專利名稱：用于在旋轉(zhuǎn)機(jī)械的旋轉(zhuǎn)部分上測量的數(shù)據(jù)的無線數(shù)據(jù)傳輸?shù)脑O(shè)備和方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及用于根據(jù)權(quán)利要求1在旋轉(zhuǎn)機(jī)械的旋轉(zhuǎn)部分上進(jìn)行測量的設(shè)備和根據(jù)權(quán)利要求16的相應(yīng)方法，以及用于根據(jù)權(quán)利要求 11在旋轉(zhuǎn)機(jī)械的旋轉(zhuǎn)部分上進(jìn)行測量的測量和發(fā)送單元。
背景技術(shù)：
像蒸汽或燃?xì)鉁u輪機(jī)或發(fā)生器等旋轉(zhuǎn)機(jī)械的狀態(tài)監(jiān)測通常在低 旋轉(zhuǎn)速度的機(jī)械檢査期間進(jìn)行。為了進(jìn)行監(jiān)測，采用通過線纜與外部 處理單元相連的測量系統(tǒng)，其用以處理測量數(shù)據(jù)。該方法耗時(shí)，且也 不能用于旋轉(zhuǎn)機(jī)械的在線狀態(tài)檢測。然而，對旋轉(zhuǎn)系統(tǒng)的長時(shí)間可靠 性來說，重要的是持續(xù)地在線監(jiān)測機(jī)械的狀態(tài)，用以檢測會(huì)減小機(jī)械 壽命的不希望出現(xiàn)的力。持續(xù)監(jiān)測在諸如下述的應(yīng)用中是重要的。在發(fā)電廠中，可將幾個(gè) 旋轉(zhuǎn)機(jī)械連在一起，以形成具有相當(dāng)長度的軸來傳送這些機(jī)械的力。 機(jī)械的軸部通過聯(lián)軸器對準(zhǔn)并相連。可將軸承配置在聯(lián)軸器間和軸的 末端，用以轉(zhuǎn)動(dòng)軸。軸部未對準(zhǔn)會(huì)產(chǎn)生不受歡迎的力，其可能導(dǎo)致振 動(dòng)、軸彎曲、軸承和聯(lián)軸器的壽命降低以及發(fā)電廠的效率條低等。WO 92/08962公開了用于在包括幾部分的轉(zhuǎn)軸上對準(zhǔn)軸部的方 法和設(shè)備。軸部通過聯(lián)軸器連接，軸在聯(lián)軸器的每側(cè)都采用滑動(dòng)軸承 引導(dǎo)。應(yīng)變計(jì)被固定在聯(lián)軸器的每側(cè)。它們的測量值指示每個(gè)聯(lián)軸器 上的應(yīng)力。聯(lián)軸器中的彎曲力矩由處理單元估算，然后在力矩最小化 單元中使用。此外，第三單元可以利用每個(gè)聯(lián)軸器的許可角度偏差的 指示，用以最小化軸承運(yùn)動(dòng)，這是使聯(lián)軸器中的總剩余力矩最小所必 需的。 因此，本發(fā)明的目的在于提供用于在旋轉(zhuǎn)機(jī)械的旋轉(zhuǎn)部分上進(jìn)行 測量的設(shè)備、方法以及測量和發(fā)送單元，其允許進(jìn)行特別長期的在線 監(jiān)測。通過如權(quán)利要求1所述的用于在旋轉(zhuǎn)機(jī)械的旋轉(zhuǎn)部分上進(jìn)行測量的設(shè)備和如權(quán)利要求16所述的相應(yīng)方法，以及如權(quán)利要求11所述 的用于在旋轉(zhuǎn)機(jī)械的旋轉(zhuǎn)部分上進(jìn)行測量的測量和發(fā)送單元，可以實(shí) 現(xiàn)該目的。本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例在所附的權(quán)利要求中給出。根據(jù)本發(fā)明的重要方面，通過無線通訊連接傳輸來自旋轉(zhuǎn)機(jī)械的 旋轉(zhuǎn)部分的測量數(shù)據(jù)。因?yàn)閷y量來說不需要線纜，所以可以對旋轉(zhuǎn) 機(jī)械長期在線測量。根據(jù)本發(fā)明的設(shè)備可測量旋轉(zhuǎn)部分的一個(gè)或多個(gè) 參數(shù)，并通過無線通訊連接將測量數(shù)據(jù)發(fā)送給處理單元，以進(jìn)一步處 理。該設(shè)備適用于像蒸汽渦輪機(jī)、燃?xì)鉁u輪機(jī)或發(fā)生器等旋轉(zhuǎn)機(jī)械中， 其中惡劣的環(huán)境中具有高旋轉(zhuǎn)力、高溫以及電磁輻射等。