CN102331231A - 间隙分析器装置和方法 - Google Patents

Abstract

本发明名称为间隙分析器装置和方法。配置为确定涡轮机中的间隙的方法和间隙分析器装置。间隙分析器装置包括：箱体，配置为收容可再充电电池；电压倍增器单元，配置为增大可再充电电池的电压到预确定值；电压稳定单元，配置为稳定具有预确定值的电压；输出端口，配置为将具有预确定值的电压输出到探头；输入端口，配置为从探头接收指示涡轮机的间隙的信号；处理器单元，配置为确定与信号相关联的电压；显示器，配置为显示确定的电压；公共端口，连接到电压稳定单元、电压倍增器单元和显示器；以及开关，在处理器单元与电池之间电连接以便打开和关闭间隙分析器装置。

Description

间隙分析器装置和方法

技术领域

本文中公开主题的实施例一般涉及方法和系统，并且更具体地说，涉及用于测量间隙的机制和技术。

背景技术

接近度传感器是能够测量在传感器与目标之间间隙(距离)的装置。接近度传感器可安装在各种涡轮机上以便例如确定机器中的振动。众所周知，例如压缩机、膨胀器、燃气涡轮、泵等涡轮机具有相对于壳罩旋转的轴。由于各种因素原因，轴的旋转不是完美的，并且在轴中可能出现扭转振动。扭转振动在未受到控制时可损坏轴或缩短轴的使用寿命。

因此，涡轮机的操作员要注意监视在轴中可能出现的扭转振动。监视这些振动的一种方式是在靠近轴的位置放置接近度传感器。如果在传感器与轴之间存在无障碍路径，则此类传感器可确定轴的扭转振动。图1是具有相对于壳罩14旋转的轴12的涡轮机10的示意图。接近度传感器16固定到壳罩以监视轴12的旋转。

图2更详细地示出传感器16。探头18(例如，Bentley Nevada探头)可附接到前置器(proximitor)20。前置器20可以是接口，并且可包括两个或三个输入/输出端口。本领域技术人员将认识到，前置器20可包括各种电路。通常，前置器20具有输入端口22、用作输入和输出的公共端口24及输出端口26。电源单元28连接到输入端口22和公共端口24以便供应24V直流电(dc)电压。电源单元28可连接到220V交流电(ac)电源(未示出)。基于输入的24V dc电压，探头18例如测量其阻抗由于轴的旋转而产生的变化。

连接到公共端口24和输出端口26的万用表30配置为测量探头阻抗的变化，并将该变化转换为对应于在轴与探头18之间距离的距离。这样，涡轮机的操作员能够监视在轴中可能出现的振动。

然而，此类方案耗时，并且使操作员暴露在高电流(来自220V电源)之下，这可产生安全问题和降低生产时间。另外，此类方案使用具有许多其它功能的万用表30。因此，机器的操作员需要记住复杂的设置以使万用表显示间隙。相应地，最好是提供避免上述问题和缺陷的系统和方法。

发明内容

根据一个示范实施例，有一种配置为确定涡轮机中间隙的间隙分析器装置。间隙分析器装置包括：箱体，配置为收容可可再充电电池；电压倍增器单元，配置为电连接到可再充电电池并将可再充电电池的电压增大到预确定值；电压稳定单元，连接到电压倍增器单元并配置为稳定具有预确定值的电压；输出端口，连接到电压稳定单元并配置为将具有预确定值的电压输出到探头；输入端口，配置为从探头接收指示涡轮机的间隙的信号；处理器单元，电连接到输入端口并配置为确定与信号相关联的电压；显示器，连接到处理器单元并配置为显示确定的电压；公共端口，连接到电压稳定单元、电压倍增器单元和显示器；以及开关，在处理器单元与电池之间电连接以便打开和关闭间隙分析器装置。

