CN101430188B - 磁力泵转轴位置在线监测装置和方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种磁力泵转轴位置在线监测装置和方法，检测探头法兰固定于磁力泵非转动体上，检测轮固定在磁力泵转轴上并位于检测探头法兰中心通孔内且和检测探头法兰同轴；检测传感器由磁场产生体、导磁体组成并和检测轮组成闭合磁路。在磁力泵转轴位置发生变化时，检测轮与检测探头法兰之间间隙大小发生改变，闭合磁路的磁阻大小同时发生改变，通过信号调理电路接收磁场敏感体的响应信号并输出到信号处理电路板，进行程序分析后，将磁力泵最大转轴位置状况以电信号方式远距离传送。本发明能及时在线检测磁力泵转轴位置，预报与发现磁力泵内转子与磁力泵隔离套发生摩擦，避免导致泄漏事故的发生，装置结构简单，监测方法准确可靠。

Description

磁力泵转轴位置在线监测装置和方法

技术领域

本发明涉及利用传感器在线测量位移的装置和方法，特别涉及对磁力泵转轴位置的在线监测的装置和方法。

背景技术

磁力泵是通过永磁联轴器内外磁转子之间的永磁力带动泵体内叶轮转动，通过安装在内外磁转子之间的静止隔离套保证其泵介质无泄露。泵转子由内磁转子、泵转轴和叶轮组成，由前后滑动轴承径向支撑。

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，加上磁力泵安装时的原始机械偏心，将导致磁力泵内转子与定子摩擦，特别是磁力泵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。为了防止此类事故的发生和充分发挥轴承潜能，需要给磁力泵轴承安装转轴位置检测装置。

发明内容

本发明的目的是为了防止上述事故的发生和充分发挥轴承潜能，给磁力泵轴承安装转轴位置在线检测装置，本发明同时提供了一种磁力泵转轴位置在线监测方法。

本发明磁力泵转轴位置在线监测装置采用的技术方案是：包括检测探头法兰、检测轮和信号处理电路板，检测探头法兰固定于磁力泵非转动体上，用导磁材料制造的检测轮固定在磁力泵转轴上并位于检测探头法兰中心通孔内且和检测探头法兰同轴；检测探头法兰中的检测探头是由N个相同的检测传感器组成且N大于等于1；当N等于2时，两个检测传感器在磁力泵转轴径向方向的夹角是90度；当N大于2时，每个检测传感器之间的夹角相等；所述检测传感器由磁场产生体、导磁体和磁场敏感体组成，磁场产生体、导磁体和检测轮组成闭合磁路。

检测探头法兰固定于磁力泵隔离套外表面，或固定于磁力泵流体密封系统内且用两个密封圈使其径向外端面与磁力泵内部密封流体隔离。

检测探头法兰包括检测探头法兰隔离套、检测探头法兰隔离套封盖、检测探头和检测探头电路板；检测探头法兰隔离套、检测探头法兰隔离套封盖采用非导磁材料制造，检测探头和检测探头电路板密封于检测探头法兰隔离套内；检测探头法兰隔离套封盖固定于检测探头法兰隔离套开口处。

由对应的N个信号调理电路组成检测探头电路板，检测探头电路板(15)电连接信号处理电路板；每个信号调理电路电连接一个磁场敏感体。

本发明磁力泵转轴位置在线监测方法包括如下步骤：

A、在磁力泵轴承发生磨损时，固定在磁力泵转轴上的检测轮与检测探头法兰之间间隙大小发生改变，磁场产生体、导磁体和检测轮组成的闭合磁路的磁阻大小同时发生改变；

B、磁场敏感体产生一个响应信号，通过检测探头电路板接收磁场敏感体的响应信号，并将响应信号输出到信号处理电路板；

C、每个检测传感器中的磁场敏感体可以检测一个方向上的磁力泵转轴位置状况，信号处理电路板将收到的各个检测传感器中的磁场敏感体的磁力泵转轴位置状况进行综合分析，得到磁力泵最大转轴位置状况，并将该转轴位置状况以电流信号方式远距离传送。

本发明将检测装置固定于磁力泵非转动体上且靠近磁力泵轴承，通过检测轮与检测探头法兰之间间隙大小的改变导致闭合磁路的磁阻大小的改变来在线检测磁力泵转轴位置状态，能及时预报与发现磁力泵内转子与磁力泵隔离套发生摩擦，避免泄漏事故的发生。装置结构简单，监测方法准确可靠。