它也既能用 于高速也能用于低速機(jī)械上的在線短期以及在線長期測量。根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，提供了用于在旋轉(zhuǎn)機(jī)械的旋轉(zhuǎn)部分上進(jìn)行 測量的設(shè)備，其包括測量裝置，其被安裝在旋轉(zhuǎn)部分上，用于測量旋轉(zhuǎn)部分的至少一 個(gè)參數(shù)；發(fā)送裝置，用于接收來自測量裝置的測量數(shù)據(jù)，并包括至少一個(gè) 射頻模塊，具體為藍(lán)牙模塊，用于基于接收的測量數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)的無線 傳輸；接收裝置，包括射頻模塊，具體為藍(lán)牙模塊，用于接收從發(fā)送裝 置傳輸?shù)臄?shù)據(jù)；以及處理單元，與接收裝置相連，用于處理包含在從接收裝置接收的 數(shù)據(jù)中的測量數(shù)據(jù)。優(yōu)選地，也可將發(fā)送裝置安裝在旋轉(zhuǎn)部分。射頻模塊是能通過無 線傳輸進(jìn)行通訊的模塊。具體地，用于射頻模塊的藍(lán)牙技術(shù)是用于替 代有線的現(xiàn)代、低成本和低功耗的無線電技術(shù)，其可以使低成本地實(shí) 現(xiàn)該設(shè)備。然而，根據(jù)本發(fā)明，其它的無線技術(shù)也是適用的，諸如正EE802.11 WLAN標(biāo)準(zhǔn)運(yùn)行或HIPERLAN。然而，藍(lán)牙技術(shù)的主要優(yōu)勢 是可以雙向通訊以及強(qiáng)勁的無線通訊，這是由以下特性保證的重發(fā) 丟失的數(shù)據(jù)包；采用在2.5GHz頻帶中79個(gè)數(shù)據(jù)率約為1Mbit/s的信 道間的連續(xù)跳頻，以避免來自其它無線電源的干擾，且不需要復(fù)雜的 天線安裝配置。優(yōu)選地，接收裝置通過向發(fā)送裝置發(fā)送控制數(shù)據(jù)來控制測量。發(fā) 送裝置可以處理接收的控制數(shù)據(jù)并控制測量過程，如通過根據(jù)接收的 控制數(shù)據(jù)對測量裝置編程。同時(shí)，發(fā)送者可以將控制數(shù)據(jù)傳遞給發(fā)送 裝置，用以對測量數(shù)據(jù)的處理編程。當(dāng)藍(lán)牙模塊用作射頻模塊時(shí)，在 藍(lán)牙模塊間建立一方面?zhèn)鬟f測量數(shù)據(jù)一方面?zhèn)鬟f控制數(shù)據(jù)的雙向通 信可以使設(shè)備執(zhí)行標(biāo)準(zhǔn)化且是用戶友好的，因此該設(shè)備可被用于廣泛 的用途。具體地，對于將該設(shè)備用于不同環(huán)境中的應(yīng)用來說，可能只 需要配置軟件。這種情況下不需要對硬件進(jìn)行改變。例如，可以通過 在線通訊對發(fā)送裝置的采樣頻率、增益或?yàn)V波器設(shè)置編程。此外，可 以在不同的測量裝置間在線切換，如在應(yīng)力片或溫度傳感器間。此外，設(shè)備可以包括用于向發(fā)送裝置提供能量的裝置。例如，可 由兩個(gè)線圈間的感應(yīng)電源提供能量，如氣隙變壓器。因此，在優(yōu)選實(shí)施例中，用于向發(fā)送裝置提供能量的裝置包括旋 轉(zhuǎn)部分外側(cè)的感應(yīng)電源單元、安裝在旋轉(zhuǎn)部分周圍的感應(yīng)線圈和安裝 在旋轉(zhuǎn)部分上的相應(yīng)能量收集線圈。在發(fā)送裝置和/或測量裝置中， 可以實(shí)現(xiàn)低能或節(jié)能模式，這可以在運(yùn)行期間通過向發(fā)送裝置發(fā)送相 應(yīng)的控制命令來啟動(dòng)。例如，如果發(fā)送單元超過它的設(shè)計(jì)溫度時(shí)，或 采用電池供電時(shí)，則可以采用該節(jié)能模式。在另一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例中，用于向發(fā)送裝置提供能量的裝置包括電 池，其在發(fā)送裝置中實(shí)現(xiàn)。因此，可以使該設(shè)備能用于短期使用。此 夕卜，因?yàn)楝F(xiàn)在的電池研發(fā)使電池能用更長的時(shí)間，所以相對感應(yīng)電源， 替代地采用電池提供能量可能是節(jié)約成本的。為了保證設(shè)備在如高速長期旋轉(zhuǎn)的燃?xì)饣蛘羝麥u輪機(jī)等的惡劣 環(huán)境中工作，發(fā)送裝置可以工作在旋轉(zhuǎn)機(jī)械具有高達(dá)10,000g的惡劣 環(huán)境中。此夕卜，發(fā)送裝置也可以工作在高達(dá)約125'C的高溫中。例如，
