一种基于二总线的发电机碳刷电流与温度监测系统的制作方法

1.本实用新型涉及数据监测的技术领域，尤其涉及一种基于二总线的发电机碳刷电流与温度监测系统。


背景技术：

2.目前大型发电机组普遍采用有刷励磁方式，励磁电流是通过静止的碳刷与高速旋转的集电环相互接触导入的。随着机组容量的增大，所需励磁电流也越来越大，机组在长期运行过程中，励磁碳刷电流会出现不平衡现象，引发个别碳刷发热，由于碳刷材料石墨具有负温度特性，如果不及时处理，发热情况会越来越严重，导致碳刷烧毁甚至引发环火事故。长期以来因发电机励磁碳刷维护不当引发的环火事故造成的非计划停机，给不少发电厂造成较大经济损失。环火事故发生突然，时间短，难于及时处理，往往造成集电环刷握以及碳刷的烧损，维修费用高、周期长。
3.对励磁碳刷的监控目前大部分还是采用人工定期或不定期巡检的办法，操作人员到现场采用钳型电流表、红外成像仪等对碳刷运行情况进行检测，但是这两种方法都较为繁琐，难以实现碳刷运行状况的实时在线监测。不仅浪费大量人力物力，效率低，而且不能及时发现问题，给安全生产带来隐患。
4.目前虽然也有专利可以实现碳刷电流的在线监测，但是由于碳刷数量多，所需传感器也会很多，采用有线方式即需要给传感器供电，又需要传输传感器的模拟输出信号，会造成传感器接线电缆会很多，由于安装空间狭小，对刷握的拆卸和安装带来不便，十分影响检修和维护工作；也有部分技术采有无线方式传输信号，但现场电磁干扰十分强烈，无线信号传输的可靠性是一个严重问题，另外传感器供电还必须采用有线方式，因此也不是一个很好的解决方案。


