CN100507438C - 磁力泵永磁联轴器间隙在线监测方法与装置 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种磁力泵永磁联轴器间隙在线监测方法与装置，可实现对磁力泵滑动轴承磨损状态进行在线监测，通过在隔离套外圈表面沿径向设置不少于二组的检测导线。每组检测导线又由偶数根检测导线组成，所有检测导线串联连接，通过切割永磁联轴器间隙磁场产生动生电动势信号，永磁联轴器间隙相等时，各组检测导线动生电动势之总和为零。由检测导线获取检测信号，引出进行放大和滤波，然后送到显示器动态显示磁力泵永磁联轴器间隙状态，同时进行比较、判断，在达到限位值时发出报警信号。本发明能准确地反映磁力泵永磁联轴器内外转子之间径向间隙，性能可靠，安装调试方便，结构设计合理，提高了磁力泵的运行安全、可靠性。
Description
所属技术领域
本发明属于位移测量领域。特指一种对磁力泵永磁联轴器间隙在线监测的方法与装置。
背景技术
磁力泵是一种无密封无泄漏泵。它是由泵体、永磁联轴器、驱动电机三部分组成。电动机直接带动永磁联轴器的外转子，外转子上磁体的磁场穿过隔离套作用于内转子磁体上驱动泵工作。隔离套将泵与动力部分隔开，实现了无泄漏的动力传动。由于磁力传动泵采用封闭结构，泵内部滑动轴承依靠所输送的介质来实现自身的润滑与冷却，而磁力泵输送的介质润滑性往往较差，滑动轴承常因润滑不良而磨损严重，磨损后轴瓦与轴的径向间隙增大，转子部件转动松动，转子中心偏离轴几何中心，滑动轴承磨损严重时，将导致内磁转子与密封隔离套发生摩擦，若未及时发现，内磁转子会将密封套磨穿，不仅造成介质泄漏，而且可能引起火灾。
中国专利98110180.1、98220956.8磁力泵内外磁转子偏心检测方法及装置，采用在隔离套外圈表面沿径向均布检测线圈，由检测线圈获取检测信号，引出进行处理、比较、判断，在达到限位值时发出报警信号。该专利所述方法及装置存在以下不足之处。1.该专利所述的检测线圈需要多信号处理通道，因而干扰和误差较大。2.基于磁通变化设计的检测线圈布线复杂，需要导线重叠，并且由于部分磁通互相抵消，信号利用率低。3.多组检测线圈各自独立，使信号引线增多，带来干扰。
发明内容
本发明的目的在于提供一种磁力泵永磁联轴器间隙的在线监测方法与装置，能准确地反映磁力泵永磁联轴器内外转子之间径向间隙，性能可靠，安装调试方便，结构设计合理，可提高磁力泵的运行安全、可靠性。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：
本发明在线监测装置，其包括检测器、工作电源、信号处理电路，其特征是：检测器为在隔离套外圈表面沿径向设置不少于二组的检测导线，每组动生电动势之总和为零的检测导线由偶数根检测导线组成，根据永磁联轴器磁体个数m，每组组内检测导线空间位置彼此相隔360/m度，即180度电角度；所有检测导线依次串联连接，构成检测器，只有两个引出端。
当检测导线设置为二组时，彼此相隔180度，各组检测导线产生的动生电动势电角度也相差180度。
当上述检测导线设置为三组时，彼此相隔120度，各组检测导线产生的动生电动势电角度也相差120度。
所有检测导线及其连接线采用软性薄膜印刷电路或漆包线固定于磁力泵隔离套外表面上的磁力泵外磁钢与内磁钢之间边侧或中间位置。
工作电源由在隔离套外圈表面设置的发电导线连接整流、滤波电路而成；发电导线沿隔离套外圈表面轴向互相平行、沿径向相差360/m度，即180度电角度；所有发电导线串联连接，只有两个引出端。所有发电导线及其连接线采用软性薄膜印刷电路或漆包线固定于磁力泵隔离套外表面上的磁力泵外磁钢与内磁钢之间边侧或中间位置。
