一种柴油机电子调速器监测系统的制作方法

1.本实用新型涉及核电设备制造技术领域，尤其涉及一种柴油机电子调速器监测系统。


背景技术：

2.核电站及核电设施根据需要，一般配备若干数量的应急柴油发电机，以用来满足紧急情况下的电力需求。在日常的柴油机检修维护中，需要每年对柴油机的电子调速器进行校准或功能、工作状态进行评估。目前在对柴油机的电子调速器进行检测时，由于核电站的特殊要求，在应急柴油机发电系统处于在线作业状态时即处于并网发电时，不允许外部电路接入进来破环其电路结构进行监测(防止外部电路信号对发电系统信号干扰)，故现阶段在对电子调速器进行检测时，通常将应急柴油机离线脱网，在现场通过多次启动应急柴油机来配合电子调速器做测试，但这种柴油机脱网离线的方式来配合电子调速器做测试，与电子调速器实际在线运作时的调节状态略有差异，对电子调速器的检测不够精确，也不够全面。因此，亟需一种能够对核电站应急柴油机发电系统中的电子调速器进行在线工作状态的监测测试系统。


技术实现要素：

3.鉴于以上所述现有技术的缺点，本实用新型的目的在于提供一种柴油机电子调速器监测系统，用于解决现有技术中不能对核电站应急柴油机发电系统中的电子调速器进行在线监测测试，造成对电子调速器的检测不够精确，不够全面的问题。
4.为实现上述目的及其他相关目的，本实用新型提供一种柴油机电子调速器监测系统，所述柴油机应用于核电站应急发电，所述系统包括感应探头，所述感应探头用于感应电子调速器待测电路的电气信号；其中，所述电气信号是电子调速器基于柴油机发送给电子调速器的指令信号所生成的；下位机信号传输模块，与所述感应探头通讯连接、用于传输所述感应探头所感应的电气信号；上位机平台，包括上位机信号处理器、显示屏和存储模块，其中，所述上位机信号处理器与所述下位机信号传输模块通讯连接，所述下位机信号传输模块将采集到的电气信号传输给所述上位机信号处理器，所述上位机信号处理器根据接收到的电气信号生成监测信息；所述显示屏与所述上位机信号处理器通讯连接，用于显示所述监测信息；所述存储模块与所述上位机信号处理器通讯连接，用于存储所述监测信息。
5.优选的，所述电气信号包括电压信号和/或电流信号。
6.优选的，所述感应探头与所述下位机信号传输模块通过线缆通讯连接。
7.优选的，所述下位机信号传输模块与所述上位机信号处理器基于tcp/ip通讯协议的网线线路通讯连接。
8.优选的，所述下位机信号传输模块包括plc、di模块、do模块及a/d转换模块。
9.优选的，所述监测信息为波形图像信息。
10.优选的，所述上位机平台还包括柴油机模拟模块，所述柴油机模拟模块与所述下
位机信号传输模块通讯连接，所述柴油机模拟模块用于模拟柴油机运行发送指令信号，所述下位机信号传输模块用于将所述指令信号传输给电子调速器。
11.优选的，所述柴油机模拟模块至少包括run状态子模块、stop状态子模块、怠速启动模式子模块、全速启动模式子模块、降速调速模式子模块、恒速调速模式子模块、降速运行状态子模块、升速运行状态子模块。
12.优选的，所述上位机平台与所述下位机信号传输模块集成安装在一控制箱中。
13.如上所述，本实用新型的一种柴油机电子调速器监测系统，具有以下有益效果：在使用时，将感应探头挂在电子调速器待测电路的线缆上，通过电感的形式对电子调速器待测电路的电气信号进行感应采集，然后通过下位机信号传输模块将采集到的电气信号传输给上位机信号处理器，上位机信号处理器根据接收到的电气信号生成监测信息，然后显示屏实时显示该监测信息，专业技术人员通过观察该监测信息就能够分析判断柴油机真实实际的运行状态是怎样的，进而来判断电子调速器的调节功能是否异常。与现有技术相比，本实用新型的柴油机电子调速器监测系统采用非接触式的感应探头对电子调速器待测电路上的电气信号进行采集，无需接入电子调速器的待测电路，不影响电子调速器自身的工作参数，能够实现第三方的无感监测，进而可以全天候记录电子调速器在线工作状态的所有调节参数的连续变化的过程，从而对电子调速器的检测更加精确和全面。同时上位机信号处理器还会将生成的监测信息发送到存储模块进行存储，因此，还可以对历史监测信息进行回放。
附图说明
14.图1为本实用新型柴油机电子调速器监测系统的原理示意图。
