水輪發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子參數(shù)監(jiān)測系統(tǒng)信息傳輸模擬試驗臺的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開一種用來檢測水輪發(fā)電機(jī)采用集電環(huán)傳輸數(shù)據(jù)時誤碼率的模擬試驗臺。試驗臺包括變頻器、拖動電機(jī)、聯(lián)軸器、轉(zhuǎn)軸、軸承、集電環(huán)支架、供電集電環(huán)、試驗集電環(huán)、通訊器、電源轉(zhuǎn)換器、碳刷支架、上位機(jī)；試驗臺運行時，調(diào)節(jié)變頻器使試驗集電環(huán)外圓周線速度達(dá)到水輪發(fā)電機(jī)集電環(huán)外圓周線速度，上位機(jī)和通訊器之間由碳刷和試驗集電環(huán)構(gòu)成通訊通道，上位機(jī)發(fā)送數(shù)據(jù),經(jīng)傳輸線進(jìn)入碳刷，再傳入試驗集電環(huán)，最后到達(dá)通訊器，通訊器校驗數(shù)據(jù)，把校驗結(jié)果傳給上位機(jī)，上位機(jī)對返回數(shù)據(jù)校驗以判斷是否正常，連續(xù)試驗并統(tǒng)計錯誤通訊次數(shù)，計算錯誤的百分比即通訊誤碼率，由此判斷水輪發(fā)電機(jī)集電環(huán)材質(zhì)及結(jié)構(gòu)對數(shù)據(jù)通信的影響，優(yōu)化水輪發(fā)電機(jī)的設(shè)計。
【專利說明】
水輪發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子參數(shù)監(jiān)測系統(tǒng)信息傳輸模擬試驗臺
技術(shù)領(lǐng)域
[0001 ]本發(fā)明涉及一種水輪發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子參數(shù)監(jiān)測系統(tǒng)信息傳輸模擬試驗臺。
【背景技術(shù)】
[0002]我國幅員遼闊，水力資源豐富，各條江河上都分布著許多水電站，在水輪發(fā)電機(jī)組中，轉(zhuǎn)子上的參數(shù)如磁極溫度、冷卻風(fēng)量等數(shù)據(jù)是表征機(jī)組運行狀況的重要數(shù)據(jù)，將這些數(shù)據(jù)傳輸給上位機(jī)可以采用集電環(huán)與碳刷聯(lián)接的方式，由于這些數(shù)據(jù)對機(jī)組健康狀況的影響較大，所以這些數(shù)據(jù)的可靠性就極為重要，目前國內(nèi)國際上都沒有針對這種通訊方式的誤碼率進(jìn)行專門的研究工作。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明的目的是公開一種用來檢測水輪發(fā)電機(jī)采用集電環(huán)進(jìn)行數(shù)據(jù)通訊時誤碼率的模擬試驗臺，試驗臺能夠模擬水輪發(fā)電機(jī)運行狀態(tài)，對不同材質(zhì)的集電環(huán)和不同牌號的碳刷進(jìn)行組合試驗，檢測出每種組合的通訊誤碼率，判斷水輪發(fā)電機(jī)集電環(huán)材質(zhì)及結(jié)構(gòu)對數(shù)據(jù)通信的影響，優(yōu)化水輪發(fā)電機(jī)的設(shè)計。本發(fā)明的技術(shù)方案為:一種水輪發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子參數(shù)監(jiān)測系統(tǒng)信息傳輸模擬試驗臺，其特征是:集電環(huán)支架(9)套裝固定在轉(zhuǎn)軸(4)上，轉(zhuǎn)軸
[4]支承在機(jī)架兩側(cè)的軸承(5)上，拖動電機(jī)(2)輸出軸安裝聯(lián)軸器(3)，聯(lián)軸器(3)與轉(zhuǎn)軸
(4)固定連接，電源轉(zhuǎn)換器(12)和通訊器(11)均安裝在集電環(huán)支架(9)上隨集電環(huán)支架(9)一起轉(zhuǎn)動，集電環(huán)支架(9)兩側(cè)分別安裝二個供電集電環(huán)(8)、二個試驗集電環(huán)(10)，供電集電環(huán)(8)、二個試驗集電環(huán)(10)均由拉緊螺桿(6)、鎖緊螺母(7)固定在集電環(huán)支架(9)上，二組碳刷支架(13)沿著轉(zhuǎn)軸(4)徑向方向安裝在集電環(huán)支架(9)兩側(cè)并以轉(zhuǎn)軸(4)中心線作對稱分布，每個碳刷支架(13)上由刷架拉緊螺桿(15)固定四個刷握支架(16)，每個刷握支架