根据另一示范实施例，有一种配置为确定涡轮机中间隙的间隙分析器装置。间隙分析器装置包括：壳罩；箱体，在壳罩内形成并配置为收容可再充电电池；电压倍增器单元，在壳罩内提供并配置为电连接到可再充电电池和将可再充电电池的电压增大到预确定值；电压稳定单元，在壳罩内提供并连接到电压倍增器单元并配置为稳定具有预确定值的电压；输出端口，附接到壳罩并连接到电压稳定单元以及配置为将具有预确定值的电压输出到探头；输入端口，附接到壳罩并配置为从探头接收指示涡轮机的间隙的信号；处理器单元，在壳罩内提供并连接到输入端口以及配置为确定与信号相关联的电压；显示器，附接到壳罩并连接到处理器单元以及配置为显示确定的电压；公共端口，附接到壳罩并连接到电压稳定单元、电压倍增器单元及处理器单元；第一开关，将输出端口电连接到可再充电电池并配置为由用户直接按压，第一开关在壳罩的外部上提供；第二开关，将显示器电连接到另一电池并配置为由用户直接按压，第二开关在壳罩的外部上提供；以及第三开关，将可再充电电池电连接到处理单元以便测试可再充电电池并配置为由用户直接按压，第三开关在壳罩的外部上提供。

根据仍有的另一示范实施例，有一种配置为确定涡轮机中间隙的间隙分析器装置。间隙分析器装置包括：壳罩；电压倍增器单元，配置为连接到可再充电电池和将可再充电电池的电压增大到预确定值；电压稳定单元，连接到电压倍增器单元并配置为稳定具有预确定值的电压；输出端口，连接到电压稳定单元并配置为输出具有预确定值的电压；输入端口，配置为接收指示涡轮机的间隙的信号；处理器单元，连接到输入端口并配置为计算与信号相关联的电压；显示器，连接到处理器单元并配置为只显示计算得出的电压；公共端口，连接到电压稳定单元、电压倍增器单元和处理器单元；第一开关，将输出端口电连接到可再充电电池并配置为由用户直接按压，第一开关在壳罩的外部上提供；第二开关，将显示器电连接到另一电池并配置为由用户直接按压，第二开关在壳罩的外部上提供；第三开关，将可再充电电池电连接到处理器以便测试可再充电电池并配置为由用户直接按压，第三开关在壳罩的外部上提供；第一视觉指示器，在壳罩的外部上提供并配置为在可再充电电池放电时发光；以及第二视觉指示器，在壳罩的外部上提供并配置为在替换电池被充电时发光。

根据仍有的另一示范实施例，有一种用于通过间隙分析器装置测量在涡轮机中间隙的方法。方法包括按压第一开关以启动间隙分析器装置的步骤；按压第二开关以确定灯光指示器是否指示可再充电电池是工作的步骤；使间隙分析器装置的输出和输入端口与探头接触的步骤；按压间隙分析器装置上的第三开关以将电压发送到探头，并从探头接收指示间隙的信号的步骤；以及在间隙分析器装置的显示器上显示与间隙相关联的电压的步骤。

附图说明

结合在说明书中并构成其一部分的附图示出一个或多个实施例，并与描述一起解释这些实施例。在图中：

图1是涡轮机的一部分的示意图；

图2是连接到探头和前置器以便测量涡轮机的间隙的电源的示意图；

图3是根据一个示范实施例的间隙分析器装置的示意图；

图4是根据一个示范实施例的间隙分析器装置的结构的示意图；

图5是根据一个示范实施例的间隙分析器装置的组件的示意图；

图6是根据一个示范实施例的间隙分析器装置的概图；

图7是根据一个示范实施例，用于测量间隙的方法的流程图；

图8是根据一个示范实施例，示出用于使用间隙分析装置的方法的流程图；

图9是根据一个示范实施例的另一间隙分析器装置的组件的示意图；以及

图10是根据一个示范实施例的间隙分析器装置的概图。

具体实施方式

示范实施例的以下描述参照附图。不同图形中的相同标号识别相同或类似的要素。以下详细描述不限制本发明。相反，本发明的范围由随附权利要求定义。为简明起见，以下实施例相对于具有旋转轴的机器的术语和结构进行论述。然而，随后要论述的实施例并不限于这些系统，而是可应用到需要接近度传感器的其它系统。