15.图2本实用新型所提供的柴油机模拟模块的原理示意图。
16.图3为本实用新型所提供的柴油机电子调速器监测系统结构示意图。
17.附图标记说明：
18.10
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感应探头
19.20
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下位机信号传输模块
20.30
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上位机平台
21.31
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上位机信号处理器
22.32
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显示屏
23.33
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存储模块
24.34
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柴油机模拟模块
25.200
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控制箱
具体实施方式
26.以下通过特定的具体实例说明本实用新型的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本实用新型的其他优点与功效。本实用新型还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本实用新型的精神下进行各种修饰或改变。
27.请参阅图1至图3。需要说明的是，本实施例中所提供的图示仅以示意方式说明本
实用新型的基本构想，遂图式中仅显示与本实用新型中有关的组件而非按照实际实施时的组件数目、形状及尺寸绘制，其实际实施时各组件的型态、数量及比例可为一种随意的改变，且其组件布局型态也可能更为复杂。
28.本实用新型提供一种柴油机电子调速器监测系统，其中，柴油机应用于核电站应急发电，具体如图1所示，该监测系统包括感应探头10，该感应探头10用于感应电子调速器待测电路的电气信号，该电气信号是电子调速器基于柴油机发送给电子调速器的指令信号所生成的；下位机信号传输模块20，该下位机信号传输模块20与感应探头10通讯连接、用于传输感应探头10所感应的电气信号；上位机平台30，该上位机平台30包括上位机信号处理器31、显示屏32和存储模块33，其中，上位机信号处理器31与下位机信号传输模块20通讯连接，下位机信号传输模块20将采集到的电气信号传输给上位机信号处理器31，上位机信号处理器31根据接收到的电气信号会生成监测信息；显示屏32与上位机信号处理器31通讯连接，用于实时显示监测信息；存储模块33与上位机信号处理器31通讯连接，用于存储监测信息。
29.在使用时，将感应探头10挂在电子调速器待测电路的线缆上，通过电感的形式对电子调速器待测电路的电气信号进行感应采集，然后通过下位机信号传输模块20将采集到的电气信号传输给上位机信号处理器31，上位机信号处理器31根据接收到的电气信号生成监测信息，然后显示屏32实时显示该监测信息，专业技术人员通过观察该监测信息就能够分析判断柴油机真实实际的运行状态是怎样的，进而来判断电子调速器的调节功能是否异常。与现有技术相比，本实用新型的柴油机电子调速器监测系统采用非接触式的感应探头对电子调速器待测电路上的电气信号进行采集，无需接入电子调速器的待测电路，不影响电子调速器自身的工作参数，能够实现第三方的无感监测，进而可以全天候记录电子调速器在线真实实际工作状态(负载运行)的所有调节参数的连续变化过程，从而对电子调速器的检测更加精确和全面。同时上位机信号处理器31还会将生成的监测信息发送到存储模块33进行存储，因此，还可以对历史监测信息进行回放。另外通过对电子调速器的实时在线监测，可以快速得出诊断结果，还可以提前预判电子调速器故障，极大的缩减维修周期及降低电子调速器返厂维修、试验费用等。