為了承受旋轉(zhuǎn)機(jī)械的苛刻環(huán)境中的高溫、壓力以及電磁干擾，發(fā)送裝 置可以按照在固定殼體中，如由諸如金屬等彈性材料形成的殼體。
在優(yōu)選實(shí)施例中，發(fā)送裝置安裝在旋轉(zhuǎn)部分上，并由多芯片模塊(MCM-D)技術(shù)形成。MCM-D技術(shù)集成電子電路的裸模片，因此， 與形成于印刷電路板上相比，發(fā)送裝置變得更小。由于多芯片模塊 的緊湊設(shè)計(jì)和低重量，發(fā)送裝置可以抵擋高離心力。MCM-D技術(shù) 對熱應(yīng)力也是不敏感的，因?yàn)檎w設(shè)計(jì)是硅基的；此外，多芯片模 塊的整體設(shè)計(jì)是密封芯片，其對燃油、蒸汽和水是不敏感的。 根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，發(fā)送裝置包括 前端單元，用于預(yù)處理從測量裝置接收的測量數(shù)據(jù)； A/D轉(zhuǎn)換器，用于將預(yù)處理測量數(shù)據(jù)數(shù)字化； 數(shù)字信號(hào)處理器，用于處理數(shù)字化且預(yù)處理的測量數(shù)據(jù)； 射頻模塊，具體為藍(lán)牙模塊，與數(shù)字信號(hào)處理器相連，用于傳送數(shù)字信號(hào)處理器接收的數(shù)據(jù)；以及供能單元，與用于向發(fā)送裝置提供能量的裝置相連。
為了消除或至少減小由旋轉(zhuǎn)機(jī)械導(dǎo)致的對測量的磁場干擾，前端 單元可以包括切換的計(jì)激發(fā)(switched gauge excitation)功能，用以 最小化測量數(shù)據(jù)中的干擾。切換的計(jì)激發(fā)可以最小化或甚至于消除電 磁場干擾。切換的計(jì)激發(fā)是指用于衡量的電源電壓的極性與輸入的測 量的極性同時(shí)切換。因此有用的信號(hào)信息將保持不變，而感應(yīng)的電磁 場干擾獨(dú)立于電源電壓的極性，其會(huì)由于高的開關(guān)頻率在高頻被抑 制，然后能簡單地通過低通濾波器將其去除。
根據(jù)本發(fā)明的另一方面，提供了用于在旋轉(zhuǎn)機(jī)械的旋轉(zhuǎn)部分上進(jìn)行測量的測量和發(fā)送單元，其包括
測量裝置，被配置為安裝在旋轉(zhuǎn)部分上，用于測量旋轉(zhuǎn)部分的至 少一個(gè)參數(shù)；以及
發(fā)送裝置，被配置為安裝在旋轉(zhuǎn)部分上，用于接收來自測量裝置
的測量數(shù)據(jù)，并包括至少一個(gè)射頻模塊，具體為藍(lán)牙模塊，用于基于接收的測量數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)的無線傳輸。
該單元可以包含包括測量裝置和發(fā)送裝置的多芯片模塊 (MCM-D)。該實(shí)施例具有高可靠性，能抵擋發(fā)生在旋轉(zhuǎn)機(jī)械的苛刻 環(huán)境中的各種干擾。測量裝置可以包括切換的計(jì)激發(fā)功能，用以最小化測量數(shù)據(jù)中的 干擾。此外，單元可由電動(dòng)靜態(tài)線圈提供能量。根據(jù)另一方面，本發(fā)明涉及無線應(yīng)變計(jì)軸對準(zhǔn)(WSSA)設(shè)備， 其包括至少兩個(gè)軸部，其中，兩個(gè)軸部通過聯(lián)軸器相連，且其中每 個(gè)軸部都通過軸承連接。