说明书通篇对“一个实施例”或“实施例”的引用指结合实施例描述的特定特征、结构或特性包括在公开主题的至少一个实施例中。因此，在说明书通篇各个位置出现的“在一个实施例”或“在实施例中”短语不一定全部指同一实施例。此外，特定的特征、结构或特性可在一个或多个实施例中以任何适合的方式组合。

根据一个示范实施例，间隙分析器装置包括比用于测量间隙的现有装置更少的组件(component)。在一个应用中，间隙分析器装置包括：仅一个箱体，配置为收容可再充电电池；电压倍增器单元，配置为连接到可再充电电池和将可再充电电池的电压增大到预确定值；电压稳定单元，连接到电压倍增器单元并配置为稳定具有预确定值的电压；输出端口，连接到电压稳定单元并配置为输出具有预确定值的电压；输入端口，配置为接收指示涡轮机的间隙的信号；处理器单元，连接到输入端口并配置为计算与信号相关联的电压；显示器，连接到处理器单元并配置为显示计算得出的电压；公共端口，连接到电压稳定单元、电压倍增器单元和处理器单元。

根据此示范实施例，在间隙分析器装置中未包括其它重要组件。仍有的是，在另一实施例中，间隙分析器装置配置为只确定指示间隙的电压。在仍有的另一示范实施例中，间隙分析器装置配置为只显示指示间隙或间隙的长度的电压，并且不显示其它参量。要注意的是，示范实施例描述易于使用且易于制造的间隙分析器装置。因此，不希望添加更多特征到间隙分析器装置，这是因为传统的间隙分析装置已证明其难以理解、使用和建造。例如，新颖的间隙分析器装置不包括频率测量电路、或参考磁条电路、PCMCIA数据缓冲器等。如其全部公开内容通过引用结合于本文中的美国专利6789030所述，高度复杂、难以使用的数据收集器和分析器装置的示例配置为检测多个参量。

根据一个示范实施例，新颖的间隙分析器装置40在图3中示出。要注意的是，图3中示出与图2相同的探头18和前置器20。然而，没有电源单元28。新颖的间隙分析器装置40充当电源，并且也充当从前置器20收到的数据的分析器。

在图4中根据一个示范实施例示出间隙分析器装置50的示意图。间隙分析器装置50包括电压倍增器单元52、电压稳定单元54、处理器单元56及显示器58。间隙分析器装置50也可包括输出端口60、公共端口62及输入端口64。基本上，根据此示范实施例，上述组件是间隙分析器装置50的仅有组件。因此，能够看到新颖的间隙分析器装置的结构简单，并且如后面将解释的一样，装置的使用也简单。根据另一示范实施例，间隙分析器装置可包括校准单元66。

电压倍增器单元52可连接到可再充电电池68。可再充电电池68可装在间隙分析器装置50中的箱体内。可再充电电池68可提供9V直流电电压。间隙分析器装置50可包括用于测试电池68中剩余能量的电路70。另一电池72可连接到处理器56和/或显示器58。因此，处理器56和/或显示器58的供电可独立于间隙分析器装置50中的其它单元。

根据一个示范实施例，间隙分析器装置50只包括图4所示的组件，并且处理器56配置为只计算与探头18(参见图3)和涡轮机的轴12(参见图1)之间间隙相关联的电压。

根据图5所示的示范实施例，更详细地示出了间隙分析器装置50的结构。9V可再充电电池68经开关80连接到电压倍增器单元52。电压倍增器单元52可包括变换器(transformer)，例如，变压器。变换器可将输入电压更改为预确定电压，例如30Vdc。在另一应用中，预确定电压可采用在9V与30V之间的任何值。电压倍增器单元52的输出端子连接到接地82，而另一输出端子连接到节点83。

相对于图4所述的电压稳定单元54可包括在节点83与输出端口60之间连接的第一电压稳定装置54a。电压稳定单元54也包括第二和第三电压稳定装置54b和54c。电压稳定装置的示例是78L05、7824，并且这些元件已知为即使电压输入不固定也提供稳定的电压输出。第二和第三电压稳定单元54b和c连接在开关86与微处理器88之间。第二和第三电压稳定单元仅在开关86闭合时才激活，并且它们用于测试可再充电电池，例如，实现图4的方框70所述的功能。