30.具体的，在本实施例种，该上位机平台30采用基于ipc(工控机)架构的x86高阶cpu,能够使得上位机信号处理器31运算能力及图像处理能力较为强大。作为优选的，上位机信号处理器31为采用下面向对象的编程模式在上位机平台30上进行构建，进而可以使得该上位机信号处理器31能够对大量实时数据进行并行处理，采样速率高，带宽大，且支持海量实时数据的读取与保存，具有普通pc平台无可比拟的数据可靠性。较为具体的，上位机信号处理器31能够模拟柴油机实际在接收到电子调速器发送过来的电气信号之后具体的动作，即该上位机信号处理器31会根据电子调速器发送过来的电气信号生成监测信息，该监测信息即为柴油机在实际工作中所接收到的信号，具体的，在本实施例中，监测信息为波形图像信息，即该上位机信号处理器31会对电子调速器发送过来的电气信息进行数据及图像化处理，从而获得波形图像信息，以便技术人员观测的更为直观。具体的，在上位机平台30上还设有vga口、usb口、网络接口和打印机接口、波形记录仪接口等，扩展接口强大。
31.具体的，需要说明的是，在本实施例中，电气信号主要为电压信号或电流信号，或者电压信号和电流信号均有。
32.进一步的，在本实施例中，下位机信号传输模块20采用plc(可编程控制器)、i/o模块和a/d转换模块组成，具体的，i/o模块包括di模块(数字信号输入模块)和do模块(数字信号输出模块)，其中，do模块主要是起到将柴油机发出的指令信号输出给电子调速器，di模块主要是起到将电子调速器基于指令信号所生成的电气信号输入给上位机信号处理器31；a/d转换模块主要是将信号转换成适合di模块和do模块适合读取的信号。在本实施例中，通过plc对数据进行传输，相较其他通过pc加i/o模块信号传输的方式，传输速度更快、可靠性和实时性更好。优选的，在本实施例中，i/o模块具有光电隔离的功能，从而能够防止各个信号传输之间的干扰。
33.具体的，在本实施例中，感应探头10与下位机信号传输模块20通过线缆通讯连接。下位机信号传输模块20与所述上位机信号处理器31基于tcp/ip通讯协议的网线线路通讯连接。
34.进一步的，上位机平台30还包括一柴油机模拟模块34，该柴油机模拟模块34与下位机信号传输模块20通讯连接，该柴油机模拟模块34用于模拟柴油机运行发送指令信号，下位机信号传输模块20还用于将柴油机模拟模块34发送的指令信号传输给电子调速器。该柴油机模拟模块34也通过下面向对象的编程模式在上位机平台30上构建成，该柴油机模拟模块34能够模拟柴油机真实实际运行时发送的各种动作指令，相当于信号发生源，用于给电子调速器(e.c.c)发送各种参数即指令信号；通过该柴油机模拟模块的设计，在一些不得不对电子调速器进行离线检测的时候，不再需要在现场频繁地启动柴油机的来配合对电子调速器的检测，可以将电子调速器拿到实验室或者其他任意场合通过该监测系统对电子调速器进行离线检测，使得离线检测时更为方便灵活，检测效率高。同时，通过柴油机模拟模块34的设计，给待测电子调速器提供了信号发生源(测试环境)，还可以将该监测系统还可以拿到教室对操控人员进行培训教学，还达到了技术培训的目的。
35.进一步的，在本实施例中，如图2所示，柴油机模拟模块34至少包括run状态子模块、stop状态子模块、怠速启动模式子模块、全速启动模式子模块、降速调速模式子模块、恒速调速模式子模块、降速运行状态子模块、升速运行状态子模块。
36.在对电子调速器进行离线测试时，可通过触发柴油机模拟模块34中的子模块模拟柴油机来给电子调速器发送不同的工作状态(指令信号)，即对电子调速器进行参数配置，然后通过下位机信号传输模块20中的do模块将指令信号传输给电子调速器，电子调速器在接到相应的指令信号之后，通过感应探头10感应出电子调速器相应工作电路上的毫安级的电流变化值，从而判断该通道(一个线路即为一个通道)开关量及模拟量的变化从而获取实际数据(电气信号)，并通过下位机信号传输模块20中的di模块传输到上位机信号处理器31，上位机信号处理器31根据该实时数据进行处理形成波形图像信息(监测信息)，然后显示屏32实时显示该波形图像信息，且并将该波形图像信息长久保存至存储模块33内，专业技术人员可以根据显示屏32实时显示的波形图像信息进行分析诊断，同时也可以后期从存储模块33中调取该波形图像信息进行分析诊断。
