數(shù)字化實時轉(zhuǎn)子電感測量系統(tǒng)研制.pdf

1、電感線圈是由導(dǎo)線一圈靠一圈地繞在絕緣管上，導(dǎo)線彼此互相絕緣的線圈，簡稱電感。小型電感線圈是利用線圈“阻高頻,通低頻”特性來對電路進行振蕩,扼流或濾波作用，而大型電感線圈則是轉(zhuǎn)子中的驅(qū)動機構(gòu)。電感線圈在大型旋轉(zhuǎn)機械中有著廣泛的應(yīng)用，如汽輪機、水輪機、壓縮機、發(fā)電機、高爐風機等，是化工、石化、電力、鋼鐵、核電站等行業(yè)的關(guān)鍵部件。由電感線圈構(gòu)成的這些大型設(shè)備在應(yīng)用中的特點是功率大、轉(zhuǎn)速高、流量大、壓力高、結(jié)構(gòu)復(fù)雜、監(jiān)控儀表繁多、價格昂貴、運行

2、及檢修要求高，在設(shè)計、制造、安裝、檢修、運行等環(huán)節(jié)稍有不當，便會造成運行時發(fā)生各種故障。因此，對電感線圈進行故障檢測具有重要意義。它可以避免惡性事故的發(fā)生、推動設(shè)備維修制度由預(yù)防維修向預(yù)知維修的過渡、通過使零部件的壽命得到充分發(fā)揮并延長檢修周期來提高經(jīng)濟效益。然而，過剩維修會因停機而影響工作，欠維修則會使設(shè)備故障因未及早發(fā)現(xiàn)而導(dǎo)致故障。為解決上述問題，國外開始研究狀態(tài)監(jiān)測與故障診斷技術(shù)，我國也正努力發(fā)展自己的故障診斷技術(shù)。本課題正是對該

3、領(lǐng)域的一次探索。 首先，對電感測量的基本原理進行了研究，通過對常用交流電橋測量法、諧振法、伏安法的討論，認為本系統(tǒng)采用伏安法更為合理。在此基礎(chǔ)上進行了系統(tǒng)的總體設(shè)計，包括硬件電路設(shè)計和軟件程序設(shè)計。其中系統(tǒng)的硬件電路主要由正弦信號產(chǎn)生電路、阻抗電壓變換電路、相敏檢波電路、模數(shù)轉(zhuǎn)換電路、FPGA 與MCU 聯(lián)合控制電路等組成，另輔以人機接口和系統(tǒng)電源電路。通過對這些電路單元的組合，構(gòu)成了完成系統(tǒng)功能的自動切換單元、電感測試單元和主

4、控單元。 設(shè)計中，為了得到正確的元件參數(shù)值，進行了大量的理論計算和電路調(diào)試，完成了從信號采集與A/D轉(zhuǎn)換，標準激勵信號的產(chǎn)生和電感的測量數(shù)據(jù)的獲取。整個系統(tǒng)在MCU和FPGA 主控單元的控制下協(xié)調(diào)工作，實現(xiàn)控制繼電器等開關(guān)的模式的切換、放電的檢測、電感的測量、相關(guān)電路間的數(shù)據(jù)通信。為此，軟件設(shè)計中進行了基于Atmel公司的89ls52芯片的程序設(shè)計和基于Altera公司的EPlC3芯片的Verilog HDL 程序設(shè)計。樣機測試