CN103759686A - 自动盘车轴线测量装置及其测量方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开的自动盘车轴线测量装置，包括有监控主机，监控主机通过网线与汇聚路由器连接，汇聚路由器通过无线通信方式分别与键相位移传感器和摆度传感器组连接，键相位移传感器和摆度传感器组均安装于机组轴系上；摆度传感器组，包括有结构相同的第一摆度传感器、第二摆度传感器及第三摆度传感器。本发明还公开了上述自动盘车轴线测量装置的测量方法。本发明的自动盘车轴线测量装置及其测量方法采用无线传感器网络技术，用无线通信方式取代了有线连接方式，测量精度高，且无需复杂的布线，降低了电磁干扰，安装简便，同时具有良好的扩展性。

Description

自动盘车轴线测量装置及其测量方法

技术领域

本发明属于自动盘车轴线测量设备技术领域，具体涉及一种自动盘车轴线测量装置，本发明还涉及利用上述测量装置对盘车轴线进行测量的方法。

背景技术

水轮发电机组轴线的状况对于机组运行的稳定性及导轴承的正常工作有着直接的影响。若机组轴线状况不好，就会引起机组运行时震动过大及轴承过热的现象。因此，在机组安装或大检修时，必须认真地对机组轴线进行测量及调整。

传统的自动盘车轴线测量方法主要是测定机组的盘车摆度，即用盘车的方法将组装好的各段轴慢慢旋转，用测量仪表（千分尺或位移传感器等）测出有关部位的位移量并算出摆度，分析轴线产生摆度的原因、大小和方位。如果轴线产生的摆度偏离允许值，那就必须进行适当处理，具体的处理方法是：通过刮削有关组合面或在有关组合面之间加垫，使镜板摩擦面与轴线以及法兰组合面与轴线的不垂直获得纠正，将摆度减小到允许的范围内。

目前，传统的自动盘车轴线测量方法不能满足精度高及快速的要求。现有的自动化盘车测量技术是：利用有线传感器代替传统的仪表测量摆度，提高了测量精度，但是由于机组安装环境复杂及电磁干扰严重，使用有线传感器布线困难且易受干扰，降低了测量精度。

发明内容

本发明的目的在于提供一种自动盘车轴线测量装置，解决了现有盘车轴线测量装置存在的有线传感器布线困难及测量精度低的问题。

本发明的另一目的在于提供利用上述测量装置测量轴线的方法。

本发明所采用的第一种技术方案是，自动盘车轴线测量装置，包括有监控主机，监控主机通过网线与汇聚路由器连接，汇聚路由器通过无线通信方式分别与键相位移传感器和摆度传感器组连接，键相位移传感器和摆度传感器组均安装于机组轴系上；摆度传感器组，包括有结构相同的第一摆度传感器、第二摆度传感器及第三摆度传感器。

本发明所采用的第一种技术方案的特点还在于，

汇聚路由器，包括有无线收发单元模块，无线收发单元模块上连接有天线，无线收发单元模块通过导线连接有电源管理电路模块。

无线收发单元模块，包括有微处理器，微处理器通过导线依次与时钟程序模块、无线收发器连接，微处理器上设置有I/O端口。

机组轴系，包括有竖直设置的机组主轴，机组主轴上自上而下依次套接有集电环、上导轴承、转子、法兰及水导轴承；

集电环的外圆周上设置有键相位移传感器；

上导轴承的外圆周上设置有第一摆度传感器；

法兰的外圆周上设置有第二摆度传感器；

水导轴承的外圆周上设置有第三摆度传感器。

键相位移传感器，包括有距离传感器，距离传感器通过导线依次与调理电路模块、无线收发单元模块连接，距离传感器、调理电路模块和无线收发单元模块分别通过导线与电源管理电路模块连接；

第一摆度传感器，包括有距离传感器，距离传感器通过导线依次与调理电路模块、无线收发单元模块连接，距离传感器、调理电路模块和无线收发单元模块分别通过导线与电源管理电路模块连接。

