旋轉輸出設備的功率在線監測系統的制作方法
【專利摘要】本發明公開了一種旋轉輸出設備的功率在線監測系統，包括旋轉輸出設備、非接觸式供電模塊、轉速信號測量模塊、扭矩信號測量模塊、現場儀表顯示終端和遠程數據接收終端，現場儀表顯示終端包括現場顯示終端盒、現場數據處理電路板和無線遠程數據發送模塊，現場數據處理電路板接收扭矩信號測量模塊發出的無線扭矩信號和轉速信號測量模塊有線傳輸的轉速信號并處理后，通過無線遠程數據發送模塊發送至遠程數據接收終端。本發明采用可分離式的隨動測量結構配合非接觸式松耦合連接，解決了旋轉輸出設備中，位于旋轉部分上的監測設備無法直接有線獲得電能供給的重大問題和傳統旋轉設備上性能參數的監測難題。
【專利說明】
旋轉輸出設備的功率在線監測系統
技術領域
[0001]本發明涉及到一種旋轉輸出設備的功率在線監測系統。
【背景技術】
[0002]《中國制造2025》綱要提出:到2025年，制造業整體素質大幅提升，創新能力顯著增強，全員勞動生產率明顯提高，兩化(工業化和信息化)融合邁上新臺階。在制造業2025的前提下傳統的制造與生產的信息化是不可避免的，目前大型旋轉設備如大型減速機、風力發電等領域設備制造成本高，如果發生損壞多數為不可逆的損壞，所以對設備的性能參數的監測必不可少。
[0003]目前在市場上所涉及到的旋轉機構包含電機、減速機、齒輪箱、旋轉軸等等，旋轉部件之間傳遞扭矩信號和轉速信號，通常工作條件和外界原因會使得零部件之間傳遞參數發生突然變化，但是目前所有的檢測裝置都不能配套安裝在這些設備上，例如:表面聲波型扭矩傳感器體積小，可靠性高，但是傳感器成本高，而且極易損壞，不能適用于稍微惡劣的工況條件;磁性扭矩傳感器不適用于電磁干擾較大的工況條件;轉角型傳感器對安裝空間要求高，不能在狹小空間安裝。
[0004]根據目前扭矩測量的方式的專利而言，中國專利200510115149.5公開了夾環式的扭矩傳感器，結構復雜，對于不同軸徑卡環的加工難度大，測量結果差異很大。中國專利申請號01110137.7介紹了光電式扭矩傳感器，通過光學原理感受軸的扭轉角變化，但是該方法對光源、工況、震動的要求極高，調試安裝不變。
【發明內容】
[0005]本發明要解決的技術問題為:大型旋轉輸出設備性能參數無法監測、可監測參數誤差大、以及監測參數無法運用于設備的使用和生產等問題，主要包含的問題分為:大型旋轉輸出設備參數檢測供電問題、某些參數無法檢測問題、檢測參數誤差大的問題、檢測參數無法回饋管理問題。
[0006]為此，本發明采用的技術方案為:一種旋轉輸出設備的功率在線監測系統，包括旋轉輸出設備、非接觸式供電模塊、轉速信號測量模塊、扭矩信號測量模塊、現場儀表顯示終端和遠程數據接收終端，其中
[0007 ]所述旋轉輸出設備包括不動部分的輸出外壁和轉動部分的輸出軸;所述扭矩信號測量模塊包括固定于輸出軸上的隨動測量模塊、位于隨動測量模塊內的數據采集塊和貼在輸出軸表面的應變片；所述非接觸式供電模塊包括非接觸式供電原邊和非接觸式供電副邊，非接觸式供電副邊固定安裝在隨動測量模塊上，同時以非接觸式供電副邊的安裝位置隨動測量模塊上并隨軸一起轉動，非接觸式供電原邊按照非接觸式供電副邊在隨動測量模塊安裝位置安裝，保證兩部分的松耦合接觸;轉速信號測量模塊包括固定于輸出外壁上的霍爾安裝架和霍爾傳感器，還包括固定于隨動測量模塊上的磁鋼，隨軸旋轉，所述現場儀表顯示終端包括現場顯示終端盒、現場數據處理電路板和無線遠程數據發送模塊，現場數據處理電路板接收扭矩信號測量模塊發出的無線扭矩信號和轉速信號測量模塊有線傳輸的轉速信號并處理后，通過無線遠程數據發送模塊發送至遠程數據接收終端;所述遠程數據接收終端用于接收并處理無線遠程數據發送模塊發送的數據。
[0008]優選的，所述非接觸式供電原邊由與線圈安裝架同心固定的高頻、雙路復繞式線圈，以及高頻電流逆變裝置組成，所述線圈安裝架和高頻電流逆變裝置固定安裝在不動部分的輸出外壁上;所述非接觸式供電副邊包括副邊整流、恒壓模塊、E型磁芯接收端和副邊接收線圈，所述E型磁芯接收端為E型槽結構，E型磁芯接收端安裝同心度與高頻、雙路復繞式線圈一致，以保證高頻、雙路復繞式線圈置于E型槽內部，同時E型磁芯接收端上纏繞有多圈副邊接收線圈，將接收的電能信號傳輸至副邊整流、恒壓模塊中供給扭矩信號測量模塊使用。
