小型径流膨胀机超速保护装置的制作方法

1.本发明涉及膨胀机技术，尤其涉及小型径流膨胀机的超速保护技术。


背景技术：

2.小型径流膨胀机（输出功率不大于4mw的径流膨胀机）采用悬臂式结构安装在减速齿轮箱的输入侧，其转子惯性小，且额定转速高达24000rpm，因此对转子的安全性具有很高的要求。为保护小型径流膨胀机，提供一种安全可靠的小型径流膨胀机的超速保护装置尤为重要。


技术实现要素：

3.本发明所要解决的技术问题在于提供一种小型径流膨胀机超速保护装置，其能准确可靠地检测出小型径流膨胀机的转子是否超速，从而便于采取进一步的行动，以保证小型径流膨胀机的运行安全。
4.本发明实施例的小型径流膨胀机超速保护装置，包括：三组转速传感器，三组转速传感器均用于检测小型径流膨胀机的转子转速；三组转速采集电路，三组转速采集电路的信号输入端分别与三组转速传感器的信号输出端连接，各转速采集电路用于对转速传感器输出的信号进行信号处理，获得转子转速，并将获得的转子转速与预设的转速阈值进行比较，根据比较结果输出不同的电平信号；三组传感器故障检测电路，三组传感器故障检测电路的信号输入端一一对应地分别与三组转速传感器的信号输出端连接，传感器故障检测电路用于检测转速传感器是否发生故障，并根据检测结果输出不同的电平信号；逻辑电路，逻辑电路的第一输入端至第六输入端分别与三组传感器故障检测电路的信号输出端和三组转速采集电路的信号输出端连接，逻辑电路用于在至少两组传感器未被检测出故障、且该至少两组传感器检测到的转速均大于预设的转速阈值时输出报警信号。
5.本发明至少具有以下优点：1、本发明实施例的小型径流膨胀机超速保护装置结合转速传感器的状态信号和转速信号进行综合判断，能够准确地检测出小型径流膨胀机的转子是否超速，降低了误动的可能性；2、本发明实施例设置了三组转速传感器及相应的转速采集电路和传感器故障检测电路，通过冗余设置保证了检测的可靠性；3、响应时间短。从转速传感器采集转速信号到逻辑电路发出超速报警信号，整个响应时间不超过20ms，从而可极大缩短超速工况下小型径流膨胀机的保护动作响应时间，从而降低了转速过度飞升的可能性。
附图说明
6.图1示出了根据本发明实施例的小型径流膨胀机超速保护装置的原理框图。
7.图2示出了根据本发明实施例的转速采集电路的原理框图。
8.图3示出了根据本发明实施例的整形电路的整形原理示意图。
9.图4示出了根据本发明实施例的逻辑电路的电路原理图。
具体实施方式
10.下面结合附图和具体实施例对本发明进行详细说明。
11.图1示出了根据本发明实施例的小型径流膨胀机超速保护装置的原理框图。请参考图1，根据本发明实施例的小型径流膨胀机超速保护装置包括三组转速传感器1、三组转速采集电路2、三组传感器故障检测电路3以及逻辑电路4。
12.三组转速传感器1均用于检测小型径流膨胀机的转子91的转速。
13.三组转速采集电路2的信号输入端分别与三组转速传感器1的信号输出端连接，各转速采集电路2用于对转速传感器1输出的信号进行信号处理，获得转子91的转速，并将获得的转子转速与预设的转速阈值进行比较，根据比较结果输出不同的电平信号。
14.请参考图2。在本实施例中，每组转速采集电路2包括依次相连的整形电路21、计数电路22和微处理器23。整形电路21的信号输入端与对应的转速传感器1的信号输出端连接，用以将转速传感器1输出的模拟电压信号整形为脉冲信号。计数电路22用于对整形电路21输出的脉冲信号进行统计，以获得转子转速。微处理器23用将得到的转子转速与预设的转速阈值进行比较，并根据比较结果输出不同的电平信号。
15.在本实施例中，整形电路21采用了反相施密特触发器，其整形过程如图3所示。图3中的输入信号p1为转速传感器1的原始波形信号，其幅值为电压，当输入信号p1的幅值低于触发下限值l1时，脉冲触发，当输入信号p1的幅值高于触发上限值h1时，脉冲结束，输出信号p2输出一个转速脉冲。重复该过程，则将输入信号p1转换成转速脉冲信号。整形可使传输至计数电路22的波形规整化，成为前后沿较陡的矩形转速脉冲，使计数电路22得以被可靠触发。计数电路22的作用是对转速脉冲进行计数，从而得到转速值大小。