无线收发单元模块，包括有微处理器，微处理器通过导线依次与时钟程序模块、无线收发器连接，微处理器上设置有I/O端口。

本发明所采用的第二种技术方案是，自动盘车轴线测量装置的测量方法，所采用的自动盘车轴线测量装置包括有监控主机，监控主机通过网线与汇聚路由器连接，汇聚路由器通过无线通信方式分别与键相位移传感器和摆度传感器组连接，键相位移传感器和摆度传感器组均安装于机组轴系上；摆度传感器组包括有结构相同的第一摆度传感器、第二摆度传感器及第三摆度传感器；

具体按照以下步骤实施：

步骤1、安装键相位移传感器和摆度传感器组，并调试机组主轴，保证机组主轴处于自由状态：

分别在机组主轴上套接的集电环的外圆周上安装键相位移传感器，在机组主轴上套接的上导轴承的外圆周上安装第一摆度传感器、在机组主轴上套接的法兰的外圆周上安装第二摆度传感器，在机组主轴上套接的水导轴承的外圆周安装第三摆度传感器；

在法兰处推动机组主轴，查看键相位移传感器、第一摆度传感器、第二摆度传感器及第三摆度传感器所采集的信息是否产生变化：

若键相位移传感器、第一摆度传感器、第二摆度传感器及第三摆度传感器上显示数据有变化，则表明机组主轴处于自由状态；

若键相位移传感器、第一摆度传感器、第二摆度传感器及第三摆度传感器上显示数据没有变化，则重新调整机组轴系，使机组主轴处于自由状态；

步骤2、经步骤1调试后，测试键相位移传感器、摆度传感器组、汇聚路由器和监控主机之间的通讯状况：

连接汇聚路由器的电源，确认汇聚路由器和监控主机之间通讯状态良好；

连接键相位移传感器、第一摆度传感器、第二摆度传感器及第三摆度传感器的电源，确认系统通讯正常；

步骤3、经步骤2测试后，测量轴线：

通过第一摆度传感器、第二摆度传感器及第三摆度传感器中的距离传感器获取监测到的距离信号，将监测得的距离信号转换成相应的电信号，电信号经过调理电路模块，进入无线收发单元模块处理并发送，由无线通信方式发送至汇聚路由器；

汇聚路由器的天线将接收的信号传至无线收发单元模块处理，无线收发单元模块再将处理过的数据通过天线发送至监控主机，完成轴线测量。

本发明的第二种技术方案的特点还在于，

汇聚路由器，包括有无线收发单元模块，无线收发单元模块上连接有天线，无线收发单元模块通过导线连接有电源管理电路模块；

无线收发单元模块，包括有微处理器，微处理器通过导线依次与时钟程序模块、无线收发器连接，微处理器上设置有I/O端口。

机组轴系，包括有竖直设置的机组主轴，机组主轴上自上而下依次套接有集电环、上导轴承、转子、法兰及水导轴承；

集电环的外圆周上设置有键相位移传感器；

上导轴承的外圆周上设置有第一摆度传感器；

法兰的外圆周上设置有第二摆度传感器；

水导轴承的外圆周上设置有第三摆度传感器。

键相位移传感器，包括有距离传感器，距离传感器通过导线依次与调理电路模块、无线收发单元模块连接，距离传感器、调理电路模块和无线收发单元模块分别通过导线与电源管理电路模块连接；

第一摆度传感器，包括有距离传感器，距离传感器通过导线依次与调理电路模块、无线收发单元模块连接，所述距离传感器、调理电路模块和无线收发单元模块分别通过导线与电源管理电路模块连接；