附图说明

图1是本发明磁力泵转轴位置在线监测装置中的检测探头法兰6固定于磁力泵流体密封系统内的结构示意图；

图2是本发明磁力泵转轴位置在线监测装置中的检测探头法兰6固定于磁力泵隔离套1外表面上的结构示意图；

图3是含有4个检测传感器的检测探头法兰6和检测轮5的安装结构图，其中图3a为主视剖视图，图3b为左视剖视图；

图4是图3中检测探头法兰隔离套9的结构图：其中图4a为主视剖视图，图4b为左视图；

图5是图3中检测探头法兰隔离套封盖16的结构图：其中图5a为右视图，图5b为主视剖视图；

图6是图3中检测轮5的结构图：其中图6a为主视剖视图，图6b为左视图；

图7是本发明实施例中含有4个检测传感器的检测探头法兰6和检测轮5的安装结构图。

图8是本发明实施例中检测传感器和检测轮5组成的闭合磁路示意图。

图9本发明实施例中检测探头电路板15的一路信号调理电路连接图；

图中：1.磁力泵隔离套，2.外磁转子，3.内磁转子，4.滑动轴承，5.检测轮，6.检测探头法兰，7.叶轮，8.电动机，9.检测探头法兰隔离套，10.密封圈，11.出线孔，12.磁场敏感体，13.磁场产生体，14.导磁体，15.检测探头电路板，16.检测探头法兰隔离套封盖，17.检测探头法兰出线孔，20.磁力泵转轴，21.线性霍尔集成电路电源脚，22.线性霍尔集成电路输出脚，23.线性霍尔集成电路接地脚，24.信号调理电路输出脚。

具体实施方式

如图1～3所示，磁力泵转轴位置在线监测装置包括检测探头法兰6、检测轮5和信号处理电路板。检测探头法兰6固定于磁力泵非转动体上。检测探头法兰6可以在磁力泵隔离套1外表面，也可以在磁力泵流体密封系统内。在磁力泵流体密封系统内时，有两个密封圈10使检测探头法兰6径向外端面与磁力泵内部密封流体隔离。

检测探头法兰6包括检测探头法兰隔离套9、检测探头法兰隔离套封盖16、检测探头和检测探头电路板15。如图4～5，检测探头法兰隔离套9、检测探头法兰隔离套封盖16均采用非导磁材料制造，检测探头和检测探头电路板15均用耐高温胶密封于检测探头法兰隔离套9内，检测探头法兰隔离套封盖16焊接在检测探头法兰隔离套9开口处。在检测探头法兰隔离套9上设置检测探头法兰出线孔17。

用导磁材料制造的如图6所示的检测轮5固定在磁力泵转轴20上，同时位于检测探头法兰6中心通孔内，检测探头法兰6和检测轮5同轴。检测轮5如果需要防腐防锈可以在其外加薄的隔离套。

检测探头是由相同的N个检测传感器组成，N大于等于1。当N等于2时，两个检测传感器在检测探头法兰隔离套9内径向方向的夹角是90度。当N大于2时，每个检测传感器之间夹角相等。

检测传感器由磁场产生体13、导磁体14和磁场敏感体12组成，磁场敏感体12为磁敏元件，导磁体14由导磁材料制造，磁场产生体13的作用为产生磁场，可以为永久磁铁或绕在导磁体14上的线圈。磁场产生体13、导磁体14和检测轮5组成闭合磁路。

检测探头电路板由N个信号调理电路组成。每个信号调理电路用于接收一个磁场敏感体12的响应信号，经过处理后输出到信号处理电路板。

信号处理电路板由包含单片机的智能系统组成。信号处理电路板接收检测探头电路板的各信号调理电路输出信号，在单片机的智能系统中进行综合分析后，将磁力泵最大转轴位置状况以电信号方式远距离传送。

磁力泵转轴位置在线监测方法是：检测探头法兰6固定于磁力泵非转动体上，检测轮5固定在磁力泵转轴20上并位于检测探头法兰6中心通孔内且和检测探头法兰6同轴；将检测探头法兰隔离套封盖16固定在检测探头法兰隔离套9开口处形成检测探头法兰6的内腔，检测探头和检测探头电路板15密封在该内腔中；检测探头由若干个相同的检测传感器组成；该检测传感器由磁场产生体13、导磁体14和磁场敏感体12组成，并和检测轮5组成闭合磁路。

磁力泵转轴位置在线监测方法采用的技术方案是包括如下步骤：

A、在磁力泵轴承发生磨损时，固定在磁力泵转轴20上的检测轮5与检测探头法兰6之间间隙大小发生改变，磁场产生体13、导磁体14和检测轮5组成闭合磁路的磁阻大小同时发生改变。