WSSA設(shè)備包括至少一個(gè)應(yīng)變計(jì)，被配置在聯(lián)軸器兩側(cè)的每一側(cè)，用于測量軸 表面上的應(yīng)力；處理單元，用于處理從應(yīng)變計(jì)上接收的測量數(shù)據(jù)，并計(jì)算聯(lián)軸 器的彎曲力和及用于使聯(lián)軸器中間的剩余力矩最小所需的彎曲運(yùn) 動(dòng)；以及用于聯(lián)軸器應(yīng)力和軸承負(fù)載測量的根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的設(shè)備， 但是測量裝置包括至少一個(gè)應(yīng)力片，且接收裝置被用于將測量數(shù)據(jù) 發(fā)送給處理單元。根據(jù)另一方面，本發(fā)明涉及用于在旋轉(zhuǎn)機(jī)械的旋轉(zhuǎn)部分上進(jìn)行測 量的方法，其中測量裝置，被安裝在旋轉(zhuǎn)部分上，其測量旋轉(zhuǎn)部分的至少一個(gè)參、w .數(shù)；發(fā)送裝置，其包括至少一個(gè)射頻模塊，具體為藍(lán)牙模塊，用于基 于接收的測量數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)的無線傳輸，接收來自測量裝置的測量數(shù)據(jù) 并通過至少一個(gè)射頻模塊傳輸基于接收的測量數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)；接收裝置，其包括射頻模塊，具體為藍(lán)牙模塊，用于接收從發(fā)送 裝置傳輸?shù)臄?shù)據(jù)；以及處理單元，其與接收裝置相連，處理包含在從接收裝置接收的數(shù)據(jù)中的測量數(shù)據(jù)。通過以下的說明，并參考附圖，本發(fā)明的其它優(yōu)點(diǎn)、目的和特征 將是顯而易見的。
現(xiàn)在將通過實(shí)例的方式并參考附圖對本發(fā)明進(jìn)行說明，其中

圖1A示出根據(jù)本發(fā)明的設(shè)備的第一實(shí)施例的方框圖； 圖1B示出傳統(tǒng)的SSA系統(tǒng)；圖2示出基于無線SSA系統(tǒng)的藍(lán)牙，其用于旋轉(zhuǎn)機(jī)械的軸部的一個(gè)聯(lián)軸器，該旋轉(zhuǎn)機(jī)械在旋轉(zhuǎn)側(cè)上有兩個(gè)收發(fā)單元而且在非旋轉(zhuǎn)側(cè)上有其它設(shè)備；圖3示出無線SSA系統(tǒng)安裝配置的電路布局；圖4示出圖3的SSA系統(tǒng)的安裝配置，其中更詳細(xì)地示出SSA 系統(tǒng)的無線部分，并顯示用于處理測量數(shù)據(jù)的處理單元；圖5示出旋轉(zhuǎn)側(cè)的無線藍(lán)牙收發(fā)單元的方框圖；以及圖6示出包括切換的計(jì)激發(fā)的測量前端。
具體實(shí)施方式
圖1A示出用于對諸如燃?xì)鉁u輪機(jī)等旋轉(zhuǎn)機(jī)械的軸應(yīng)力進(jìn)行測量 的設(shè)備的方框圖。設(shè)備的測量裝置1安裝在旋轉(zhuǎn)機(jī)械的軸上，并包括 一個(gè)或多個(gè)應(yīng)力片，用于測量軸表面上的應(yīng)力。測量裝置1進(jìn)一步包 括溫度傳感器，用于測量軸上的溫度。設(shè)備的發(fā)送裝置2也安裝在軸 上，并包括至少一個(gè)藍(lán)牙模塊，該發(fā)送裝置2通過數(shù)據(jù)連接6與測量 裝置1相連。測量裝置1通過連接6向發(fā)送裝置2傳遞測量數(shù)據(jù)，該 發(fā)送裝置2通過用于數(shù)據(jù)8傳輸?shù)臒o線連接向也包括藍(lán)牙模塊的接收 裝置5發(fā)送基于測量數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)。接收裝置5通過數(shù)據(jù)連接10與處 理單元4相連，用于將接收的測量數(shù)據(jù)發(fā)送給它。處理單元4處理接 收的數(shù)據(jù)，并顯示軸上的實(shí)際溫度以及軸表面上的應(yīng)力。通過另一個(gè)無線連接9，接收裝置5向發(fā)送裝置2發(fā)送控制數(shù)據(jù)， 用以控制測量。具體地，通過控制數(shù)據(jù)改變發(fā)送裝置的采樣頻率、增 益或?yàn)V波器設(shè)置，用以影響測量結(jié)果。通過控制數(shù)據(jù)，設(shè)備可以在包 括在測量裝置1中的應(yīng)變計(jì)與傳感器間進(jìn)行切換。此外，采用通過感應(yīng)電源從靜態(tài)線圈3.1向旋轉(zhuǎn)線圈3.2提供能 量的裝置。這通過向靜態(tài)線圈3.1提供高頻交流電流進(jìn)行。向靜態(tài)線