无线收发单元模块，包括有微处理器，微处理器通过导线依次与时钟程序模块、无线收发器连接，微处理器上设置有I/O端口。

本发明的有益效果在于：

（1）本发明的自动盘车轴线测量装置及其测量方法内的传感器组采用无线传感器网络技术，用无线通信方式取代了有线连接方式，具有测量精度高、无需复杂的布线的优势；

（2）本发明的自动盘车轴线测量装置及其测量方法降低了电磁干扰，安装简便，同时具有良好的扩展性。

附图说明

图1是本发明的自动盘车轴线测量装置及其测量方法中自动盘车轴线测量装置的结构示意图；

图2是本发明的自动盘车轴线测量装置及其测量方法中自动盘车轴线测量装置中摆度传感器的结构示意图；

图3是本发明的自动盘车轴线测量装置及其测量方法中自动盘车轴线测量装置中汇聚路由器的结构示意图；

图4是本发明的自动盘车轴线测量装置及其测量方法中自动盘车轴线测量装置中无线收发单元模块的结构示意图。

图中，1.监控主机，2.汇聚路由器，3.第一摆度传感器，4.距离传感器，5.调理电路模块，6.无线收发单元模块，7.电源管理电路模块，8.I/O端口，9.微处理器，10.时钟程序模块，11.无线收发器，12.天线，13.集电环，14.上导轴承，15.转子，16.法兰，17.水导轴承，18.机组主轴，19.键相位移传感器，20.第二摆度传感器，21.第三摆度传感器。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本发明进行详细说明。

本发明的自动盘车轴线测量装置，其结构如图1所示，包括有监控主机1，监控主机1通过网线与汇聚路由器2连接，汇聚路由器2通过无线通信方式分别与键相位移传感器19和摆度传感器组连接，键相位移传感器19和摆度传感器组均安装于机组轴系上；摆度传感器组，包括有结构相同的第一摆度传感器3、第二摆度传感器20及第三摆度传感器21。

汇聚路由器2，其结构如图3所示，包括有无线收发单元模块6，无线收发单元模块6上连接有天线12，无线收发单元模块6通过导线连接有电源管理电路模块7。

无线收发单元模块6，其结构如图4所示，包括有微处理器9，微处理器9通过导线依次与时钟程序模块10、无线收发器11连接，微处理器9上设置有I/O端口8。

机组轴系的结构如图1所示，包括有竖直设置的机组主轴18，机组主轴18上自上而下依次套接有集电环13、上导轴承14、转子15、法兰16及水导轴承17；集电环13的外圆周上设置有键相位移传感器19；上导轴承14的外圆周上设置有第一摆度传感器3；法兰16的外圆周上设置有第二摆度传感器20；水导轴承17的外圆周上设置有第三摆度传感器21。

其中，键相位移传感器19与第一摆度传感器3的结构相同，其结构如图2所示，均包括有距离传感器4，距离传感器4通过导线依次与调理电路模块5、无线收发单元模块6连接，距离传感器4、调理电路模块5和无线收发单元模块6分别通过导线与电源管理电路模块7连接。其中的无线收发单元模块6，其结构如图4所示，包括有微处理器9，微处理器9通过导线依次与时钟程序模块10、无线收发器11连接，微处理器9上设置有I/O端口8。

本发明的自动盘车轴线测量装置的测量方法，所采用的自动盘车轴线测量装置，结构如图1所示，包括有监控主机1，监控主机1通过网线与汇聚路由器2连接，汇聚路由器2通过无线通信方式分别与键相位移传感器19和摆度传感器组连接，键相位移传感器19和摆度传感器组均安装于机组轴系上；摆度传感器组，包括有结构相同的第一摆度传感器3、第二摆度传感器20及第三摆度传感器21；

具体按照以下步骤实施：

步骤1、安装键相位移传感器19和摆度传感器组，并调试机组主轴18，保证机组主轴18处于自由状态：

分别在机组主轴18上套接的集电环13的外圆周上安装键相位移传感器19，在机组主轴18上套接的上导轴承14的外圆周上安装第一摆度传感器3、在机组主轴18上套接的法兰16的外圆周上安装第二摆度传感器20，在机组主轴18上套接的水导轴承17的外圆周安装第三摆度传感器21，键相位移传感器19、第一摆度传感器3、第二摆度传感器20及第三摆度传感器21作为机组主轴18上相邻两个部件之间测量摆度值及相互校核用；