各种电阻器和二极管在图5中示为连接到微处理器88。例如，发光二极管或等效装置连接到处理器88，并且这些元件配置为显示电池的电压的最佳级别(例如，绿色LED)和电压的不足级别(例如，红色LED)。在一个应用中，单个装置可用于指示最佳级别和不足级别。在图5中二极管与微处理器之间的电阻器能够调节相应二极管的激活。电容器90可连接在节点83与接地之间以便稳定在接地与倍增器52之间的电压。

处理器56经开关92连接到电池72。处理器56也连接到公共端口62和输入端口64。输入端口64配置为连接到探头18和接收指示在探头与涡轮机的轴之间间隙的信号。基于收到信号，处理器56确定与间隙相关联的电压，并将指示发送到显示器58以显示预确定电压，例如，图5中的19.99。在一个应用中，处理器56配置(连线成)为只进行此确定，不进行其它操作。在另一应用中，处理器可确定间隙距离并指示显示器58显示该距离。

图5所示的所有要素可在单个壳罩96中提供。因此，间隙分析装置50可包括用于可再充电电池58的箱体98和用于电池72的箱体100。整个间隙分析装置50可以是便携式的。间隙分析装置50可具有如图6所示的设计。显示器58附接到壳罩96。端口60和64可在壳罩96的顶部或侧部上提供。在一个应用中，端口60包括输出端口和公共端口，并且端口64包括输入端口和公共端口。

开关92(打开或关闭该装置)可放置为与开关84(电池测试开关)夹住两个LED指示器110和112。例如，LED指示器110可在可再充电电池68未加载时为红色，并且LED指示器112可在电池在最佳条件时为绿色。更少或更多的LED可用于指示可再充电电池68的充电状态。开关80可放置在壳罩96的侧部上以激活发送电压信号到输出端口60。可选的是，电源端口114可放置在壳罩96上以便为电池68和72之一或两者充电。在一个应用中，电源端口114可用于将电压供应到输出端口60并且为间隙分析器装置50内的各种单元供电。

下面相对于图7论述间隙分析装置50的利用。在可选步骤700中，操作员闭合开关86以测试可再充电电池68。虽然此步骤不是必需的，但执行此步骤确保间隙的测量准确。在步骤702中，间隙电源分析器50与到前置器20(参见图3)的适当的引线连接。在步骤704，开关80闭合以将可再充电电池68连接到电压倍增器单元52。电压信号发送到输出端口60，并随后到探头18。

在探头18执行间隙的测量后，信号提供到输入端口64和处理器56。因此，在步骤706中，电压在处理器56中确定，并且此电压对应于测量间隙。在步骤708中，显示器58根据处理器56的指示显示确定的电压。因此，间隙分析器装置50的操作员不必记住使用装置的任何设置，不必如在现有装置中一样按多个按钮，不必处理两个不同的装置(电源和万用表)，以及也不必使用包括可能造成伤害的高电压(220V)的电源。

根据图8所示的一个示范实施例，有一种用于通过间隙分析器装置测量在涡轮机中间隙的方法。方法包括按压第一开关以启动间隙分析器装置的步骤800；按压第二开关以确定灯光指示器是否指示可再充电电池是工作的步骤802；使间隙分析器装置的输出和输入端口与探头接触的步骤804；按压间隙分析器装置上的第三开关以将电压发送到探头，并接收指示间隙的信号的步骤806；以及在间隙分析器装置的显示器上显示与间隙相关联的电压的步骤808。在一个应用中，方法只包括上述步骤。