[0009]優選的，所述霍爾安裝架固定安裝在線圈安裝架上，其上設計有霍爾傳感器安裝槽，霍爾傳感器安裝于其中，磁鋼固定安裝在隨動測量模塊上，保證磁鋼與霍爾傳感器的相對距離。
[0010]優選的，所述扭矩信號測量模塊的信號采集板采用抗干擾性設計，同時含有多個電路保護模塊、內嵌式鋰電池結構，以及一個信號實時無線發送模塊。
[0011]本發明采用可分分離式的隨動測量結構配合非接觸式松耦合連接，解決了旋轉輸出設備中，位于旋轉部分上的監測設備無法直接有線獲得電能供給的重大問題，使得本系統所述裝置方便安裝，結構輕巧簡潔，功能強大，解決了目前傳統旋轉設備上的性能參數的監測難題。同時該裝置采用成熟程度較高的應變式扭矩檢測方案，配合非線性精度補償方法，檢測精度高，該裝置還配有現場和遠程實時輸送，測量結果的互換性好，能達到實時監測效果。本發明專利解決了旋轉設備的功率在線監測中隨動裝置的非接觸供電、功率超載報警、現場和遠程監測等關鍵問題，實現了旋轉輸出設備有效功率的在線監測，有利于減速箱、齒輪箱等傳統旋轉輸出設備的信息化、智能化改造，同時扭矩測量方式以及扭矩傳遞方式避免了【背景技術】所述傳感器的弊端，且測量范圍大，價格成本也能為客戶接受。
【附圖說明】
[0012]圖1為本旋轉輸出設備的功率在線監測系統的傳輸示意圖；
[0013]圖2為非接觸式供電模塊安裝示意圖；
[0014]圖3為轉速信號測量模塊安裝示意圖；
[0015]圖4為扭矩信號測量模塊安裝示意圖；
[0016]圖5為現場儀表顯示終端結構示意圖；
[0017]下面結合附圖對本發明做進一步闡述。
【具體實施方式】
[0018]實施例1
[0019]如圖1所示，一種旋轉輸出設備的功率在線監測系統，包括旋轉輸出設備1、非接觸式供電模塊2、轉速信號測量模塊3、扭矩信號測量模塊4、現場儀表顯示終端5和遠程數據接收終端6，其中:
[0020]旋轉輸出設備I包括禁止部分的輸出外壁11和轉動部分的輸出軸12，扭矩信號測量模塊4包括隨動測量模塊41和扭矩信號采集盒42，信號采集盒位于隨動測量模塊內部通過螺栓固定在輸出軸12上，同時非接觸式供電副邊22也固定安裝在隨動測量模塊41上，非接觸式供電原邊21與副邊采取的是松耦合連接，原邊以一定位置固定在減速器壁11上;所述轉速信號測量模塊3包括固定于減速器壁11上的霍爾安裝架32和霍爾傳感器31，還包括固定于隨動測量模塊41上的磁鋼33，隨軸旋轉;現場儀表顯示終端5—方面接收無線傳輸數據并通過非線性擬合補償部分52和現場儀表顯示盒51現場顯示;遠程數據接收終端遠程實時接收所監測的減速機的各個性能參數，并通過相關的編程技術，簡潔形象的展示出來。
[0021]如圖2所示，非接觸式供電模塊2包括非接觸式供電原邊21和非接觸式供電副邊22;其中，非接觸式供電原邊21由線圈安裝架212同心固定的高頻、雙路復繞式線圈213，以及高頻電流逆變裝置211組成，非接觸式供電副邊22由E型磁芯接收端222組成，該部分安裝同心度與高頻、雙路復繞式線圈213—致，保證線圈置于E型槽內部，同時E型磁芯接收端222纏繞多圈副邊接收線圈223，將接收的電能信號傳輸至副邊整流、恒壓模塊221中供給扭矩信號測量模塊4使用。
[0022]如圖3所示，轉速信號測量模塊3分為霍爾安裝架31、霍爾傳感器32和磁鋼33三個部分，霍爾安裝架31固定安裝在線圈安裝架212上，并設計有走線孔和走線槽以及霍爾傳感器32安裝槽，磁鋼33固定安裝在隨動測量模塊41上，保證磁鋼33與霍爾傳感器32的相對距離。
[0023]如圖4所示，扭矩信號測量模塊4由隨動測量模塊41和信號采集盒42組成，數據采集盒42裝有扭矩信號采集板，通過引線穿過隨動測量模塊41接收應變片信號。扭矩信號測量模塊4的信號采集板采用抗干擾性設計，同時含有多個電路保護模塊以及內嵌式鋰電池結構，以及一個信號實時無線發送模塊。
