汽轮发电机转速测量.ppt

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1、转速的测量,2,前言,控制系统中，常要对转速进行测量和控制，以改善其性能，提高其精度。转速：被测旋转对象在单位时间内绕其旋转中心转过的角位移。转速：用符号“n”表示单位：r/s或r/min,3,转速测量,测量转速的方法按转速信号的最终表现形式可分为：模拟型计数型同步型按转速信号的获取方式：离心式电气式光电式闪频式,4,一、模拟型转速计,5,离心式转速表,离心式转速表主要由机心、变速器和指示器 三部分组成。,转轴上安装两个飞球架，一个是固定架，另一个是可沿转轴上下滑动的活动架。在两个飞球 架之间通过拉杆铰接一对质量相等的飞球。,当轴旋转时，飞球受离心作用向外散开，带动活动架克服弹簧反力向上滑动至

2、平衡位置。转速越高，离心力越大，活动架滑动的位移量也越大。检测活动架的位移量就能换算出转速的大小。可以将指针式表盘 直接做成转速的刻度，即可将转速通过指针的偏转直接读出。不能分辨转动的方向,6,7,测速发电机,原理是基于线圈在磁场中旋转产生的感应电动势与转速成正比。由于直接产生电信号，将电压表按转速进行刻度即可现场读出转速值，也利于信号的远传。交流测速发电机根据转子结构的不同，又分同步式测速发电机和异步式测速发电机两种现以异步式测速发电机为例，介绍其工作原理。,8,发电机外定子嵌放着励磁绕组和输出绕组，两个绕组的轴线互相垂直。内外定子之间为转子，做成空心杯形。其工作过程为：当转子静止时，励磁绕

3、组接交流电源U1，输出绕组不产生感应电动势；当转子转动时，在输出绕组中感应的电动势U2 ，其频率和励磁电压的频率相同，与转速无关，而其幅值大小与杯形转子的转速成正比。当转子反转，输出电压相位反转。因此这种测速发电机能够鉴别转向。,9,10,感应式转速计,感应式转速计基于磁电感应原理，一种电涡流式模拟转速计的结构，传感器在被测转轴顶端安装一个永久磁铁，在磁铁的旋转磁场中设置一个金属盘(或金属罩），涡流盘中会感应出涡电流，该电流又感生磁场并与永久磁铁的旋转磁场相互作用，作用在涡流盘上的力矩使涡流盘及与盘相连的轴发生扭转。通过测量扭转大小，可以测出转速。,11,二、数字型转速计,所谓数字型转速计，是

4、指通过光电效应、各种磁电效应将转速变换成电脉冲信号，每旋转一周固定的发出一个或数个脉冲，经处理后被换算成转速。由于这种脉冲信号可以直 接被数字电路接收和处理，故称为数字型转速计。数字型测速技术包含两个方面，即脉冲信号的发生和脉冲信号的测量。,12,磁电式转速计,与上面的磁感应式模拟转速计类似，磁电式转速计也利用电磁能量转换原理进行转速探测，不同之处在于传感器输出的频率是与转速成正比的脉冲信号。一种即电涡流式数字转速计及其工作原理。在转轴上安装一个由高磁导 率材料制造的测速齿轮，在齿的外侧安放铁心线圈。亦可在轴上加工 一个键槽，在距轴表面d0处设置传感器。对线圈施加交流激励，当 被测轴转动到槽口

5、正对传感器时，传感器与输出轴的距离为d0+d。这一突变在线圈中产生电涡流，并使传感器线圈阻抗随d的变化而变化，这种变化将导致振荡回路的电压幅值和振荡频率发生变化。因此，随着输入轴的旋转，从振荡器输出的载波信号中就叠加 了与转速成正比的脉冲信号。该信号经过进一步处理便可得到被测转速。,13,14,磁电式转速计,磁电效应的另一种表现形式是霍尔效应，即磁场中垂直于磁力线方向放置的导体通以电流时，在导体内与磁场方向和电流方向都垂直的方向会感生出电势差，称为霍尔电势差.利用霍尔元件和磁钢制成的霍尔式汽车数字转速计可以测试转速。,15,霍尔式传感器：霍尔传感器,非磁性材料的圆盘磁钢霍尔传感器,16,光电式

6、转速计,原理：先利用发光管将轴的转动转化成光脉冲，再用光敏管将光脉冲变成电脉冲，产生的光脉冲频率与较速成正比。光敏管可以用光敏二极管、光敏三极管或者光电池等等。按光脉冲的发生可分为透射式转速计和反射式转速计之分。,17,光电式传感器：光栅传感器,投射式和反射式刻线密度为 10-100线/毫米。圆光栅角位移角度分辨率：0.01光敏元件输出电流脉冲信号,主光栅,指示光栅,光栅副,18,光电式传感器：光栅传感器,长光栅线位移分辨率0.0010.1m,19,脉冲的数字测量法,由传感器获得的包含转速信息的原始脉冲信号，须先经过放大、滤波、整形等电路处 理，成为比较规范的方波脉冲信号。通过检测方波脉冲的频

7、率或周期，就可以换算出被测 转速的值。通过各种转换电路将脉冲信号转变为可连续变化的模拟量，如电压 (F/V转换)，然后对模拟量进行测量，这种方法称为模拟测量法。直接对脉冲进行定时计数从而测定脉冲的频率或周期，则称为数字测量法。,20,常用的测量方法,1.测频法在规定检测时间内，测量计数脉冲个数。2.测周法测量信号发出脉冲个数所需的时间。3.测频法和测周法结合同时在同一时间内脉冲发生器产生的脉冲数M及内部时钟脉冲数N来计算。,21,常用的测量方法比较,测频法：适合于高速测量测量准确度随着转速的减小而增大尽可能延长测量时间测周法：适合于低速测量测量准确度随着转速的增大而降低尽可能采用高频时钟测频法

8、和测周法结合：介于前两者之间,22,三、闪频测速计,闪频测速计，又称频闪仪、静像测速计。它利用了人眼的“视觉暂留”现象，用一种高频闪光去照射旋转物体上的一个反光点(假设其他地方不反光），若每分钟内闪光的次数与被测转速相同，或者转速是闪光次数的整数倍，则每次被照亮的瞬间，反光点都恰好转 到相同的位置。由于人眼的视觉暂留现象，高频闪光的忽明忽暗在人眼看来是持续发光的，而看到的反光点也就变成“静止”的了。若转速是闪光次数的整数倍，则会看到由整数倍个的反光点构成的“静止不动”的图像。如果转速（或其整数倍）比闪光次数稍快-点或者慢一点，看到的闪光点图像会分别向转动相同或相反方向旋转。,23,日光灯测速法

9、对于用异步电动机带动的机械，可以利用与电动机同一电网的日光灯作为光源目测其转速。由日光灯的发光频率是电网频率的2倍。我国电网频率为50 Hz,所以日光灯每分钟的闪光次数是：日光灯测速法是非接触测速，不需特殊设备，应用非常方便。日光灯的闪光频率受制于电网频率，因此其检测精度受电网频率精度和测算精度的影响。,24,可调闪频仪可调闪频仪是一种频率可调的脉冲光源。测量时，先在旋转物体上做反光标记，然后 用仪器照射，并将仪器的闪光频率从一个较高初始值向下逐渐调 节，当出现第一个静止的反光点时，仪器的频率读数乘以60就是物体的转速。如果事先知道转速的范围，可以先设定初始闪光频率，以增加搜索速度。,25,转速计种类与特点,