根据图9所示的另一示范实施例，间隙分析器120可具有一个电池122而不是如图5的实施例中所示的两个电池。电池122用于生成要发送到探头、馈入微处理器124和各种相关联电子器件以及激活显示器126的信号。电池122是具有例如12v输出的DC电池。电池可连接到可选充电端口128并且经开关80连接到间隙分析器120的电子器件。开关80配置为打开和关闭间隙分析器装置120。在此方面，要注意一旦开关80启动间隙分析器装置，装置的用户便只需将装置连接到探头，并且装置自动读取间隙的值，例如，无需再按压按钮。整流器130和二极管132可在电池122与电压稳定装置54d之间提供。

来自电池122的电压提供到微处理器124，微处理器124具有用于保护和提供其它所需功能的相关联电子器件。例如，电路134可以是用于提供时间的数字时钟，并且开关136可激活与显示器126相关联的照明系统138。电压倍增器单元52可类似于图5的倍增器单元，并且另一电压稳定装置54e可类似于图5中的装置54a。熔丝142可在输入端64提供以保护电子器件，防止高于例如200mA的电流。

图9所示实施例可具有与微处理器124控制的电量指示器集成的显示器126。换而言之，显示器126可在某些区域显示电池的符号和电池中的剩余电量，而不是在间隙分析器的壳罩上具有指示器。另外，使用图9所示电气图的间隙分析器可设计为具有单个物理连接器146(参见图10)，该连接器装有输出端口60、公共端口62及输入端口64。因此，根据此示范实施例，使用单个电池而不是两个电池，为所有三个端口使用单个连接器，显示器具有由微处理器控制的集成电量指示器，以及具有为显示器照明的开关。

图10示出间隙分析器120的外部视图。可看到保持显示器126和连接器146的壳罩144。连接器14可包括端口60、62和64。箱体148配置为容纳装置的仅有电池122。显示器126可具有用于显示电池122的状态的专用区域150。类似于图6所示实施例的开关80可放置在壳罩144上。然而，要注意的是，不存在用于测试电池的开关84，这是因为微处理器124可自动执行此测试。也要注意的是，不存在LED110和112，这是因为其角色由显示器126的区域150执行。

公开的示范实施例提供了用于以简单的方式测量涡轮机中间隙的系统和方法。应理解，此描述无意限制本发明。相反，示范实施例旨在涵盖在如随附权利要求定义的本发明的精神和范围中包括的备选、修改和等效物。此外，在示范实施例的详细描述中，陈述了许多特定的细节以提供所述发明的详尽理解。然而，本领域的技术人员将理解，在无此类特定细节的情况下可实践各种实施例。

虽然所示示范实施例的特征和实施例在特定组合的实施例中描述，但每个特征或元素可单独使用而无需实施例的其它特征和元素，或者以带有或不带本文公开的其它特征和元素的各种组合形式使用。

此书面说明使用公开主题的示例允许本领域的技术人员实践这些示例，包括制作和使用任何装置或系统并执行任何包含的方法。主题可取得专利的范围由权利要求定义，并且可包括本领域技术人员想到的其它示例。此类其它示例意在权利要求的范围内。

Claims (10)

