磁阻式转速测量系统电磁特性分析及故障处理

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1、万方数据磁魍武熊遵测量幕统l电磁特性分析及故障处理王志杰，刘复平，昌学年(国网湖南省电力公司电力科学研究院．湖南长沙410007)摘要：磁阻式转速传感器是一种较为常见的转速测量装置。针对某机组给水泵汽轮机在调试过程中出现的rh于磁阻式转速测量系统自身电磁特性造成的转速测量故障现象．分析了故障产生的原因，并对故障机理进行了研究．揭示了磁阻式转速测量系统中测量模件的输入电压随其自身电阻、电容以及电动势的交变频率之间的变化规律，在此基础上。提出了具体的处理措施和建议。实际应用表明，测量故障消除，处理效果良好。关键词：转速传感器；电磁特性；削波；故障处理中图分类号：TK323文献标志码：B文章编号

2、：1004—9649(2015)12．0070-040引言磁阻式转速传感器利用其与测速肯轮在转动过程巾离齿顶和齿根距离的变化而感应}{J交变的电动势、通过测量模件来获得齿轮转速的一种测量装置．具有结构简单、体积小、维护成本低、性能稳定、可T_作于恶劣环境等优点㈣I，在火电厂巾主要被用来测量汽轮机、给水泵汽轮机(以下简称小汽机)的转速等16-，I。在某火电厂小汽机首次冲转过程巾．}{1现r由于磁阻式转速传感器的电磁特性与测量模件的电压限值不匹配而导致的测量故障现象．具体情况可捕述为：当小汽机转速在3100r／min以下时．转速测量值能够真实反映实际转速：当小汽机升速至3lOO～3600r／m

3、in时．转速测量值急剧增大且波动剧烈．两两转速偏差可达100r／rain左手i：当升速至3600～4300r／min时，测量值恰好为实际转速的2倍：当小汽机转速继续上升，测量值义急剧减小．最终等于实际转速。针对上述情况．本文对其产生原I矧及机理进行了分析．并给m了此类问题出现时采取的具体处理措施和建议。1磁阻式传感器转速测量原理磁阻式转速传感器主要南铁芯、永久磁钢和感应线圈等组成lm。永久磁钢用来产生一定强度的磁场．当测速齿轮转动时，传感器与其齿顶和齿根的距离周期性变化．随之其磁阻也周期性改变，最终导致其磁通量发生周期性增减．从而在线圈巾产生交变的感应电动势．磁阻式转速传感器测量原理如陶l

4、所示。图1磁阻式转速传感器测量示意Fig．1Themeasurementprincipleofmagneticresistancespeedsensor在测速齿轮转动过程中．磁阻式转速传感器产生的交变感应电动势E可表示为I。IE=-N警=∥(1)o￡一式巾：E为传感器产生的交变感应电动势，V；，v为传感器的线圈匝数：dqb／dt为通过线圈的磁通量随时间的变化量：g为南传感器的电势系数、安装间隙及齿轮模数等所确定的常数．V．min／r。r代表测速齿轮的转数；厂为感应电动势E的交变频率，Hz。磁阻式转速传感器与其测量模件一起才能构收稿日期：2015—08一19基金项目：湖南省科技if戈lJ项目

5、(2012GK3017)作者简介：王志杰(1982一)，男．河南新乡人，博十．丁程师，从事热T自动控制方面的研究．E-mail：20025306@163．com肛万方数据成完整的转速测量系统1101。交变感应电动势E是转速传感器产生的空载电压．而测量模件的输入电压U则是其自身负载所承担的电压，其交变频率与感应电动势E的频率相同．而其大小不仅取决于E的大小．也与传感器和测量模件自身的阻抗值有关。当利用测量模件获取输入电压U的交变频率厂后，根据下式获取齿轮转速⋯】：n：一60"f(2)n=一L二JZ式中：n为测速齿轮的转速，r／min；z为齿轮齿数。2转速测量故障原因分析2．1测量模件的“削波

6、”现象对于常见的渐开线型测速齿轮．磁阻式转速传感器产生的感应电动势波形近似为正弦波。测量模件对正弦波输入电压进行模数转换后．送入控制器进行计算获取齿轮转速。一般来讲，测量模件都有其低限电压y，和高限电压yh其输入电压U需满足y．≤U≤yh，否则输入电压U被标记为零。对某一磁阻式转速测量系统．当测量模件的输入电压U满足yI≤U≤y。测量模件能够进行正常采样；随着齿轮转速的升高，传感器产生的交变感应电动势E逐步增大．测量模件的输入电压U也随之增大；当U>V。时，测量模件就会进行“削波”：即当模件的输入电压U沿上升沿达到I／1．时，测量模件会进行一次采样；当U>V。时，输人电压U被标记为零：当U

7、经过峰值后沿下降沿达到y。时，测量模件就又会进行一次采样(她图2)。由图2可知，当测量模件的输入电压U超过其高限电压V。时，经“削波”后，一个波就会进行2次采样．从而导致此时经计算获得的转速测量值剧烈波动：当转速继续升高至某一值El寸，测量模件对其输入电压的每一个波都会进行2次采样．因此，此时获得的转速测量值为实际转速的2倍。／Hz图2测量模件“削波”示意Fig．2Theclippingsketchofmeasuring