汽轮机监测系统静态位移传感器校准装置

摘要

本发明汽轮机监测系统静态位移传感器校准装置，包括位移滑台以及设置在移动滑台上且能够沿其直线移动的滑块，移动滑台上与滑块直线移动方向平行的一侧设置有标尺光栅，标尺光栅的光栅尺读头安装在与标尺光栅安装位置同侧的滑块上，光栅尺读头的输出端与控制器的输入端相连，控制器与计算机相连；位移滑台包括位移滑台基座和位移滑台顶板，位移滑台顶板的内侧设置有铬锰合金圆盘，工作状态时，被检传感器安装在滑块上，且被检传感器与数字多用表和传感器电源相连。本发明可以同时满足TSI系统电涡流传感器和LVDT传感器的校准要求，同时提高了静态位移传感器校准精度，拓展了位移测量范围，其位移自动测量功能使得工作效率大幅提高。

说明书

技术领域

本发明涉及一种汽轮机监测系统静态位移传感器校准装置，用于发电企业TSI(汽轮机监测仪表)系统静态位移传感器的检定和校准。

背景技术

TSI系统静态位移传感器主要包括轴位移传感器、胀差传感器和缸体绝对膨胀传感器，前两者属于电涡流式传感器，该类型传感器测量范围通常在30mm以内，后者为LVDT(线性差动变压器)传感器，其测量范围一般为(50-200)mm。

针对TSI系统静态位移传感器的校准，目前多采用千分表配合相应夹具，该方法为接触式位移测量，一般会引入较大误差；对于量程较大的电涡流传感器，千分表亦不能满足测量要求；同时现有校准装置多为开环手动操作，工作效率低下。

发明内容

本发明提供了一种汽轮机监测系统静态位移传感器校准装置，可以同时满足TSI系统电涡流传感器和LVDT传感器的校准要求，该装置提高了静态位移传感器校准精度，拓展了位移测量范围，其位移自动测量功能使得工作效率大幅提高。

本发明采用如下技术方案来实现的：

汽轮机监测系统静态位移传感器校准装置，包括位移滑台以及设置在移动滑台上且能够沿其直线移动的滑块，移动滑台上与滑块直线移动方向平行的一侧设置有标尺光栅，标尺光栅的光栅尺读头安装在与标尺光栅安装位置同侧的滑块上，光栅尺读头的输出端与控制器的输入端相连，控制器与计算机相连；

位移滑台包括位移滑台基座和位移滑台顶板，位移滑台顶板的内侧设置有铬锰合金圆盘，工作状态时，被检传感器安装在滑块上，且被检传感器与数字多用表和传感器电源相连。

本发明进一步的改进在于，位移滑台还包括平行设置在移动滑台基座与移动滑台顶板之间的两个直线导轨，滑块设置在两个直线导轨上，且能够沿两个直线导轨直线移动，标尺光栅固定在位移滑台基座上。

本发明进一步的改进在于，位移滑台还包括与移动滑台基座活动连接且与两个直线导轨平行设置的丝杠，丝杠的伸出端与滑块活动连接，能够带动滑块沿两个直线导轨直线移动。

本发明进一步的改进在于，丝杠通过步进电机驱动，步进电机通过控制器控制。

本发明进一步的改进在于，铬锰合金圆盘以螺纹方式固定在位移滑台顶板上。

本发明进一步的改进在于，铬锰合金圆盘直径为被检传感器探头直径的5倍以上。

本发明进一步的改进在于，当被检传感器为LVDT传感器时，LVDT传感器采用螺钉固定方式固定在滑块上。

本发明进一步的改进在于，当被检传感器为电涡流传感器时，其通过电涡流传感器夹具固定在滑块上，电涡流传感器夹具的中心开设有V型槽结构，电涡流传感器设置在V型槽结构上，并通过穿过电涡流传感器夹具的紧锁螺钉实现对电涡流传感器的紧固。

本发明至少具有如下有益的技术效果：

本发明在整体结构设计上，可满足TSI系统不同类型位移传感器的安装和校准，具有适用面广、量程范围大、测量精度高和位移自动测量等优势，其中位移的自动测量实现了装置的闭环控制，极大的提高了工作效率。同时，该装置既可实现传感器的实验室检定，也可实现传感器至DCS(或二次仪表)回路整体检测，从而保证了传感器和传感器整体测量回路的测量准确性，保障了机组的安全经济运行。该装置在电厂以及社会检测机构有很大的推广价值。

附图说明

图1为LVDT传感器校准系统图。

图2为校准系统俯视图。

图3为校准系统局部侧视图。

图4为传感器夹具结构示意图。

附图标记说明：

1、位移滑台顶板，2、直线导轨，3、滑块，4、丝杆，5、步进电机，6、控制器，7、计算机，8、光栅尺读头，9、标尺光栅，10、LVDT传感器，11、位移滑台基座，12、铬锰合金圆盘，13、电涡流传感器夹具，14、电涡流传感器，1301、锁紧螺钉，1302、螺钉。