[0024]如圖5所示，現場儀表顯示終端5包括防護等級達到IP66的現場顯示終端盒51、現場數據處理電路板52和無線遠程數據發送模塊53;現場數據處理電路板52—方面現場無線接收扭矩信號采集板無線發送的扭矩信號和轉速信號測量模塊3有線傳輸的轉速信號并綜合處理，通過無線遠程數據發送模塊53發送至遠程數據接收終端6顯示。現場數據處理電路板52包括一個無線信號實時接收裝置、液晶屏幕顯示和扭矩測量補償模塊;所述液晶屏幕顯示的信息很多，包含采集數值、扭矩大小、轉速大小、采集數值、功率大小、報警數值、實時溫度、實時時間等;所述扭矩測量補償模塊采用多點非線性補償技術，補償精度高。
[0025]遠程數據接收終端6顯示遠程傳輸的經過綜合處理的數據結果，以各種形式顯示出來，并設置多個管理方法和查閱權限。
【主權項】
1.一種旋轉輸出設備的功率在線監測系統，包括旋轉輸出設備(I)、非接觸式供電模塊(2)、轉速信號測量模塊(3)、扭矩信號測量模塊(4)、現場儀表顯示終端(5)和遠程數據接收終端(6)，其中所述旋轉輸出設備(I)包括不動部分的輸出外壁(11)和轉動部分的輸出軸(I 2);所述扭矩信號測量模塊(4)包括固定于輸出軸(12)上的隨動測量模塊(41)、位于隨動測量模塊(41)內的數據采集塊(42)和貼在輸出軸(12)表面的應變片(43);所述非接觸式供電模塊包括非接觸式供電原邊(21)和非接觸式供電副邊(22)，非接觸式供電副邊(22)固定安裝在隨動測量模塊(41)上，同時以非接觸式供電副邊(22)的安裝位置隨動測量模塊(41)上并隨軸一起轉動，非接觸式供電原邊(21)按照非接觸式供電副邊(22)在隨動測量模塊(41)安裝位置安裝，保證兩部分的松耦合接觸;轉速信號測量模塊(3)包括固定于輸出外壁(11)上的霍爾安裝架(32)和霍爾傳感器(31)，還包括固定于隨動測量模塊(41)上的磁鋼(33)，隨軸旋轉，所述現場儀表顯示終端(5)包括現場顯示終端盒(51)、現場數據處理電路板(52)和無線遠程數據發送模塊(53)，現場數據處理電路板(52)接收扭矩信號測量模塊(4)發出的無線扭矩信號和轉速信號測量模塊(3)有線傳輸的轉速信號并處理后，通過無線遠程數據發送模塊(53)發送至遠程數據接收終端(6);所述遠程數據接收終端(6)用于接收并處理無線遠程數據發送模塊(53)發送的數據。2.根據權利要求1所述的旋轉輸出設備的功率在線監測系統，其特征在于:所述非接觸式供電原邊(21)由與線圈安裝架(212)同心固定的高頻、雙路復繞式線圈(213)，以及高頻電流逆變裝置(211)組成，所述線圈安裝架(212)和高頻電流逆變裝置(211)固定安裝不動部分的輸出外壁(11)上;所述非接觸式供電副邊(22)包括副邊整流、恒壓模塊(221)、E型磁芯接收端(222)和副邊接收線圈(223)，所述E型磁芯接收端(222)為E型槽結構，E型磁芯接收端(222)安裝同心度與高頻、雙路復繞式線圈(213) —致，以保證高頻、雙路復繞式線圈(213)置于E型槽內部，同時E型磁芯接收端(222)上纏繞有多圈副邊接收線圈(223)，將接收的電能信號傳輸至副邊整流、恒壓模塊(221)中供給扭矩信號測量模塊(4)使用。3.根據權利要求1所述的旋轉輸出設備的功率在線監測系統，其特征在于:所述霍爾安裝架(31)固定安裝在線圈安裝架(212)上，其上設計有霍爾傳感器(32)安裝槽，霍爾傳感器(32)安裝于其中，磁鋼(33)固定安裝在隨動測量模塊(41)上，保證磁鋼(33)與霍爾傳感器(32)的相對距離。4.根據權利要求1所述的旋轉輸出設備的功率在線監測系統，其特征在于:所述扭矩信號測量模塊(4)的信號采集板采用抗干擾性設計，同時含有電路保護模塊、內嵌式鋰電池結構，以及一個信號實時無線發送模塊。
【文檔編號】G01L3/24GK105865681SQ201610159247
【公開日】2016年8月17日
【申請日】2016年3月18日
【發明人】李東波, 張敏, 黃川 , 趙紅, 吳紹鋒
【申請人】南京波思途電子科技有限公司