控制�？椋�(3 )控制模块根据超速保护输出�？槭涑龆餍藕牛⑼üㄑ督涌诮僦凳涑�。
7.根据权利要求6所述的测量方法，其特征在于所述步骤(1)中转速信号调理�？榈牡骼砉涛傩藕啪患栋私椎屯瞬ㄆ髀顺咂蹈扇牛缓笸ü糁钡缏啡コ绷鞣至浚偎腿氡冉掀魇涑雎龀逍藕牛詈笸ü患痘撼宓缏氛魏笫涑鲋罜PLD。
8.根据权利要求7所述的测量方法，其特征在于所述比较器的比较门槛通过数字电位器分压设定。
9.根据权利要求6或7所述的测量方法，其特征在于所述步骤(2)中CPLD转速测量模块的转速测量过程为所述脉冲信号进入三路独立的测频逻辑电路，三路测频逻辑电路依次延迟120°启动，每路完成360°测量后，更新转速值。
全文摘要
本发明公开了一种汽轮机转速测量装置及测量方法。该装置包括转速传感器信号调理�？�、控制�？�、超速保护输出�？楹屯ㄑ督涌谀？椋凰銎只俨饬孔爸猛ü俅衅餍藕诺骼砟？橛胱俅衅飨嗔凰鲎俅衅餍藕诺骼砟？橛隒PLD转速测量模块相连；所述CPLD转速测量�？橛肟刂颇？橥ü齋PI通讯相连；所述控制�？榉直鹩氤俦；な涑瞿？楹屯ㄑ督涌谙嗔�。本发明汽轮机转速测量方法测量速度快，且精确、稳定。
文档编号G01P3/481GK102495225SQ20111041622
公开日2012年6月13日 申请日期2011年12月14日 优先权日2011年12月14日
发明者姚美常, 杭哲, 赵国海 申请人:南京科远自动化集团股份有限公司
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