圈3.1提供的能量由旋轉(zhuǎn)線圈3.2收集。由旋轉(zhuǎn)線圈3.2收集的能量7 被提供給發(fā)送單元28。通過感應(yīng)電源提供能量使該裝置能被用于長 期使用?；蛘撸诎l(fā)送裝置2中采用電池提供能量使該裝置能被用于 短期使用。測量裝置1和發(fā)送裝置2形成測量和發(fā)送單元28?？梢岳?MCM-D技術(shù)將發(fā)送單元28形成為一個(gè)模塊，從而可以抵擋旋轉(zhuǎn)機(jī) 械的惡劣環(huán)境中產(chǎn)生的各種干擾。圖1B示出傳統(tǒng)的SSA系統(tǒng)，其中，數(shù)據(jù)記錄器通過線纜與安裝 在旋轉(zhuǎn)機(jī)械軸(這里，四個(gè)渦輪機(jī)15和一個(gè)發(fā)生器16)上的測量裝 置相連，其用于進(jìn)行測量。如背景技術(shù)中所述，采用這種數(shù)據(jù)記錄器 的測量只能在低旋轉(zhuǎn)速度的旋轉(zhuǎn)機(jī)械檢査過程期間進(jìn)行。圖2示出根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的設(shè)備的實(shí)現(xiàn)。在軸對準(zhǔn)系統(tǒng)中，這 里至少兩個(gè)軸部11被對準(zhǔn)，每個(gè)軸部11通過聯(lián)軸器與下一個(gè)軸部11 相連，根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的設(shè)備實(shí)現(xiàn)為測量聯(lián)軸器應(yīng)力和軸承負(fù)載的 設(shè)備。圖2示出一個(gè)具有聯(lián)接法蘭12的軸部11，用于與另一個(gè)軸部 ll連接。發(fā)送裝置2被安裝在聯(lián)接法蘭12上。在該情形中，用于提供能量的裝置3包括感應(yīng)線圈3.1，安裝 在軸部11附近，其產(chǎn)生用于向發(fā)送裝置2提供感應(yīng)能量的必需電磁 場；以及，收集線圈3.2，安裝在發(fā)送裝置2旁邊的聯(lián)接法蘭12上。 感應(yīng)電源單元14向感應(yīng)線圈3.1提供必需的能量。從應(yīng)變計(jì)或傳感器(未在圖2中示出)接收測量數(shù)據(jù)的發(fā)送裝置 2通過發(fā)送裝置2和接收裝置5中由藍(lán)牙技術(shù)提供的無線連接向接收 裝置5發(fā)送測量數(shù)據(jù)。接收裝置5通過數(shù)據(jù)連接10向處理單元4發(fā) 送該測量數(shù)據(jù)。具體地，對發(fā)送裝置2來說，建議采用兩個(gè)藍(lán)牙模塊， 然而一個(gè)作為備用，當(dāng)另一個(gè)無法工作時(shí)，它開始工作。圖3示出包括根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的設(shè)備的無線應(yīng)變軸對準(zhǔn) (WSSA)系統(tǒng)。四個(gè)渦輪機(jī)15和一個(gè)發(fā)生器16被對準(zhǔn)。每個(gè)軸部 11通過聯(lián)軸器17連接，并在聯(lián)軸器間和軸的末端以軸承18連接。 至少一個(gè)應(yīng)力片被安裝在每個(gè)聯(lián)軸器17的兩側(cè)，用以測量該聯(lián)軸器 17兩側(cè)軸表面上的應(yīng)力。發(fā)送裝置2也安裝在每個(gè)聯(lián)軸器17上，用 于將應(yīng)力片的測量數(shù)據(jù)發(fā)送給接收裝置5，該接收裝置5與處理單元 4相連。在無需線纜的情況下，WSSA系統(tǒng)能測量所示的旋轉(zhuǎn)機(jī)械全 速時(shí)的軸承負(fù)載以及聯(lián)軸器應(yīng)力。
處理單元4處理應(yīng)力片的測量數(shù)據(jù)并計(jì)算聯(lián)軸器17的彎曲力矩， 以及用以使聯(lián)軸器17中間的剩余力矩最小所需的軸承運(yùn)動(dòng)。從接收 裝置5到處理單元4的數(shù)據(jù)連接10被設(shè)計(jì)為以太網(wǎng)連接或者RS485 通訊連接。