B、磁场敏感体12产生一个响应信号，通过检测探头电路板15接收磁场敏感体12的响应信号，并将响应信号输出到信号处理电路板。

C、每个检测传感器中的磁场敏感体可以检测一个方向上的磁力泵转轴20位置状况，信号处理电路板通过检测探头电路板中的相应信号调理电路将收到的各个检测传感器中的磁场敏感体的磁力泵转轴位置状况进行综合分析，得到磁力泵最大转轴位置状况，并将该磨损状况以电流信号方式远距离传送。

实施例1

参照图1，磁力泵是由磁力泵隔离套1、外磁转子2、内磁转子3以及前后滑动轴承4组成，叶轮7安装在磁力泵流体密封系统内，电动机8带动磁力泵转轴旋转。该装置包括检测探头法兰6、检测轮5。其中检测探头法兰6位于磁力泵流体密封系统内。有两个密封圈10使检测探头法兰6径向外端面及出线孔11与磁力泵内部密封流体隔离。

参照图7的检测探头法兰6。该检测探头由4个完全相同的检测传感器组成，各检测传感器在磁力泵转轴径向方向的夹角是90度。检测传感器和检测轮5组成的闭合磁路的如图8所示。磁场产生体13为永久磁铁，磁场敏感体12为线性霍尔集成电路CS3503，导磁体14由矽钢片叠加而成。检测探头电路板由4个信号调理电路组成。参照图9的一路信号调理电路的，线性霍尔集成电路电源脚21接电源VCC，线性霍尔集成电路接地脚23接，线性霍尔集成电路输出脚22为磁场敏感的响应信号脚，通过放大器放大后输出到信号调理电路输出脚24，然后送到信号处理电路板。信号处理电路板接收各检测传感器通过信号调理电路输出脚的输出信号，进行程序分析后，将磁力泵最大转轴位置状况以电信号方式远距离传送。

实施例2

参照图2的另一磁力泵转轴位置在线监测装置结构图，该装置包括检测探头法兰6、检测轮5。其中检测探头法兰6位于磁力泵隔离套1外表面。检测探头法兰6结构同实施例1。

Claims (5)

1.一种磁力泵转轴位置在线监测装置，包括检测探头法兰(6)、检测轮(5)和信号处理电路板，其特征是：检测探头法兰(6)固定于磁力泵非转动体上，用导磁材料制造的检测轮(5)固定在磁力泵转轴(20)上并位于检测探头法兰(6)中心通孔内且和检测探头法兰(6)同轴，检测探头法兰(6)中的检测探头是由N个相同的检测传感器组成且N大于等于1；当N等于2时，两个检测传感器在磁力泵转轴径向方向的夹角是90度；当N大于2时，每个检测传感器之间的夹角相等；所述检测传感器由磁场产生体(13)、导磁体(14)和磁场敏感体(12)组成，磁场产生体(13)、导磁体(14)和检测轮(5)组成闭合磁路。

2.根据权利要求1所述的磁力泵转轴位置在线监测装置，其特征是：检测探头法兰(6)固定于磁力泵隔离套(1)外表面，或固定于磁力泵流体密封系统内且用两个密封圈(10)使其径向外端面与磁力泵内部密封流体隔离。

3.根据权利要求1所述的磁力泵转轴位置在线监测装置，其特征是：检测探头法兰(6)还包括检测探头法兰隔离套(9)、检测探头法兰隔离套封盖(16)和检测探头电路板(15)；检测探头法兰隔离套(9)、检测探头法兰隔离套封盖(16)采用非导磁材料制造，检测探头和检测探头电路板(15)密封于检测探头法兰隔离套(9)内；检测探头法兰隔离套封盖(16)固定于检测探头法兰隔离套(9)开口处。

4.根据权利要求1所述的磁力泵转轴位置在线监测装置，其特征是：由对应的N个信号调理电路组成检测探头电路板(15)，检测探头电路板(15)电连接信号处理电路板；每个信号调理电路电连接一个磁场敏感体(12)。

5.一种磁力泵转轴位置在线监测方法：其特征是包括如下步骤：

A、在磁力泵轴承发生磨损时，固定在磁力泵转轴(20)上的检测轮(5)与检测探头法兰(6)之间间隙大小发生改变，磁场产生体(13)、导磁体(14)和检测轮(5)组成的闭合磁路的磁阻大小同时发生改变；

B、磁场敏感体(12)产生一个响应信号，通过检测探头电路板(15)接收磁场敏感体(12)的响应信号，并将响应信号输出到信号处理电路板；

C、每个检测传感器中的磁场敏感体(12)可以检测一个方向上的磁力泵转轴(20)位置状况，信号处理电路板将收到的各个检测传感器中的磁场敏感体(12)的磁力泵转轴(20)位置状况进行综合分析，得到磁力泵最大转轴位置状况，并将该转轴位置状况以电流信号方式远距离传送。

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