技术实现要素：

5.本部分的目的在于概述本实用新型的实施例的一些方面以及简要介绍一些较佳实施例。在本部分以及本技术的说明书摘要和实用新型名称中可能会做些简化或省略以避免使本部分、说明书摘要和实用新型名称的目的模糊，而这种简化或省略不能用于限制本实用新型的范围。
6.鉴于上述现有存在的问题，提出了本实用新型。
7.因此，本实用新型能够克服传统模拟输出传感器接线电缆多，对刷握的拆卸和安装带来不便的缺点。
8.为解决上述技术问题，本实用新型提供如下技术方案：碳刷电流传感器，其用于检测发电机的碳刷电流信号；二总线总站与所述碳刷电流传感器连接，用于读取发电机的碳刷电流和刷握温度数据，和用于为所述碳刷电流传感器提供电源；触摸屏与所述二总线总站连接，用于显示所述发电机的碳刷电流和刷握温度数据，以及用于在发电机的碳刷电流和刷握温度数据超限时发出告警信息；集散控制模块通过rs485接口与所述二总线总站连
接，其用于集中监视所述发电机的碳刷电流和刷握温度数据。
9.作为本实用新型所述的基于二总线的发电机碳刷电流与温度监测系统的一种优选方案，其中：所述碳刷电流传感器包括刷握和霍尔电流传感器。
10.作为本实用新型所述的基于二总线的发电机碳刷电流与温度监测系统的一种优选方案，其中：所述刷握包括n个碳刷；其中，n为4/5/6。
11.作为本实用新型所述的基于二总线的发电机碳刷电流与温度监测系统的一种优选方案，其中：所述二总线总站通过二总线与所述碳刷电流传感器连接。
12.作为本实用新型所述的基于二总线的发电机碳刷电流与温度监测系统的一种优选方案，其中：还包括，所述霍尔电流传感器用于检测发电机的碳刷电流信号。
13.作为本实用新型所述的基于二总线的发电机碳刷电流与温度监测系统的一种优选方案，其中：还包括微处理器，所述微处理器分别与所述碳刷电流传感器、二总线总站连接，用于测量所述发电机的碳刷电流数据和刷握温度数据。
14.作为本实用新型所述的基于二总线的发电机碳刷电流与温度监测系统的一种优选方案，其中：还包括，所述微处理器包括模数转换器，用于将刷握温度信号和所述发电机的碳刷电流信号数字化。
15.作为本实用新型所述的基于二总线的发电机碳刷电流与温度监测系统的一种优选方案，其中：还包括，所述触摸屏通过所述rs485接口与所述二总线总站连接。
16.本实用新型的有益效果：本实用新型实现了发电机碳刷电流及刷握温度的实时远程监测，同时通过二总线为mcu和多个碳刷电流传感器供电及传输数据信号，大大减少了传感器接线电缆并保证信号传输的可靠性，避免了采用传统有线或无线方式的不足，十分方便现场检修维护。
附图说明
17.为了更清楚地说明本实用新型实施例的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。其中：
18.图1为本实用新型实施例所述的基于二总线的发电机碳刷电流与温度监测系统的结构连接示意图；
19.图2为本实用新型实施例所述的基于二总线的发电机碳刷电流与温度监测系统的碳刷电流传感器100结构示意图；
20.图3为本实用新型实施例所述的基于二总线的发电机碳刷电流与温度监测系统的整体结构示意图。
具体实施方式
21.为使本实用新型的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合说明书附图对本实用新型的具体实施方式做详细的说明，显然所描述的实施例是本实用新型的一部分实施例，而不是全部实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本实用新型的保护的范围。
22.在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本实用新型，但是本实用新型还可以采用其他不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本实用新型内涵的情况下做类似推广，因此本实用新型不受下面公开的具体实施例的限制。
23.其次，此处所称的“一个实施例”或“实施例”是指可包含于本实用新型至少一个实现方式中的特定特征、结构或特性。在本说明书中不同地方出现的“在一个实施例中”并非均指同一个实施例，也不是单独的或选择性的与其他实施例互相排斥的实施例。
24.本实用新型结合示意图进行详细描述，在详述本实用新型实施例时，为便于说明，表示器件结构的剖面图会不依一般比例作局部放大，而且所述示意图只是示例，其在此不应限制本实用新型保护的范围。此外，在实际制作中应包含长度、宽度及深度的三维空间尺寸。
25.为使本实验新型的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本实验新型的实施方式作进一步地详细描述。
26.本系统各模块分别通过二总线、rs485接口的方式连接，形成完整的系统。
27.具体的，碳刷电流传感器100，其用于检测发电机的碳刷电流信号；碳刷电流传感器100包括刷握101、霍尔电流传感器102；其中，刷握101包括n个碳刷，n为4/5/6；霍尔电流传感器102与碳刷连接，用于检测发电机的碳刷电流信号，例如可采用安科瑞电流霍尔传感器；
28.微处理器500通过二总线分别与碳刷电流传感器100、二总线总站200连接，微处理器500包括模数转换器，用于将刷握温度信号和发电机的碳刷电流信号数字化，实现发电机的碳刷电流数据和刷握温度数据的测量；本实施例的微处理器500为嵌入式微控制器(microcontroller unit，mcu)；其中，通过极性转换电路和降压电路对霍尔电流传感器102微处理器500进行供电；霍尔电流传感器102和微处理器500所用芯片及器件全部采用
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40～ 125℃等级器件，满足高温环境下能够正常工作。
29.二总线总站200通过二总线分别与微处理器500、碳刷电流传感器100连接，用于读取发电机的碳刷电流和刷握温度数据，和用于为碳刷电流传感器100提供电源；二总线总站200具有两路隔离的rs485接口，通过一路rs485接口与触摸屏300连接，通过另一路rs485接口(远传接口)与集散控制模块400连接，实现数据的远程传输；较佳的是，通过二总线可以为碳刷电流传感器100供电及传输数据信号，可以大大减少传感器接线电缆并保证信号传输的可靠性，避免了采用传统有线或无线方式的不足，十分方便现场检修维护。
30.触摸屏300与二总线总站200连接，用于显示发电机的碳刷电流和刷握温度数据，以及用于在发电机的碳刷电流和刷握温度数据超限时发出告警信息；其中，发电机的碳刷电流和刷握温度数据的限值根据实际情况设定，避免了人工巡检效率低下、无法及时发现事故隐患，预防事故的发生；触摸屏300例如可采用三星触摸屏。
31.集散控制模块400通过rs485接口与二总线总站200连接，其用于集中监视发电机的碳刷电流和刷握温度数据；本实施例的集散控制模块400为distributed control system。
32.工作原理：首先通过碳刷电流传感器100和微处理器500采集发电机的碳刷电流和刷握温度数据；接着通过二总线总站200读取发电机的碳刷电流和刷握温度数据以及为碳刷电流传感器100提供电源，并通过rs485接口将发电机的碳刷电流和刷握温度数据传输到
触摸屏300集散控制模块400；最后通过触摸屏300显示发电机的碳刷电流和刷握温度数据，并预警，通过集散控制模块400集中监视发电机的碳刷电流和刷握温度数据，实现了发电机碳刷电流及刷握温度的实时远程监测。
33.重要的是，应注意，在多个不同示例性实施方案中示出的本技术的构造和布置仅是例示性的。尽管在此公开内容中仅详细描述了几个实施方案，但参阅此公开内容的人员应容易理解，在实质上不偏离该申请中所描述的主题的新颖教导和优点的前提下，许多改型是可能的(例如，各种元件的尺寸、尺度、结构、形状和比例、以及参数值(例如，温度、压力等)、安装布置、材料的使用、颜色、定向的变化等)。例如，示出为整体成形的元件可以由多个部分或元件构成，元件的位置可被倒置或以其它方式改变，并且分立元件的性质或数目或位置可被更改或改变。因此，所有这样的改型旨在被包含在本实用新型的范围内。可以根据替代的实施方案改变或重新排序任何过程或方法步骤的次序或顺序。在权利要求中，任何“装置加功能”的条款都旨在覆盖在本文中所描述的执行所述功能的结构，且不仅是结构等同而且还是等同结构。在不背离本实用新型的范围的前提下，可以在示例性实施方案的设计、运行状况和布置中做出其他替换、改型、改变和省略。因此，本实用新型不限制于特定的实施方案，而是扩展至仍落在所附的权利要求书的范围内的多种改型。
34.此外，为了提供示例性实施方案的简练描述，可以不描述实际实施方案的所有特征(即，与当前考虑的执行本实用新型的最佳模式不相关的那些特征，或于实现本实用新型不相关的那些特征)。
35.应理解的是，在任何实际实施方式的开发过程中，如在任何工程或设计项目中，可做出大量的具体实施方式决定。这样的开发努力可能是复杂的且耗时的，但对于那些得益于此公开内容的普通技术人员来说，不需要过多实验，所述开发努力将是一个设计、制造和生产的常规工作。
36.应说明的是，以上实施例仅用以说明本实用新型的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本实用新型进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本实用新型的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本实用新型技术方案的精神和范围，其均应涵盖在本实用新型的权利要求范围当中。