(16)上均安裝二個碳刷(14)，碳刷(14)相對轉(zhuǎn)軸(4)中心線成90°分布，四個刷握支架(16)中的二個與二個供電集電環(huán)(8)位置相對應(yīng)，另外二個刷握支架(16)與二個試驗集電環(huán)
(10)位置相對，供電電源由碳刷(14)連接到供電集電環(huán)(8)，供電集電環(huán)(8)通過連線連接到電源轉(zhuǎn)換器(12)，轉(zhuǎn)換成直流電源供給通訊器(11)，通訊器(11)上的RS485接口連線到試驗集電環(huán)(10)，試驗集電環(huán)(10)連接到與之對應(yīng)的碳刷(14)，碳刷(14)連線到上位機(jī)Ul，由此構(gòu)成通訊通道。
[0004]本發(fā)明的工作原理:
[0005]調(diào)節(jié)變頻器(I)的輸出，使試驗集電環(huán)(10)的圓周線速度與水輪發(fā)電機(jī)真機(jī)集電環(huán)的圓周線速度一致，電源轉(zhuǎn)換器(12)從供電集電環(huán)(8)取得交流220伏電源，轉(zhuǎn)換成直流電源后供給通訊器(11);上位機(jī)Ul和通訊器(11)之間經(jīng)過碳刷(14)和試驗集電環(huán)(10)構(gòu)成數(shù)據(jù)通訊通道，上位機(jī)Ul記錄收發(fā)數(shù)據(jù)的總次數(shù)以及出現(xiàn)錯誤的次數(shù)，由此計算通訊錯誤的百分比，即通訊誤碼率，進(jìn)而判斷水輪發(fā)電機(jī)集電環(huán)材質(zhì)及結(jié)構(gòu)對數(shù)據(jù)通信的影響，優(yōu)化水輪發(fā)電機(jī)的設(shè)計。
[0006]本發(fā)明中的試驗臺可以用來檢測不同尺寸、不同轉(zhuǎn)速的水輪發(fā)電機(jī)采用數(shù)據(jù)傳輸集電環(huán)進(jìn)行通訊時的誤碼率，可以針對不同材質(zhì)的集電環(huán)和不同種類的碳刷進(jìn)行綜合試驗，對水輪發(fā)電機(jī)設(shè)計進(jìn)行優(yōu)化。
[0007]技術(shù)效果
[0008]本發(fā)明中的試驗臺使用了變頻器控制電動機(jī)，試驗臺可以實現(xiàn)0-1500轉(zhuǎn)/分鐘的任意轉(zhuǎn)速，試驗集電環(huán)的設(shè)計直徑為500毫米，經(jīng)計算，集電環(huán)圓周最大線速度為39.3米/秒，而目前水輪發(fā)電機(jī)的集電環(huán)的圓周線速度都小于這個值，所以本發(fā)明中的試驗臺模擬不同尺寸、不同轉(zhuǎn)速的水輪發(fā)電機(jī)集電環(huán)的圓周線速度。
[0009]本發(fā)明中采用了集電環(huán)與碳刷組合構(gòu)成通訊通道，在水輪發(fā)電機(jī)組上，由于機(jī)械振動等原因會導(dǎo)致碳刷與集電環(huán)的接觸點發(fā)生變化，進(jìn)而影響數(shù)據(jù)通訊效果甚至造成錯誤。本發(fā)明中的試驗臺中，每個試驗集電環(huán)同時與4個碳刷接觸，進(jìn)行試驗時，可以選擇使用I個或幾個碳刷，達(dá)到模擬真機(jī)運行的狀態(tài)。
[0010]本發(fā)明中采用的電路連接方式將固定的電源通過碳刷與集電環(huán)轉(zhuǎn)換成旋轉(zhuǎn)體上的電源，并將旋轉(zhuǎn)體上的數(shù)據(jù)信號通過集電環(huán)與碳刷轉(zhuǎn)換成固定的信號，為旋轉(zhuǎn)體上的數(shù)據(jù)采集提供了電力及信號通道。
[0011]本發(fā)明中的數(shù)據(jù)傳輸采用最基本的字節(jié)形式傳輸，數(shù)據(jù)的驗證方式也是對字節(jié)進(jìn)行直接的操作，這樣做的好處是能夠直接分析信號傳輸過程中每個字節(jié)受到的干擾以及產(chǎn)生的錯誤，從最基本的信號傳輸機(jī)理上分析信號傳輸?shù)恼`碼率。
[0012]本發(fā)明中的試驗臺上的試驗集電環(huán)可以更換，集電環(huán)的材質(zhì)對集電環(huán)于碳刷間的接觸電阻影響很大，因此選用不同的材質(zhì)進(jìn)行誤碼率試驗，可以找到誤碼率最低的集電環(huán)材質(zhì)；試驗用的碳刷也可以隨時更換，更換不同牌號的碳刷，進(jìn)行試驗，并觀測碳刷的磨損量，可以找到耐磨性好、誤碼率低的碳刷，進(jìn)而為水輪發(fā)電機(jī)設(shè)計人員提供最優(yōu)化的設(shè)計方案。