37.具体的，本实用新型的柴油机电子调速器监测系统在使用时，监测系统上电进行自检运行，然后启动柴油机电子调速器监测系统，显示logo界面，点击进入主界面，上位机台30与下位机信号传输模块20建立通讯，柴油机模拟模块34的操作界面会出现，操作界面上有上述的各种子模块，可以进行各种操作，可以通过取得操作权限，依据测试模式自动改
变各种标定数据及模拟速度与加速度的预设值等。
38.在对电子调速器进行离线模拟测试时，将下位机信号传输模块20通过线缆与电子调速器相连接，用于传输指令信号，然后将多个感应探头10分别挂在电子调速器相应的线路上，用于采集电气信号，通过操作界面使得柴油机模拟模块34向下位机信号传输模块20发送测试指令，该测试指令包括指令信号和同步信号，然后下位机信号传输模块20将指令信号传输给电子调速器。具体的，为了确保plc的响应时序，指令信号按照队列组织逐个下发，电子调速器在接收到指令信号后、会基于该指令信号生成电气信号，该电气信号主要通过电流体现，通过感应探头10感应采集测试线路上的电流的变化值，并通过下位机信号传输模块20传输给上位机信号处理器31，具体的，plc会周期性的组织数据，成批量上传给软件(上位机信号处理器30)。软件进行解压，显示和存储。信号采集的通道采用tcp/ip协议。在上位机平台30启动通讯后，开始侦听plc的连接请求。建立连接后，开始数据包的侦听。软件依据数据包里的电文序号来进行通讯状态的监控。如果出现网络中断，则在网络恢复后，通讯通道预先设置的自动恢复机制能够自动重建两个通讯通道，保证数据采集的连续性和完整性。当然，需要说明的是，在对电子调速器进行离线模拟测试时也可以选择直接接入到电子调速器进行测试，不必使用感应探头。
39.在对电子调速器进行在线监测时，即此时电子调速器在现场与柴油机相连接处于并网运行状态，此时只需将多个感应探头10分别挂在电子调速器的相应的线路上即可，此时，给电子调速器发生指令信号的即为真实运行的柴油机，电子调速器根据接收到的指令信号生成的电气信号不仅会发送给柴油机，同时通过感应探头10的感应采集、并通过下位机信号传输模块20传输给该监测系统的上位机信号处理器31，进而可以不脱机，不断电地对电子调速器进行在线监测，可以全天或者持续长久的在线记录电子调速器真实在线工作状态的所有调节参数的连续变化过程，从而对电子调速器的检测更加精确和全面，另外通过对电子调速器的实时在线监测，可以快速得出诊断结果，还可以提前预判电子调速器故障，极大的缩减维修周期及降低电子调速器返厂维修、试验费用。
40.进一步的，在本实施例中，在对电子调速器进行在线监测时，存储模块33还会对柴油机发送给电子调速器的指令信号进行存储，在对电子调速器进行离线检测时，存储模块33还对柴油机模拟模块34发出的指令信号进行实时存储，通过此设计，即把操作行为进行记录。通过将操作行为记录下来，以及该操作行为导致的结果(监测信息)也记录下来，从而能够更好地方分析电子调速器故障发生的原因，可以快速得诊断结果。
41.进一步的，在本实施例中，如图3所示，在本实施例中，上位机平台30与下位机信号传输模块20集成安装在一控制箱200中，从而方便携带。优选的，上位机平台30采用开放及模块化架构，多点i/o方便扩充接入，从而使得该监测系统极具伸缩性，控制箱空间大小不受局限；该上位机平台30与下位机信号传输模块20呈现分布式排列，系统安装布局、通风散热更为灵活，日常维护更加便捷。
42.综上，本实用新型的柴油机电子调速器监测系统采用一体化ipc工控机作为上位机平台完成操作功能控制及数据处理，下位机信号传输模块采用可编程控制器(plc)和i/o模块、a/d转换模块作为信号的中枢传输，外设高感应的非接触式感应探头对待测电子调速器的待测电路进行电气信号的感应式采集，是一套智能的数字化故障诊断分析系统，能很好满足多种型号柴油发电机尤其是核电领域内应急柴油发电机的运行状态模拟，可以满足