在法兰16处推动机组主轴18，查看键相位移传感器19、第一摆度传感器3、第二摆度传感器20及第三摆度传感器21所采集的信息是否产生变化：

若键相位移传感器19、第一摆度传感器3、第二摆度传感器20及第三摆度传感器21上显示数据有变化，则表明机组主轴18处于自由状态；

若键相位移传感器19、第一摆度传感器3、第二摆度传感器20及第三摆度传感器21上显示数据没有变化，则表明机组主轴18处于卡死状态，此时必须重新调整机组轴系，使机组主轴18处于自由状态；

步骤2、经步骤1调试后，测试键相位移传感器19、摆度传感器组、汇聚路由器2和监控主机1之间的通讯状况：

连接汇聚路由器2的电源，确认汇聚路由器2和监控主机1之间通讯状态良好；

连接键相位移传感器19、第一摆度传感器3、第二摆度传感器20及第三摆度传感器21的电源，使得整个无线传感器网络系统通讯开始正常工作；

步骤3、经步骤2测试后，测量轴线：

通过第一摆度传感器3、第二摆度传感器20及第三摆度传感器21中的距离传感器4获取监测到的距离信号，将监测得的距离信号转换成相应的电信号，电信号经过调理电路模块5，滤除高次谐波后，进入无线收发单元模块6处理并发送，由无线通信方式发送至汇聚路由器2；

同时，汇聚路由器2的天线12将接收的信号传至无线收发单元模块6处理，无线收发单元模块6再将处理过的数据通过天线12发送至监控主机1，完成轴线测量。

汇聚路由器2，其结构如图3所示，包括有无线收发单元模块6，无线收发单元模块6上连接有天线12，无线收发单元模块6通过导线连接有电源管理电路模块7。

无线收发单元模块6，其结构如图4所示，包括有微处理器9，微处理器9通过导线依次与时钟程序模块10、无线收发器11连接，微处理器9上设置有I/O端口8。

如图1所示，机组轴系，包括有竖直设置的机组主轴18，机组主轴18上自上而下依次套接有集电环13、上导轴承14、转子15、法兰16及水导轴承17；集电环13的外圆周上设置有键相位移传感器19；上导轴承14的外圆周上设置有第一摆度传感器3；法兰16的外圆周上设置有第二摆度传感器20；水导轴承17的外圆周上设置有第三摆度传感器21。

键相位移传感器19与第一摆度传感器3的结构相同，其结构如图2所示，均包括有距离传感器4，距离传感器4通过导线依次与调理电路模块5、无线收发单元模块6连接，距离传感器4、调理电路模块5和无线收发单元模块6分别通过导线与电源管理电路模块7连接；其中的无线收发单元模块6，其结构如图4所示，包括有微处理器9，微处理器9通过导线依次与时钟程序模块10、无线收发器11连接，微处理器9上设置有I/O端口8。

本发明的自动盘车轴线测量装置及其测量方法中自动盘车轴线测量装置各部件的作用如下：

摆度传感器组：用于接收采集命令，实时采集摆度传感装置到机组主轴18的距离信息，将采集到的数据及时发送至汇聚路由器2；

键相位移传感器19，是安装于集电环13的外圆周上的传感器，键相位移传感器19也用于接收采集命令，实时采集键相信息，将采集到的数据及时发送至汇聚路由器2；

汇聚路由器2：用于接收摆度传感器组和键相位移传感器19采集的信息，对这些数据进行处理并转发到监控主机1，并将监控主机1发送的采集命令转发给摆度传感器组和键相位移传感器19；