【附圖說明】
[0013]圖1是發(fā)明中試驗臺的機(jī)械結(jié)構(gòu)圖
[0014]圖2是碳刷支架的安裝結(jié)構(gòu)主視圖
[0015]圖3是碳刷支架安裝結(jié)構(gòu)左視圖
[0016]圖4是集電環(huán)與碳刷支架的安裝位置圖
[0017]圖5是上位機(jī)與嵌入式通訊器之間的信息傳輸通道
【具體實施方式】
[0018]如圖1所示，一種水輪發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子參數(shù)監(jiān)測系統(tǒng)信息傳輸模擬試驗臺，集電環(huán)支架9套裝固定在轉(zhuǎn)軸4上，轉(zhuǎn)軸四支承在機(jī)架兩側(cè)的軸承5上，拖動電機(jī)2輸出軸安裝聯(lián)軸器3，聯(lián)軸器3與轉(zhuǎn)軸4固定連接，電源轉(zhuǎn)換器12和通訊器11均安裝在集電環(huán)支架9上隨集電環(huán)支架9 一起轉(zhuǎn)動，集電環(huán)支架9兩側(cè)分別安裝二個供電集電環(huán)8、二個試驗集電環(huán)10，供電集電環(huán)8、試驗集電環(huán)10均由拉緊螺桿6、鎖緊螺母7固定在集電環(huán)支架9上。
[0019]如圖2及圖3所示，每個碳刷支架13上由刷架拉緊螺桿15固定四個刷握支架16，每個刷握支架16上均安裝二個碳刷14，碳刷14相對轉(zhuǎn)軸4中心線成90°分布，四個刷握支架16中的二個與二個供電集電環(huán)8位置相對應(yīng)，另外二個刷握支架16與二個試驗集電環(huán)10位置相對。
[0020]如圖4所示，碳刷支架13共有左右兩個，二組碳刷支架13沿著轉(zhuǎn)軸4徑向方向安裝在集電環(huán)支架9兩側(cè)并以轉(zhuǎn)軸4中心線作對稱分布，安裝在集電環(huán)10圓周外側(cè)，刷握支架16上按90°方向布置兩個碳刷14。左右兩側(cè)位于同一個集電環(huán)10上的碳刷14通過導(dǎo)線直接連接在一起，在電路上這4個碳刷14是同電位點，每個集電環(huán)10與4只碳刷14接觸。
[0021]供電電源由碳刷14連接到供電集電環(huán)8，供電集電環(huán)8通過連線連接到電源轉(zhuǎn)換器12，轉(zhuǎn)換成直流電源供給通訊器11，通訊器11上的RS485接口連線到試驗集電環(huán)10，試驗集電環(huán)10連接到與之對應(yīng)的碳刷14，碳刷14連線到上位機(jī)Ul，由此構(gòu)成通訊通道。
[0022]上位機(jī)Ul將一個字符串?dāng)?shù)據(jù)SI重疊一次，形成數(shù)據(jù)S2，上位機(jī)Ul通過RS485接口發(fā)送數(shù)據(jù)S2，S2經(jīng)過傳輸線進(jìn)入碳刷U2，再傳入試驗集電環(huán)U3，通過連線進(jìn)入到通訊器U4，通訊器U4將接收到的數(shù)據(jù)S2從中間拆分，分解成兩個相同位數(shù)的字符串?dāng)?shù)據(jù)S3、S4，然后通訊器U4將字符串?dāng)?shù)據(jù)S3、S4進(jìn)行比較，如果S3和S4相同則將數(shù)據(jù)S3按位取反并重疊一次寫入字符串?dāng)?shù)據(jù)S5，如果S3和S4不同則將數(shù)字O轉(zhuǎn)換為字符串并重疊一次寫入字符串?dāng)?shù)據(jù)S5，通訊器U4通過RS485接口向外發(fā)送數(shù)據(jù)S5，再經(jīng)過集電環(huán)U3、碳刷U2傳輸?shù)缴衔粰C(jī)Ul，上位機(jī)Ul接收到數(shù)據(jù)S5后將S5從中間分解，得到兩個相同的數(shù)據(jù)S6、S7，如果S6和S7相同且不為0，則記錄一次正常通信，如果S6和S7不同或者S6為O，則記錄一次錯誤通信，然后進(jìn)行下一次數(shù)據(jù)傳輸，如此周而復(fù)始連續(xù)收發(fā)數(shù)據(jù)。長時間收發(fā)數(shù)據(jù)，記錄正常通信次數(shù)與錯誤通信的總次數(shù)，從而計算出通訊的誤碼率。
