一種用于高壓斷路器故障診斷的振動(dòng)檢測(cè)裝置設(shè)計(jì)

　　2 振動(dòng)檢測(cè)裝置設(shè)計(jì)

　　在振動(dòng)腔體中設(shè)置含有相互垂直兩個(gè)繞組的定板，及含有兩對(duì)相互垂直繞組的動(dòng)板，定板固定于腔體上，動(dòng)板安裝于慣性塊上。通過(guò)檢測(cè)定板和動(dòng)板之間的相對(duì)運(yùn)動(dòng)，可測(cè)得斷路器在X和Z方向的振動(dòng)模態(tài)。在進(jìn)行故障診斷時(shí)，定板輸入被放大了的正弦信號(hào)，用于激勵(lì)，而動(dòng)板依據(jù)振動(dòng)強(qiáng)弱和模態(tài)，在其兩對(duì)繞組上感應(yīng)出相應(yīng)的正弦和余弦兩相輸出信號(hào)。輸出信號(hào)被電路板上的功率放大電路放大，可直接輸出至專用儀器、單片機(jī)和計(jì)算機(jī)等設(shè)備。

　　本振動(dòng)檢測(cè)裝置還在機(jī)械結(jié)構(gòu)上采用如下設(shè)計(jì)方案，以保證振動(dòng)信號(hào)的有效傳遞和采集，同時(shí)降低系統(tǒng)的背景噪聲：設(shè)置空心彈性連桿，其一端固定于振動(dòng)腔體上，另一端安裝有慣性塊，水平放置，在慣性塊上再安裝動(dòng)板，該類結(jié)構(gòu)可對(duì)振動(dòng)信號(hào)進(jìn)行機(jī)械“放大”，并延長(zhǎng)模態(tài)信號(hào)的持續(xù)時(shí)間，便于檢測(cè)。裝置的結(jié)構(gòu)和主要部件的位置布置如圖1所示，整個(gè)裝置主要由電路板1、腔體外殼2、底座3、慣性塊4、動(dòng)板5、定板6、彈性連桿7、線排8和線排9組成。動(dòng)板絕緣固定于慣性塊上，定板固定于腔體一側(cè)，動(dòng)板與定板平行且保持1~2mm間距。彈性連桿中空，水平放置，其一端固定于腔體一壁，另一端與慣性塊連接。定板和動(dòng)板的引線穿過(guò)連桿引出。定板和動(dòng)板均由覆銅板制成，其上繞組采用光刻、腐蝕制版而成。定板含節(jié)距相同的兩個(gè)垂直繞組，動(dòng)板含節(jié)距相同的兩對(duì)垂直繞組，每對(duì)繞組有正弦和余弦繞組各一個(gè)，動(dòng)板與定板節(jié)距相同，應(yīng)為2mm。動(dòng)板的正弦繞組與定板繞組對(duì)齊時(shí)，動(dòng)板的余弦繞組應(yīng)與定板繞組錯(cuò)開(kāi)正好1/4節(jié)距。動(dòng)板和定板繞組上方可涂以防護(hù)薄層。

　　本振動(dòng)檢測(cè)裝置具體實(shí)施時(shí)，電路板由一個(gè)正弦信號(hào)激勵(lì)電路、兩個(gè)功率放大電路組成。正弦信號(hào)激勵(lì)電路采用TC1878芯片，其器件型號(hào)及連接由圖3所示。兩個(gè)功率放大電路均采用AD827芯片，完成對(duì)動(dòng)板輸出信號(hào)的放大，其器件型號(hào)及連接由圖4(a、b)所示。外來(lái)標(biāo)準(zhǔn)正弦函數(shù)信號(hào)接到電路板上圖3所示Vi1端，經(jīng)由所示電路板板上的Vo1，通過(guò)線排8接到定板的對(duì)應(yīng)端，以進(jìn)行激勵(lì)。動(dòng)板的Vi1sin、Vi1cos、Vi2sin和Vi2cos通過(guò)線排9，分別接到圖4所示的電路板對(duì)應(yīng)輸入端，經(jīng)過(guò)功率放大電路放大產(chǎn)生Vo1sin、Vo1cos、Vo2sin和Vo2cos4路輸出，該類輸出信號(hào)可直接用于各類專用儀器、單片機(jī)和上位計(jì)算機(jī)[4]。

　　3 結(jié)語(yǔ)

　　高壓斷路器是電力傳輸系統(tǒng)的關(guān)鍵設(shè)備，其運(yùn)行可靠性至關(guān)重要，故常設(shè)故障診斷系統(tǒng)，以及時(shí)預(yù)防和發(fā)現(xiàn)設(shè)備故障。本文針對(duì)高壓斷路器故障診斷、預(yù)測(cè)系統(tǒng)設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)時(shí)的高壓斷路器的短時(shí)機(jī)械振動(dòng)檢測(cè)的問(wèn)題，提出并實(shí)現(xiàn)了一種基于電磁變化與感應(yīng)原理的新型的振動(dòng)檢測(cè)裝置，以裝置機(jī)械結(jié)構(gòu)為保障，實(shí)現(xiàn)了對(duì)機(jī)械振動(dòng)信號(hào)的短時(shí)檢測(cè)。相對(duì)于目前常用的壓電式加速度傳感器測(cè)振裝置，本方案系統(tǒng)背景噪聲較小，檢測(cè)輸出的溫度響應(yīng)系數(shù)較小，檢測(cè)頻帶范圍寬，檢測(cè)精度較高。經(jīng)對(duì)裝置的檢測(cè)實(shí)驗(yàn)表明，本振動(dòng)檢測(cè)裝置的測(cè)試結(jié)果誤差都在 4%以內(nèi)，能適用于各類中大型高壓斷路器的故障診斷。