监控主机1：用于接收、存储、并分析汇聚路由器2转发的摆度传感器组和键相位移传感器19采集的数据。

本发明的自动盘车轴线测量装置及其测量方法中摆度传感器组、键相位移传感器19与汇聚路由器2之间通过无线通信方式传输数据，无需布线，解决了传统轴线测量装置布线困难的问题；无线通信方式包括ZigBee、GPRS、蓝牙（Bluetooth）、WiFi、超再生和超外差技术。汇聚路由器2与监控主机1之间通过有线或无线的方式进行传输数据。

Claims (10)

1.自动盘车轴线测量装置，其特征在于，包括有监控主机（1），所述监控主机（1）通过网线与汇聚路由器（2）连接，所述汇聚路由器（2）通过无线通信方式分别与键相位移传感器（19）和摆度传感器组连接；所述键相位移传感器（19）和摆度传感器组均安装于机组轴系上；所述摆度传感器组，包括有结构相同的第一摆度传感器（3）、第二摆度传感器（20）及第三摆度传感器（21）。

2.根据权利要求1所述的自动盘车轴线测量装置，其特征在于，所述汇聚路由器（2），包括有无线收发单元模块（6），所述无线收发单元模块（6）上连接有天线（12），所述无线收发单元模块（6）通过导线连接有电源管理电路模块（7）。

3.根据权利要求2所述的自动盘车轴线测量装置，其特征在于，所述无线收发单元模块（6），包括有微处理器（9），所述微处理器（9）通过导线依次与时钟程序模块（10）、无线收发器（11）连接，所述微处理器（9）上设置有I/O端口（8）。

4.根据权利要求1所述的自动盘车轴线测量装置，其特征在于，所述机组轴系，包括有竖直设置的机组主轴（18），所述机组主轴（18）上自上而下依次套接有集电环（13）、上导轴承（14）、转子（15）、法兰（16）及水导轴承（17）；

所述集电环（13）的外圆周上设置有所述键相位移传感器（19）；

所述上导轴承（14）的外圆周上设置有所述第一摆度传感器（3）；

所述法兰（16）的外圆周上设置有所述第二摆度传感器（20）；

所述水导轴承（17）的外圆周上设置有所述第三摆度传感器（21）。

5.根据权利要求1或4所述的自动盘车轴线测量装置，其特征在于，所述键相位移传感器（19），包括有距离传感器（4），所述距离传感器（4）通过导线依次与调理电路模块（5）、无线收发单元模块（6）连接，所述距离传感器（4）、调理电路模块（5）和无线收发单元模块（6）分别通过导线与电源管理电路模块（7）连接；

所述第一摆度传感器（3），包括有距离传感器（4），所述距离传感器（4）通过导线依次与调理电路模块（5）、无线收发单元模块（6）连接，所述距离传感器（4）、调理电路模块（5）和无线收发单元模块（6）分别通过导线与电源管理电路模块（7）连接。

6.根据权利要求5所述的自动盘车轴线测量装置，其特征在于,所述无线收发单元模块（6），包括有微处理器（9），所述微处理器（9）通过导线依次与时钟程序模块（10）、无线收发器（11）连接，所述微处理器（9）上设置有I/O端口（8）。

7.自动盘车轴线测量装置的测量方法，其特征在于，所采用的自动盘车轴线测量装置，包括有监控主机（1），所述监控主机（1）通过网线与汇聚路由器（2）连接，所述汇聚路由器（2）通过无线通信方式分别与键相位移传感器（19）和摆度传感器组连接，所述键相位移传感器（19）和摆度传感器组均安装于机组轴系上；所述摆度传感器组包括有结构相同的第一摆度传感器（3）、第二摆度传感器（20）及第三摆度传感器（21）；

具体按照以下步骤实施：

步骤1、安装键相位移传感器（19）和摆度传感器组，并调试机组主轴（18），保证机组主轴（18）处于自由状态，具体按照以下方法实施：

分别在机组主轴（18）上套接的集电环（13）的外圆周上安装键相位移传感器（19），在机组主轴（18）上套接的上导轴承（14）的外圆周上安装第一摆度传感器（3）、在机组主轴（18）上套接的法兰（16）的外圆周上安装第二摆度传感器（20），在机组主轴（18）上套接的水导轴承（17）的外圆周安装第三摆度传感器（21）；