感應(yīng)電源單元14在靠近每個(gè)聯(lián)軸器17處實(shí)現(xiàn)，用于向感應(yīng)線圈 提供必需的能量，這些感應(yīng)線圈被安裝在靠近聯(lián)軸器17的每個(gè)軸部 ll附近，它們未在該圖中示出。感應(yīng)電源單元14與主電源(未在圖 中示出)相連。它們不僅設(shè)計(jì)為用于提供感應(yīng)電源，同時(shí)也提供用于 發(fā)送裝置2中的數(shù)字信號(hào)處理器所必需的觸發(fā)信號(hào)。因此，可以獲得 測量數(shù)據(jù)與軸旋轉(zhuǎn)的同步。旋轉(zhuǎn)編碼器向感應(yīng)電源單元14提供必需 的觸發(fā)信號(hào)。
通過在發(fā)送裝置2和接收裝置5中實(shí)現(xiàn)的藍(lán)牙模塊建立發(fā)送裝置 2和接收裝置5間的無線連接。
圖4示出圖3的WSSA系統(tǒng)，其中更具體地示出測量和發(fā)送裝 置。圖4也示出處理單元或分析系統(tǒng)的幾個(gè)彎曲力矩的測量結(jié)果以及 水平和垂直調(diào)整的顯示。
圖5示出發(fā)送裝置2的方框圖。發(fā)送裝置2包括前端單元19， 用于預(yù)處理傳感器1的測量數(shù)據(jù)。或者，前端單元19可在測量裝置 1中實(shí)現(xiàn)，即與傳感器1一起實(shí)現(xiàn)。來自傳感器1的測量數(shù)據(jù)通過數(shù) 據(jù)連接6傳遞到前端單元19中。前端單元19包括前端開關(guān)、可編程 增益放大器(PGA)以及濾波器。預(yù)處理測量數(shù)據(jù)通過數(shù)據(jù)連接26 從前端單元10傳遞到A/D轉(zhuǎn)換器20。在A/D轉(zhuǎn)換后，數(shù)字信號(hào) 處理器21處理預(yù)處理的測量數(shù)據(jù)。數(shù)字信號(hào)處理器由收集線圈3.2 提供的外部觸發(fā)信號(hào)25觸發(fā)。由收集線圈3.2的感應(yīng)電源提供能 量的供能單元23為發(fā)送裝置2的部件提供必需的能量。收集線圈 3.2收集向感應(yīng)線圈3.1提供的能量。最后，藍(lán)牙模塊22向接收裝 置5的藍(lán)牙模塊22.1無線發(fā)送測量數(shù)據(jù)。
圖6示出在發(fā)送裝置的前端單元中實(shí)現(xiàn)的切換的計(jì)激發(fā)的示例 電路。為了最小化甚至于消除電磁場干擾，將衡量的電源電壓的極性 和輸入測量的極性同時(shí)切換。因此有用的信號(hào)信息將保持不變，而感 應(yīng)的電磁場干擾獨(dú)立于電源電壓的極性，其會(huì)由于高的開關(guān)頻率在髙 頻被限制，然后能通過低通濾波器將其去除。附圖標(biāo)記1測量裝置 2發(fā)送裝置3用于向發(fā)送裝置提供能量的裝置 3.1感應(yīng)線圈 3.2收集線圈 4 處理單元 5接收裝置6到發(fā)送裝置的數(shù)據(jù)連接 7感應(yīng)供能8用于測量數(shù)據(jù)傳輸?shù)臒o線連接9用于控制數(shù)據(jù)傳輸?shù)臒o線連接10到處理單元的數(shù)據(jù)連接11軸部12聯(lián)接法蘭14感應(yīng)電源單元15渦輪機(jī)16發(fā)生器17聯(lián)軸器18軸承19前端單元20 A/D轉(zhuǎn)換器21數(shù)字信號(hào)處理器22發(fā)送裝置的藍(lán)牙模塊22.1接收裝置的藍(lán)牙模塊23供能單元25外部觸發(fā)信號(hào)26從前端單元到A/D轉(zhuǎn)換器的數(shù)據(jù)連接27從A/D轉(zhuǎn)換器到數(shù)字信號(hào)處理器的數(shù)據(jù)連接28測量和發(fā)送單元
權(quán)利要求