1.一种间隙分析器装置，配置为确定涡轮机中的间隙，所述间隙分析器装置基本上包括：

箱体，配置为收容可再充电电池；

电压倍增器单元，配置为电连接到所述可再充电电池和将所述可再充电电池的电压增大到预确定值；

电压稳定单元，连接到所述电压倍增器单元并配置为稳定具有所述预确定值的所述电压；

输出端口，连接到所述电压稳定单元并配置为将具有所述预确定值的所述电压输出到探头；

输入端口，配置为从所述探头接收指示所述涡轮机的间隙的信号；

处理器单元，电连接到所述输入端口并配置为确定与所述信号相关联的电压；

显示器，连接到所述处理器单元并配置为显示所确定的电压；

公共端口，连接到所述电压稳定单元、所述电压倍增器单元和所述显示器；以及

开关，在所述处理器单元与所述电池之间电连接以打开和关闭所述间隙分析器装置。

2.一种间隙分析器装置，配置为确定在涡轮机中的间隙，所述间隙分析器装置包括：

壳罩；

箱体，在所述壳罩内形成并配置为收容可再充电电池；

电压倍增器单元，在所述壳罩内提供并配置为连接到所述可再充电电池和将所述可再充电电池的电压增大到预确定值；

电压稳定单元，在所述壳罩内提供并连接到所述电压倍增器单元并配置为稳定具有所述预确定值的所述电压；

输出端口，附接到所述壳罩并连接到所述电压稳定单元以及配置为将具有所述预确定值的所述电压输出到探头；

输入端口，附接到所述壳罩并配置为从所述探头接收指示所述涡轮机的间隙的信号；

处理器单元，在所述壳罩内提供并连接到所述输入端口以及配置为确定与所述信号相关联的电压；

显示器，附接到所述壳罩并连接到所述处理器单元以及配置为显示所确定的电压；

公共端口，附接到所述壳罩并连接到所述电压稳定单元、所述电压倍增器单元及所述处理器单元；

第一开关，将所述输出端口电连接到所述可再充电电池并配置为由用户直接按压，所述第一开关在所述壳罩的外部上提供；

第二开关，将所述显示器电连接到另一电池并配置为由所述用户直接按压，所述第二开关在所述壳罩的外部上提供；以及

第三开关，将所述可再充电电池电连接到所述处理单元以便测试所述可再充电电池并配置为由所述用户直接按压，所述第三开关在所述壳罩的外部上提供。

3.如权利要求2所述的间隙分析器装置，其中所述可再充电电池的电压是9V直流电。

4.如权利要求2所述的间隙分析器装置，其中所述电压倍增器单元的电压的所述预确定值在24V与30V直流电之间。

5.如权利要求2所述的间隙分析器装置，其中所述电压倍增器单元包括变压器。

6.如权利要求2所述的间隙分析器装置，其中所述稳定单元包括：

在所述电压倍增器单元与所述输出端口之间提供的第一稳定器；

微处理器；以及

在所述电压倍增器单元与所述微处理器之间提供的第二稳定器。

7.如权利要求2所述的间隙分析器装置，还包括：

电池，连接到所述显示器并配置为将直流电电压供应到所述显示器。

8.如权利要求2所述的间隙分析器装置，其中所述处理器单元配置为只计算对应于所述间隙或所述间隙的长度的电压而不计算其它参量。

9.一种间隙分析器装置，配置为确定在涡轮机中的间隙，所述间隙分析器装置包括：

壳罩；

电压倍增器单元，配置为连接到可再充电电池和将所述可再充电电池的电压增大到预确定值；

电压稳定单元，连接到所述电压倍增器单元并配置为稳定具有所述预确定值的所述电压；

输出端口，连接到所述电压稳定单元并配置为输出具有所述预确定值的所述电压；

输入端口，配置为接收指示所述涡轮机的所述间隙的信号；

处理器单元，连接到所述输入端口并配置为计算与所述信号相关联的电压；

显示器，连接到所述处理器单元并配置为只显示所述计算得出的电压；

公共端口，连接到所述电压稳定单元、所述电压倍增器单元和所述处理器单元；

第一开关，将所述输出端口电连接到所述可再充电电池并配置为由用户直接按压，所述第一开关在所述壳罩的外部上提供；

第二开关，将所述显示器电连接到另一电池并配置为由所述用户直接按压，所述第二开关在所述壳罩的外部上提供；

第三开关，将所述可再充电电池电连接到所述处理器以便测试所述可再充电电池并配置为由所述用户直接按压，所述第三开关在所述壳罩的外部上提供；

第一视觉指示器，在所述壳罩的外部上提供并配置为在替换电池放电时发光；以及

第二视觉指示器，在所述壳罩的外部上提供并配置为在替换电池充电时发光。

10.一种通过间隙分析器装置测量在涡轮机中间隙的方法，所述方法包括：

按压第一开关以启动所述间隙分析器装置；

按压第二开关以确定灯光指示器是否指示可再充电电池是工作的；

使所述间隙分析器装置的输出和输入端口与探头接触；

按压所述间隙分析器装置上的第三开关以将电压发送到所述探头，并从所述探头接收指示所述间隙的信号；以及

在所述间隙分析器装置的显示器上显示与所述间隙相关联的电压。

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