在法兰（16）处推动机组主轴（18），查看键相位移传感器（19）、第一摆度传感器（3）、第二摆度传感器（20）及第三摆度传感器（21）所采集的信息是否产生变化：

若键相位移传感器（19）、第一摆度传感器（3）、第二摆度传感器（20）及第三摆度传感器（21）上显示数据有变化，则表明机组主轴（18）处于自由状态；

若键相位移传感器（19）、第一摆度传感器（3）、第二摆度传感器（20）及第三摆度传感器（21）上显示数据没有变化，则重新调整机组轴系，使机组主轴（18）处于自由状态；

步骤2、经步骤1调试后，测试键相位移传感器（19）、摆度传感器组、汇聚路由器（2）和监控主机（1）之间的通讯状况：

连接汇聚路由器（2）的电源，确认汇聚路由器（2）和监控主机（1）之间通讯状态良好；

连接键相位移传感器（19）、第一摆度传感器（3）、第二摆度传感器（20）及第三摆度传感器（21）的电源，确认系统通讯正常；

步骤3、经步骤2测试后，测量轴线：

通过第一摆度传感器（3）、第二摆度传感器（20）及第三摆度传感器（21）中的距离传感器（4）获取监测到的距离信号，将监测得的距离信号转换成相应的电信号，电信号经过调理电路模块（5），进入无线收发单元模块（6）处理并发送，由无线通信方式发送至汇聚路由器（2）；

汇聚路由器（2）的天线（12）将接收的信号传至无线收发单元模块（6）处理，无线收发单元模块（6）再将处理过的数据通过天线（12）发送至监控主机（1），完成轴线测量。

8.根据权利要求7所述的自动盘车轴线测量装置的测量方法，其特征在于，所述汇聚路由器（2），包括有无线收发单元模块（6），所述无线收发单元模块（6）上连接有天线（12），所述无线收发单元模块（6）通过导线连接有电源管理电路模块（7）；

所述无线收发单元模块（6），包括有微处理器（9），所述微处理器（9）通过导线依次与时钟程序模块（10）、无线收发器（11）连接，所述微处理器（9）上设置有I/O端口（8）。

9.根据权利要求7所述的自动盘车轴线测量装置的测量方法，其特征在于，所述机组轴系，包括有竖直设置的机组主轴（18），所述机组主轴（18）上自上而下依次套接有集电环（13）、上导轴承（14）、转子（15）、法兰（16）及水导轴承（17）；

所述集电环（13）的外圆周上设置有所述键相位移传感器（19）；

所述上导轴承（14）的外圆周上设置有所述第一摆度传感器（3）；

所述法兰（16）的外圆周上设置有所述第二摆度传感器（20）；

所述水导轴承（17）的外圆周上设置有所述第三摆度传感器（21）。

10.根据权利要求9所述的自动盘车轴线测量装置的测量方法，其特征在于，所述键相位移传感器（19），包括有距离传感器（4），所述距离传感器（4）通过导线依次与调理电路模块（5）、无线收发单元模块（6）连接，所述距离传感器（4）、调理电路模块（5）和无线收发单元模块（6）分别通过导线与电源管理电路模块（7）连接；

所述第一摆度传感器（3），包括有距离传感器（4），所述距离传感器（4）通过导线依次与调理电路模块（5）、无线收发单元模块（6）连接，所述距离传感器（4）、调理电路模块（5）和无线收发单元模块（6）分别通过导线与电源管理电路模块（7）连接；

无线收发单元模块（6），包括有微处理器（9），所述微处理器（9）通过导线依次与时钟程序模块（10）、无线收发器（11）连接，所述微处理器（9）上设置有I/O端口（8）。

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