1、用于在旋轉(zhuǎn)機(jī)械的旋轉(zhuǎn)部分(11)上進(jìn)行測量的設(shè)備，包括測量裝置(1)，其安裝在所述旋轉(zhuǎn)部分(11)上，用于測量所述旋轉(zhuǎn)部分(11)的至少一個(gè)參數(shù)；發(fā)送裝置(2)，用于接收來自所述測量裝置(1)的測量數(shù)據(jù)，并包括至少一個(gè)射頻模塊(22)，具體為藍(lán)牙模塊，用于基于所述接收的測量數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)的無線傳輸(8)；接收裝置(5)，包括射頻模塊，具體為藍(lán)牙模塊，用于接收從所述發(fā)送裝置(2)傳輸?shù)乃鰯?shù)據(jù)；以及處理單元(4)，與所述接收裝置(5)相連，用于處理包含在從所述接收裝置(5)接收的所述數(shù)據(jù)中的測量數(shù)據(jù)。
2、 如權(quán)利要求l所述的設(shè)備，其特征在于所述接收裝置(5)用于通過向所述發(fā)送裝置(2)發(fā)送控制數(shù) 據(jù)來控制測量。
3、 如權(quán)利要求1或2所述的設(shè)備，其特征在于 其進(jìn)一步包括用于向所述發(fā)送裝置(2)提供能量的裝置(3)。
4、 如權(quán)利要求3所述的設(shè)備，其特征在于 用于向所述發(fā)送裝置(2)提供能量的所述裝置(3)包括在所述旋轉(zhuǎn)部分外側(cè)的感應(yīng)電源單元(14)、安裝在所述旋轉(zhuǎn)部分(11)周 圍的感應(yīng)線圈(3.1)以及安裝在旋轉(zhuǎn)部分(11)上的相應(yīng)能量收集 (3.2)線圈。
5、 如權(quán)利要求3所述的設(shè)備，其特征在于 用于向所述發(fā)送裝置(2)提供能量的所述裝置(3)包括電池，所述電池被配置在所述發(fā)送裝置(2)中。
6、 如前述權(quán)利要求中任意一項(xiàng)所述的設(shè)備，其特征在于-所述發(fā)送裝置(2)適用于在旋轉(zhuǎn)機(jī)械具有高達(dá)約10.000g的高旋轉(zhuǎn)力的惡劣環(huán)境中工作。
7、 如前述的權(quán)利要求中任意一項(xiàng)所述的設(shè)備，其特征在于 所述發(fā)送裝置(2)適用于在高達(dá)約125'C的高溫中工作。
8、 如前述的權(quán)利要求中任意一項(xiàng)所述的設(shè)備，其特征在于 所述發(fā)送裝置(2)安裝在所述旋轉(zhuǎn)部分(11)上，并采用多芯片模塊(MCM-D)技術(shù)實(shí)現(xiàn)。
9、 如前述的權(quán)利要求中任意一項(xiàng)所述的設(shè)備，其特征在于-所述發(fā)送裝置(2)包括前端單元(19)，用于預(yù)處理從所述測量裝置(1)接收的所述測曰似j i.門量數(shù)據(jù)；A/D轉(zhuǎn)換器(20)，用于將所述預(yù)處理的測量數(shù)據(jù)數(shù)字化； 數(shù)字信號(hào)處理器(21)，用于處理所述數(shù)字化且預(yù)處理的測量數(shù)據(jù)；所述射頻模塊(22)，具體為藍(lán)牙模塊，與所述數(shù)字信號(hào)處理器 (21)相連，用于傳送從所述數(shù)字信號(hào)處理器(21)接收的數(shù)據(jù)；以 及供能單元(23)，與用于向所述發(fā)送裝置(2)提供能量的裝置(3) 相連。
10、 如權(quán)利要求9所述的設(shè)備，其特征在于 所述前端單元(19)適用于包含切換的計(jì)激發(fā)功能，用于最小化所述測量數(shù)據(jù)中的干擾。
11、 用于在旋轉(zhuǎn)機(jī)械的旋轉(zhuǎn)部分(11)上進(jìn)行測量的測量和發(fā)送 單元(28)，包括測量裝置(1)，適用于安裝在所述旋轉(zhuǎn)部分(11)上，用于測量所述旋轉(zhuǎn)部分(11)的至少一個(gè)參數(shù)；以及發(fā)送裝置(2)，適用于安裝在所述旋轉(zhuǎn)部分(11)上，用于接收 來自所述測量裝置(1)的測量數(shù)據(jù)，并包括至少一個(gè)射頻模塊(22)， 具體為藍(lán)牙模塊，用于基于接收的所述測量數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)的無線傳輸 (8)。
12、 如權(quán)利要求ll所述的測量和發(fā)送單元(28)，其特征在于 其包含包括所述測量裝置(1)和所述發(fā)送裝置(2)的多芯片模塊(MCM-D)。