[0023]選用不同的材質(zhì)進(jìn)行誤碼率試驗，可以找到誤碼率最低的集電環(huán)材質(zhì)；更換不同牌號的碳刷，進(jìn)行試驗，并觀測碳刷的磨損量，找到耐磨性好、誤碼率低的碳刷，進(jìn)而為水輪發(fā)電機(jī)設(shè)計人員提供最優(yōu)化的設(shè)計方案。
【主權(quán)項】
1.一種水輪發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子參數(shù)監(jiān)測系統(tǒng)信息傳輸模擬試驗臺，其特征是:集電環(huán)支架(9)套裝固定在轉(zhuǎn)軸(4)上，轉(zhuǎn)軸(4)支承在機(jī)架兩側(cè)的軸承(5)上，拖動電機(jī)(2)輸出軸安裝聯(lián)軸器(3)，聯(lián)軸器(3)與轉(zhuǎn)軸(4)固定連接，電源轉(zhuǎn)換器(12)和通訊器(11)均安裝在集電環(huán)支架(9)上隨集電環(huán)支架(9) 一起轉(zhuǎn)動，集電環(huán)支架(9)兩側(cè)分別安裝二個供電集電環(huán)(8)、二個試驗集電環(huán)(10)，供電集電環(huán)(8)、二個試驗集電環(huán)(10)均由拉緊螺桿(6)、鎖緊螺母(7)固定在集電環(huán)支架(9)上，二組碳刷支架(13)沿著轉(zhuǎn)軸(4)徑向方向安裝在集電環(huán)支架(9)兩側(cè)并以轉(zhuǎn)軸(4)中心線作對稱分布，每個碳刷支架(13)上由刷架拉緊螺桿(15)固定四個刷握支架(16)，每個刷握支架(16)上均安裝二個碳刷(14)，碳刷(14)相對轉(zhuǎn)軸(4)中心線成90°分布，四個刷握支架(16)中的二個與二個供電集電環(huán)(8)位置相對應(yīng)，另外二個刷握支架(16)與二個試驗集電環(huán)(10)位置相對，供電電源由碳刷(14)連接到供電集電環(huán)(8)，供電集電環(huán)(8)通過連線連接到電源轉(zhuǎn)換器(12)，轉(zhuǎn)換成直流電源供給通訊器(11)，通訊器(11)上的RS485接口連線到試驗集電環(huán)(1 )，試驗集電環(huán)(I O)連接到與之對應(yīng)的碳刷(14)，碳刷(14)連線到上位機(jī)Ul，由此構(gòu)成通訊通道。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種水輪發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子參數(shù)監(jiān)測系統(tǒng)信息傳輸模擬試驗臺，其特征是:上位機(jī)Ul將一個字符串?dāng)?shù)據(jù)SI重疊一次，形成數(shù)據(jù)S2，上位機(jī)Ul通過RS485接口發(fā)送數(shù)據(jù)S2，S2經(jīng)過傳輸線進(jìn)入碳刷U2，再傳入試驗集電環(huán)U3，通過連線進(jìn)入到通訊器U4，通訊器U4將接收到的數(shù)據(jù)S2從中間拆分，分解成兩個相同位數(shù)的字符串?dāng)?shù)據(jù)S3、S4，然后通訊器U4將字符串?dāng)?shù)據(jù)S3、S4進(jìn)行比較，如果S3和S4相同則將數(shù)據(jù)S3按位取反并重疊一次寫入字符串?dāng)?shù)據(jù)S5，如果S3和S4不同則將數(shù)字O轉(zhuǎn)換為字符串并重疊一次寫入字符串?dāng)?shù)據(jù)S5，通訊器U4通過RS485接口向外發(fā)送數(shù)據(jù)S5，再經(jīng)過集電環(huán)U3、碳刷U2傳輸?shù)缴衔粰C(jī)Ul，上位機(jī)Ul接收到數(shù)據(jù)S5后將S5從中間分解，得到兩個相同的數(shù)據(jù)S6、S7，如果S6和S7相同且不為0，則記錄一次正常通信，如果S6和S7不同或者S6為O，則記錄一次錯誤通信，然后進(jìn)行下一次數(shù)據(jù)傳輸，如此周而復(fù)始連續(xù)收發(fā)數(shù)據(jù)。長時間收發(fā)數(shù)據(jù)，記錄正常通信次數(shù)與錯誤通信的總次數(shù)，從而計算出通訊的誤碼率。
【文檔編號】G01M13/00GK105933182SQ201610326040
【公開日】2016年9月7日
【申請日】2016年5月17日
【發(fā)明人】孫凱, 畢純輝, 林雪成, 李淑鈺, 吳軍令, 高尚
【申請人】哈爾濱電機(jī)廠有限責(zé)任公司