所述的信号处理电路包括信号变换电路、比较器、报警电路、显示器，其中比较器、报警电路依次连接组成一路，显示器为另一路，分别与信号变换电路相连而成。
其检测方法是：由检测器获取检测信号，引出到信号变换电路，进行放大和滤波，然后再分二路，一路去比较、判断、报警电路，在达到限位值时发出报警信号，一路送显示器，动态显示磁力泵永磁联轴器间隙状态。发电导线串联产生正弦型动生电动势，经整流、滤波电路后为装置提供工作电源。
本发明的优点在于：可有效实现因磁力泵滑动轴承磨损使永磁联轴器间隙变小，造成隔离套磨损的在线检测，消除威胁磁力泵安全运行的重大隐患，扩展磁力泵的运用范围。
附图说明
图1磁力泵结构图。
图2检测导线在磁场中运动产生动生电动势示意图。
图3不同错位角时，永磁联轴器气隙中心径向磁感应强度分布图。
图4实施例1检测导线连接方式。
图5实施例1检测导线位置示意图。
图6实施例2检测导线连接方式。
图7实施例2检测导线位置示意图。
图8实施例1检测导线、发电导线布线示意图。
图9实施例2检测导线、发电导线布线示意图。
图10实施例3检测导线、发电导线布线示意图。
图11检测装置原理图。
1.隔离套，2.外转子，3.内转子，4.泵内部滑动轴承，5.检测导线，6.发电导线，7.8.9.10.11.12.13.14.15.16.17.18.检测导线，19.径向充磁N-S永磁体，20.径向充磁S-N永磁体，21.电源电路，22.比较器，23.报警电路，24.信号变换电路，25.显示器。
具体实施方式
实施例1.参考图4、图5、图8，本实施例磁力泵永磁联轴器间隙在线监测方法与装置，假定永磁联轴器磁体个数为10个，检测导线矩形布线，通过在隔离套外圈表面侧端沿径向圆周均布三组检测导线7-8，9-10，11-12，其中检测导线7，9，11相隔机械角度120度，同时相差电角度120度，检测导线7-8，9-10，11-12分别相差机械角度36度，即电角度180度。6根检测导线串联连接构成检测器.检测器由软性薄膜印刷电路或漆包线按参考图4、图5、图8方法，沿隔离套轴向排放，用胶粘在隔离套上。发电导线共5对，分别相差机械角度36度，串联连接，由软性薄膜印刷电路或漆包线按参考图8方法，沿隔离套排放，用胶粘在隔离套上。
图11为检测装置原理图，三组检测导线各产生相差120度电角度正弦动生电动势信号，串联相加后送入信号变换电路24进行放大、滤波，送显示器25，动态显示磁力泵永磁联轴器间隙。同时，该信号去比较器22，与固定电压比较后产生报警信号，当磁力泵永磁联轴器间隙达到预定间隙时进行报警。5对发电导线串联产生正弦型动生电动势，经电源电路21整流、滤波后为装置提供工作电源。
本发明基本原理如图2所示，永磁联轴器旋转时，检测导线在永磁联轴器隔离套上做切割磁力线运动，假设磁力泵电机转速为n，隔离套半径为R，径向磁感应强度为B，检测导线有效长为L时，检测导线中的电子受到洛仑慈力Fm的作用，在检测导线中产生电场，该电场又对电子产生与Fm方向相反，大小相等的电场力Fe，并在检测导线两端产生动生电动势，动生电动势E大小为E＝2πn RBL。图3所示为不同负载时，即永磁联轴器内外磁体错位角不同时，磁力泵永磁联轴器之间气隙径向磁感应强度在隔离套外圈表面沿径向分布规律近似为正弦函数，函数周期为2个磁体的张角。安装在隔离套上的三组检测导线分别产生与永磁联轴器之间间隙成反比、相差120度电角度的正弦动生电动势信号，三组检测导线总动生电动势为三个相差120度电角度的正弦信号之矢量和。当内外磁体间隙相等时，总动生电动势大小为零。当内外磁体间隙不等时，其差越大，总动生电动势也越大。
本发明采用基于检测导线切割磁场时由于洛仑慈力作用产生动生电动势原理，三组检测导线串联使信号引出线只有两个，信号处理通道只有一个，针对磁力泵永磁联轴器磁体个数设计的检测导线安装位置，使检测装置设计更加合理、可靠。