13、 如權(quán)利要求11或12所述的測量和發(fā)送單元(28)，其特征 在于所述測量裝置(1)適用于包含切換的計(jì)激發(fā)功能，用于最小化 所述測量數(shù)據(jù)中的干擾。
14、 如權(quán)利要求ll、 12或13所述的測量和發(fā)送單元(28)，其 特征在于它適用于由被供電的靜態(tài)線圈(3.1)提供能量。
15、 用于在旋轉(zhuǎn)機(jī)械上使用的無線應(yīng)變計(jì)軸對準(zhǔn)(WSSA)設(shè)備， 其包括至少兩個(gè)軸部(11.1， 11.2， 11.3， 11.4， 11.5)，其中，兩個(gè) 所述軸部(11.1， 11.2)通過聯(lián)軸器(17)相連，且其中每個(gè)所述 軸部(11.1， 11.2， 11.3， 11.4， 11.5)都通過軸承(18)轉(zhuǎn)動(dòng)，其 中WSSA設(shè)備包括至少一個(gè)應(yīng)變計(jì)，被配置在所述聯(lián)軸器(17)兩側(cè)的每一側(cè)， 用于測量所述軸表面上的應(yīng)力；處理單元(4)，用于處理從所述應(yīng)變計(jì)接收的測量數(shù)據(jù)，并計(jì) 算所述聯(lián)軸器(17)的彎曲力矩和用于使所述聯(lián)軸器(17)中間的 剩余力矩最小所需的彎曲運(yùn)動(dòng)；以及 至少一個(gè)如權(quán)利要求1到IO任一項(xiàng)所述的用于測量耦合應(yīng)力和軸承負(fù)載的設(shè)備，其中，所述測量裝置(1)包括所述至少一個(gè)應(yīng)變計(jì)，所述接收裝置(5)適用于將所述測量數(shù)據(jù)發(fā)送給所述處 理單元(4)。
16、用于在旋轉(zhuǎn)機(jī)械的旋轉(zhuǎn)部分(11)上進(jìn)行測量的方法，其中測量裝置(1)，其安裝在所述旋轉(zhuǎn)部分(11)上，測量旋轉(zhuǎn)部分 (11)的至少一個(gè)參數(shù)；發(fā)送裝置(2)，其包括至少一個(gè)射頻模塊(22)，具體為藍(lán)牙模 塊，用于基于接收的所述測量數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)的無線傳輸(8)，接收來自 所述測量裝置(1)的測量數(shù)據(jù)，并通過所述至少一個(gè)射頻模塊傳輸基 于所述接收的測量數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)；接收裝置(5)，其包括射頻模塊，具體為藍(lán)牙模塊，接收從所述 發(fā)送裝置(2)傳輸?shù)乃鰯?shù)據(jù)；以及處理單元(4)，其與所述接收裝置(5)相連，處理包含在從所 述接收裝置(5)接收的所述數(shù)據(jù)中的測量數(shù)據(jù)。
全文摘要
本發(fā)明涉及用于在旋轉(zhuǎn)機(jī)械的旋轉(zhuǎn)部分(11)上進(jìn)行測量的設(shè)備和方法，包括測量裝置(1)，其安裝在所述旋轉(zhuǎn)部分(11)上，用于測量所述旋轉(zhuǎn)部分(11)的至少一個(gè)參數(shù)；發(fā)送裝置(2)，用于接收來自所述測量裝置(1)的測量數(shù)據(jù)，并包括至少一個(gè)射頻模塊(22)，具體為藍(lán)牙模塊，用于基于接收的所述測量數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)的無線傳輸(8)；接收裝置(5)，包括射頻模塊，具體為藍(lán)牙模塊，用于接收從所述發(fā)送裝置(2)傳輸?shù)乃鰯?shù)據(jù)；以及，處理單元(4)，與所述接收裝置(5)相連，用于處理包含在從所述接收裝置(5)接收的所述數(shù)據(jù)中的測量數(shù)據(jù)。該設(shè)備可被具體用于像蒸汽渦輪機(jī)、燃?xì)鉁u輪機(jī)或發(fā)生器等旋轉(zhuǎn)機(jī)械的長期在線監(jiān)測。
文檔編號(hào)G01B7/31GK101111754SQ200580047663
公開日2008年1月23日 申請日期2005年4月19日 優(yōu)先權(quán)日2005年2月4日
發(fā)明者M·羅森, R·滕內(nèi)森 申請人:阿爾斯通技術(shù)有限公司