16.在本实施例中，微处理器23采用的是型号为at89c55wd的芯片。微处理器23在转子转速大于预设的转速阈值时输出高电平信号，在转子转速小于等于预设的转速阈值时输出低电平信号。三组转速采集电路2所设置的转速阈值是相等的。
17.进一步地，每组转速采集电路2还包括一显示屏24，微处理器23与显示屏24连接，显示屏24可显示转子91的转速值。
18.三组传感器故障检测电路3的信号输入端一一对应地分别与三组转速传感器1的信号输出端连接，传感器故障检测电路3用于检测转速传感器1是否发生故障，并根据检测结果输出不同的电平信号。
19.在本实施例中，传感器故障检测电路3为窗口比较器。窗口比较器在转速传感器1输出的模拟电压信号大于等于预定的上限电压阈值及小于等于预定的下限电压阈值时（即转速传感器1出现故障时）输出低电平信号，在转速传感器输出的模拟电压信号大于预定的下限电压阈值且小于预定的上限电压阈值时（即转速传感器1工作正常时）输出高电平信号。
20.逻辑电路4的第一输入端至第六输入端分别与三组传感器故障检测电路3的信号输出端和三组转速采集电路2的信号输出端连接，逻辑电路4用于在至少两组传感器1未被检测出故障、且该至少两组传感器1检测到的转速均大于预设的转速阈值时输出报警信号。
在一种具体的实施方式中，输出的报警信号被外部的控制系统接收，由控制系统执行进一步的保护动作。
21.请参考图4。在本实施例中，逻辑电路4包括第一与门41、第二与门42、第三与门43、第四与门44、第五与门45、第六与门46和或门47。
22.第一与门41的两个输入端分别与第一组传感器故障检测电路3的信号输出端和第一组转速采集电路2的信号输出端连接，第二与门42的两个输入端分别与第二组传感器故障检测电路3的信号输出端和第二组转速采集电路2的信号输出端连接，第三与门43的两个输入端分别与第三组传感器故障检测电路3的信号输出端和第三组转速采集电路2的信号输出端连接。上述的第一组转速采集电路2的信号输出端、第二组转速采集电路2的信号输出端和第三组转速采集电路2的信号输出端分别为三组转速采集电路2的微处理器23的信号输出端。
23.第四与门44的两个输入端分别与第一与门41的输出端和第二与门42的输出端连接，第五与门45的两个输入端分别与第二与门42的输出端和第三与门43的输出端连接，第六与门46的两个输入端分别与第一与门41的输出端和第三与门43的输出端连接。
24.或门47的第一输入端与第四与门44的输出端连接，或门47的第二输入端与第五与门45的输出端连接，或门47的第三输入端与第六与门46的输出端连接。
25.本实施例的逻辑电路4的超速判断逻辑如下。当三组转速传感器1均工作正常（无故障）的情况下，有两组转速传感器1以上（含两组）采集到的转速信号超速，此时三组传感器故障检测电路3均输出高电平信号，两组以上的微处理器23输出高电平信号，则第一至第三与门中至少有两组与门会输出高电平信号，那么第四至第六与门中至少有一组与门会输出高电平信号，或门47会输出作为报警信号的高电平信号。当只有两组转速传感器1工作正常时，只有该两组转速传感器1采集到的转速信号均超速时，第一至第三与门中才会有两组与门会输出高电平信号，从而保证第四至第六与门中有一组与门输出高电平信号，或门47会输出作为报警信号的高电平信号。
26.本发明实施例的小型径流膨胀机超速保护装置结合转速传感器的状态信号和转速信号进行综合判断，能够准确可靠地检测出小型径流膨胀机的转子是否超速，降低了误动的可能性。
27.显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。