实施例2.参考图6、图7、图9，假设永磁联轴器磁体个数为10个，检测导线矩形布线，通过在隔离套外圈表面侧端沿径向圆周均布三组检测导线7-8-13-14、9-10-15-16、11-12-17-18，其中检测导线7、9、11相隔机械角度120度，检测导线7-8-13-14、9-10-15-16、11-12-17-18分别相差机械角度36度.12根检测导线串联连接构成检测器.检测器由软性薄膜印刷电路或漆包线按参考图6、图7、图9方法，沿隔离套轴向排放，用胶粘在隔离套上。发电导线共5对，分别相差机械角度36度，串联连接，由软性薄膜印刷电路或漆包线按参考图9方法，沿隔离套轴向排放，用胶粘在隔离套上。
实施例3.参考图10，假定永磁联轴器磁体个数为10个，检测导线矩形布线，通过在隔离套外圈表面侧端沿径向圆周相隔180度设置二组检测导线，每组组内检测导线为4根，相隔36度。所有检测导线依次串联连接，构成检测器，只有两个引出端。检测器由软性薄膜印刷电路或漆包线按参考图10方法，沿隔离套轴向排放，用胶粘在隔离套上。发电导线共5对，分别相差机械角度36度，串联连接，由软性薄膜印刷电路或漆包线按参考图10方法，沿隔离套排放，用胶粘在隔离套上。
Claims (8)
1.磁力泵永磁联轴器间隙在线监测装置，其包括检测器、工作电源和信号处理电路，其特征是：检测器为在磁力泵隔离套外表面沿径向设置的不少于二组的检测导线，每组检测导线的动生电动势之总和为零，且每组检测导线由偶数根检测导线组成，根据永磁联轴器磁体个数m，每组组内检测导线空间位置彼此相隔360/m度，即180度电角度；所有检测导线依次串联连接，构成检测器，只有两个引出端。
2.根据权利要求1所述的磁力泵永磁联轴器间隙在线监测装置，其特征是：上述检测导线设置为二组时，彼此相隔180度，各组检测导线产生的动生电动势电角度也相差180度。
3.根据权利要求1所述的磁力泵永磁联轴器间隙在线监测装置，其特征是：上述检测导线设置为三组时，彼此相隔120度，各组检测导线产生的动生电动势电角度也相差120度。
4.根据权利要求1所述的磁力泵永磁联轴器间隙在线监测装置，其特征是：所有检测导线及其连接线采用软性薄膜印刷电路或漆包线，固定于磁力泵隔离套外表面上的磁力泵外磁钢与内磁钢之间边侧或中间位置。
5.根据权利要求1所述的磁力泵永磁联轴器间隙在线监测装置，其特征是：工作电源由在磁力泵隔离套外表面设置的发电导线连接整流和滤波电路而成；发电导线沿磁力泵隔离套外表面轴向互相平行、沿径向相差360/m度，即180度电角度；所有发电导线串联连接，只有两个引出端。
6.根据权利要求5所述的磁力泵永磁联轴器间隙在线监测装置，其特征是：所有发电导线及其连接线采用软性薄膜印刷电路或漆包线，固定于磁力泵隔离套外表面上的磁力泵外磁钢与内磁钢之间边侧或中间位置。
7.根据权利要求1所述的磁力泵永磁联轴器间隙在线监测装置，其特征是：所述的信号处理电路包括信号变换电路、比较器、报警电路和显示器，其中比较器和报警电路依次连接组成一路，显示器为另一路，分别与信号变换电路相连而成。
8.使用权利要求1所述装置的磁力泵永磁联轴器间隙在线监测方法，其特征是：由检测器获取检测信号，引出到信号变换电路，进行放大和滤波，然后再分二路，一路去比较器和报警电路，在达到限位值时发出报警信号，一路送显示器，动态显示磁力泵永磁联轴器间隙状态；发电导线串联产生正弦型动生电动势，经整流和滤波电路后为磁力泵永磁联轴器间隙在线监测装置提供工作电源。
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