对柴油机的电子调速器的在线监测及离线模拟检测，不仅特别适合核电站应急发电柴油机电子调速器的工作状态在线监测装置，又可以作为通用柴油机电子调速器的功能校验平台，离线测试工装，同时该监测系统结果精巧、方便携带，还可以作为培训教具提升技术人员的检修技能。解决了现有技术中对核电站应急柴油机发电系统中的电子调速器不能进行在线监测检测，造成对电子调速器的检测不够精确，也不够全面的问题，同时也解决了在需要对电子调速器进行离线检测时，需要在现场多次启动应急柴油机来配合电子调速器做测试，导致测试不方便及测试效率低的问题。
43.综上所述，本实用新型有效克服了现有技术中的种种缺点而具高度产业利用价值。
44.上述实施例仅例示性说明本实用新型的原理及其功效，而非用于限制本实用新型。任何熟悉此技术的人士皆可在不违背本实用新型的精神及范畴下，对上述实施例进行修饰或改变。因此，举凡所属技术领域中具有通常知识者在未脱离本实用新型所揭示的精神与技术思想下所完成的一切等效修饰或改变，仍应由本实用新型的权利要求所涵盖。

技术特征：
1.一种柴油机电子调速器监测系统，所述柴油机应用于核电站应急发电，其特征在于，所述系统包括：感应探头，所述感应探头用于感应电子调速器待测电路的电气信号；其中，所述电气信号是电子调速器基于柴油机发送给电子调速器的指令信号所生成的；下位机信号传输模块，与所述感应探头通讯连接、用于传输所述感应探头所感应的电气信号；上位机平台，包括上位机信号处理器、显示屏和存储模块，其中，所述上位机信号处理器与所述下位机信号传输模块通讯连接，所述下位机信号传输模块将采集到的电气信号传输给所述上位机信号处理器，所述上位机信号处理器根据接收到的电气信号生成监测信息；所述显示屏与所述上位机信号处理器通讯连接，用于显示所述监测信息；所述存储模块与所述上位机信号处理器通讯连接，用于存储所述监测信息。2.根据权利要求1所述的一种柴油机电子调速器监测系统，其特征在于，所述电气信号包括电压信号和/或电流信号。3.根据权利要求1所述的一种柴油机电子调速器监测系统，其特征在于，所述感应探头与所述下位机信号传输模块通过线缆通讯连接。4.根据权利要求1所述的一种柴油机电子调速器监测系统，其特征在于，所述下位机信号传输模块与所述上位机信号处理器基于tcp/ip通讯协议的网线线路通讯连接。5.根据权利要求1所述的一种柴油机电子调速器监测系统，其特征在于，所述下位机信号传输模块包括plc、di模块、do模块及a/d转换模块。6.根据权利要求1所述的一种柴油机电子调速器监测系统，其特征在于，所述监测信息为波形图像信息。7.根据权利要求1所述的一种柴油机电子调速器监测系统，其特征在于，所述上位机平台还包括柴油机模拟模块，所述柴油机模拟模块与所述下位机信号传输模块通讯连接，所述柴油机模拟模块用于模拟柴油机运行发送指令信号，所述下位机信号传输模块用于将所述指令信号传输给电子调速器。8.根据权利要求7所述的一种柴油机电子调速器监测系统，其特征在于，所述柴油机模拟模块至少包括run状态子模块、stop状态子模块、怠速启动模式子模块、全速启动模式子模块、降速调速模式子模块、恒速调速模式子模块、降速运行状态子模块、升速运行状态子模块。9.根据权利要求1所述的一种柴油机电子调速器监测系统，其特征在于，所述上位机平台与所述下位机信号传输模块集成安装在一控制箱中。

技术总结
本实用新型提供一种柴油机电子调速器监测系统，包括感应探头、用于感应电子调速器待测电路的电气信号；下位机信号传输模块，与感应探头通讯连接、用于传输感应探头所感应的电气信号；上位机平台，包括上位机信号处理器、显示屏和存储模块，其中，上位机信号处理器与下位机信号传输模块通讯连接，下位机信号传输模块将采集到的电气信号传输给上位机信号处理器，上位机信号处理器根据接收到的电气信号生成监测信息；显示屏与上位机信号处理器通讯连接，用于显示所述监测信息；存储模块与上位机信号处理器通讯连接，用于存储监测信息。解决了现有技术中不能对核电站应急柴油机发电系统中的电子调速器进行在线监测测试的问题。统中的电子调速器进行在线监测测试的问题。统中的电子调速器进行在线监测测试的问题。


技术研发人员：王元元 曹哲 许海凌 王晟凯 陈晓勇 商云森 漆梦影
受保护的技术使用者：上海秦元能源科技有限公司
技术研发日：2022.10.19
技术公布日：2023/5/16