具体实施方式

以下结合附图附本发明做出进一步的说明。

当被检为LVDT传感器时，校准系统如图1所示：

图1中各个部件及其功能如下，其中数字多用表用于传感器输出电压的测量，供电电源根据传感器说明书要求而定，当输入需要供给交流电压时，选择函数信号发生器；当输入需要供给直流时，选择直流稳压电源。

1、位移滑台顶板，给传感器测头提供测量基准端面；

2、直线导轨，位移导向，同时增强滑台负载承重能力；

3、滑块，用于固定传感器，下端面与导轨活动部件连接，产生位移；

4、丝杆，将回转运动转化为直线运动，用于位移的给进，带动滑块产生位移；

5、步进电机，用于驱动丝杆产生回转运动；

6、控制器，驱动控制步进电机，同时接收光栅尺输出信号；

7、计算机，与控制器通讯，实现对位移的闭环控制；

8、光栅尺读头，活动部件，固定在位移滑台的滑块上；

9、标尺光栅，固定部件，固定在位移滑台基座上；

10、LVDT传感器，为被检传感器；

11、位移滑台基座。

LVDT传感器测量方法如下：

将LVDT传感器通过螺钉固定在滑块上，LVDT传感器输出接数字多用表，并由直流稳压电源或者函数信号发生器提供激励。LVDT传感器顶杆与位移滑台顶板接触，使得传感器输出处于线性中点位置，通过观测数字多用表示值调整间隙。在计算机专用软件上设定位移量，该指令以USB接口方式通过控制器驱动步进电机，从而带动滑块移动到设定位移量，LVDT传感器输出与位移量成比例关系的电信号(LVDT传感器是一种线性差动变压器，其基于电磁感应原理，将机械位移转换成电量输出)，具体校准项目和技术指标依据JJG 644-2003振动位移传感器检定规程。

当被校传感器为轴位移和胀差传感器时，其均为电涡流式传感器，校准系统如图2(俯视)所示，图3(侧视)为传感器安装局部示意。

装置主体部分不变，在顶板位置加装铬锰合金圆盘，铬锰合金圆盘以螺纹方式固定在位移滑台顶板上，铬锰合金圆盘直径为被检传感器探头直径的5倍以上。

12、铬锰合金圆盘(模拟转轴面，与探头产生涡流效应，材质为42CrMn)

13、电涡流传感器夹具(安装固定传感器)

14、电涡流传感器，供电方式为直流电压；

电涡流传感器夹具如图4所示，该图为切面图。1301为锁紧螺钉，夹具通过螺钉1302固定在滑块上。

电涡流传感器测量方法如下：

将电涡流传感器安装在滑块上，并通过电涡流传感器安装夹具固定在滑块上，传感器输出接数字多用表，并由直流稳压电源供电。调整电涡流传感器与铬锰合金圆盘的间隙，使得传感器输出处于线性中点位置，通过观测数字多用表示值调整间隙。在计算机专用软件上设定位移量，该指令可通过控制器驱动步进电机，从而带动滑块移动到设定位移量，电涡流传感器和铬锰合金圆盘间隙发生改变，根据涡流效应，传感器输出与位移量成比例关系的电压信号，具体校准项目和技术指标依据JJG 644-2003振动位移传感器检定规程。

结合图1、图2，本发明主要完成静态位移传感器校准装置后的所有设计，其实施方式如下为：

1位移测量部分设计

以光栅测长仪作为位移测量标准，光栅测长仪由光栅尺读头和标尺光栅两部分组成，其具有非接触式测量、安装维护方便、精度高、行程长、高抗污染能力、可在水，油，铁屑中工作、安装简易、安装允许误差大、价格便宜等优点。其测量范围和精度完全满足TSI系统静态位移传感器的校准。其中，标尺光栅与位移滑台基座固定，可移动的光栅读头与滑块固定，滑块与光栅尺读头刚性连接保证其对滑块的位移精确测量。

2电涡流传感器夹具的设计

对于LVDT传感器，均采用螺钉固定方式，滑块上预留了常见LVDT传感器对应尺寸的螺纹孔。

对于电涡流传感器，采用图3的安装方法，传感器夹具采用V型槽结构，翼形螺钉手动锁紧，可适应各种直径传感器的固定。夹具通过两个螺钉固定在滑块上。

3位移驱动和控制部分的设计

位移驱动部分采用丝杆导轨模组(滚珠丝杆和双直线导轨)，并用步进电机驱动丝杆做回转运动，步进电机由控制器控制其步进和速度等参数，控制器与计算机通过USB接口通讯，通过专用软件实现计算机对位移滑台的闭环控制。