CN104792254A - 一种全密封泵推力轴承磨损量的在线监测装置及方法 - Google Patents

Abstract

本发明公布了一种全密封泵推力轴承磨损量的在线监测装置及方法，包括密封泵的转子、推力盘、石墨轴瓦，在密封泵上设置有一个开孔，该开孔正对转子的端面，或者该开孔正对推力盘的侧面，在开孔内安装有位置探头，位置探头与电感式传感器连接，电感式传感器通过信号传输线与放大器相连接，放大器通过信号传输线与模/数转换器相连接，模/数转换器通过信号传输线与计算机相连接。本发明根据不同的安装位置，可以选择不同的安装方式，两种测量方法都可以准确地直接反应出推力盘的运动距离，从而得到石墨轴瓦的移动量，能够直接并直观反映全密封泵内部水润滑推力轴承的磨损状况，避免突发性的停堆等故障。

Description

一种全密封泵推力轴承磨损量的在线监测装置及方法

技术领域

本发明涉及反应堆系统用全密封泵监测装置，具体是一种全密封泵推力轴承磨损量的在线监测装置及方法。

背景技术

核能装置反应堆采用的立式布置全密封泵（包括屏蔽泵、湿定子泵等）具有结构简单、零泄漏等优点，主要用于反应堆一回路系统主泵和辅助泵，由于转子与轴承等转动部件全部包覆于一回路介质的压力边界内，对包括轴承在内的转动部件的运行状况不易监测，为了保证全密封泵在寿期内安全可靠的运行，需要对水润滑推力轴承摩擦副的磨损状况进行实时监测，以避免推力轴承过度磨损导致摩擦加剧或卡转子等故障并引起不必要突然停堆等现象，从而造成重大的损失。

现有水润滑推力轴承监测通常主要通过测量水润滑轴承附近的水温或在推力轴承石墨轴瓦上钻孔埋置传感器等方法，前者通过测量轴承摩擦副附近水温变化来间接判定轴承的磨损状况，但由于导致温度变化因素较多容易影响测量精度和结果，后者在推力轴承石墨轴瓦上埋置传感器只能测量以稳定转速运行时的轴承的推力盘与石墨轴瓦之间形成的水膜厚度的变化，不能监测推力轴承轴承石墨轴瓦自身的磨损量。

发明内容

本发明的目的在于提供应用于一种全密封泵推力轴承磨损量的在线监测装置及方法，克服目前的监测方法存在的测量精度低的问题，达到准确测量石墨轴瓦磨损的目的。

本发明的目的通过下述技术方案实现：

一种全密封泵推力轴承磨损量的监测结构，包括密封泵的转子，转子的顶部固定连接有推力盘，还包括固定在转子外侧的扇形石墨轴瓦，推力盘与呈轴对称环形布置的扇形石墨轴瓦构成摩擦副，在所述密封泵上设置有一个开孔，该开孔正对转子的端面，或者该开孔正对推力盘的侧面，在开孔内安装有位置探头，位置探头与电感式传感器连接，电感式传感器通过信号传输线与放大器相连接，放大器通过信号传输线与模/数转换器相连接，模/数转换器通过信号传输线与计算机相连接。在实际的使用过程中，申请人发现目前的两种测量石墨轴瓦磨损的方法是存在问题的：通过水温变化来确定磨损量的方法中，由于导致水温变化的因素很多，因此通过水温的变化来反应磨损的方式存在不确定因素，而在推力轴承石墨轴瓦上埋置传感器只能测量以稳定转速运行时的轴承的推力盘与石墨轴瓦之间形成的水膜厚度的变化，不能监测推力轴承轴承石墨轴瓦自身的磨损量，针对这些问题，申请人经过理论研究和实验得到了解决这些问题的技术方案：本发明通过在密封泵上设置开孔，在开孔内设置位置探头，通过位置探头、传感器的方式来直接测量推力盘的位置变化，可以更加直接、准确地判断出测量出磨损量，由于水润滑推力轴承摩擦副是由硬度稍高的圆盘状的推力盘与硬度稍低的环形布置的石墨轴瓦配对组成，推力盘通常采用堆焊硬质耐磨合金等方法形成，推力盘与转子是采用刚性固定联接结构形式，石墨轴瓦通常作为磨损较快的易损部件需要适时更换；全密封泵运行时推力盘与转子为绕轴心连续旋转部件、石墨轴瓦为静止部件，由于推力轴承的轴向负荷通过推力盘作用在石墨轴瓦上并保持向下，轴承摩擦副中的推力盘长期的运转将导致与其接触、同时硬度稍低的石墨轴瓦磨损速率远远大于推力盘，随着石墨轴瓦磨损量的累积增加、厚度减薄，立式全密封泵的推力盘及其转子将随着下沉，也就是说推力轴承瓦块的磨损量将与推力盘和转子的下沉位移量保持一致大小，因此对推力盘或转子的位移量进行实时在线位移监测，就能测量出水润滑推力轴承的磨损量和磨损状况。

当开孔正对推力盘的侧面时，在该推力盘的外侧设置有磁性刻度线。进一步讲，根据实际的安装位置不同，可以将位置探头安装在不同的区域，当安装在转子轴线上的时候，位置探头可以探知推力盘表面与其之间的间距变化；当安装在推力盘侧面的时候，由于推力盘的磨损运动方向是在其轴线上，因此，需要在推力盘的侧面设置一条磁性刻度线，当磁性刻度线移动到位置探头的探测点时，表示磨损量已经达到危险值，需要进行更换。

本发明的另一个目的是提供一种轴向的测量方法，来直接测量密封泵转子端面与位置探头之间的距离，根据具体的使用环境，位置探头的可以安装在两个区域：转子轴线、和径向上，因此配置两种测量方法如下：

一种全密封泵推力轴承磨损量的轴向在线监测方法，包括以下步骤：

（a）位置探头持续测量位置探头与转子端面之间的距离；

（b）位置探头将测量的信号传递给放大器进行信号放大，然后传输给模/数转换器；

（c）模/数转换器接收放大后的模拟信号并进行模数转换，形成数字信号；

（d）计算机接收数字信号，如果该设定值达到设定值，则计算机进行显示并报警，否则不动作。

一种全密封泵推力轴承磨损量的径向在线监测方法，包括以下步骤：

（A）装配好推力盘（1）后，在推力盘（1）的外侧设置有磁性刻度线；

（B）在密封泵运行过程中，位置探头（4）持续探测推力盘（1）的侧表面，当位置探头（4）探测到磁性刻度线时，产生一个输出信号，传递给放大器（7）进行信号放大，然后传输给模/数转换器（8）；

（C）模/数转换器（8）接收放大后的模拟信号并进行模数转换，形成数字信号；

（D）计算机接收数字信号并判断输出信号是否为真，如果为真，则计算机进行显示并报警，否则不动作。

通过上面的两种测量方法，可以准确地直接反应出推力盘的运动距离，从而得到石墨轴瓦的移动量，能够直接并直观反映全密封泵内部水润滑推力轴承的磨损状况，避免突发性的停堆等故障。

本发明与现有技术相比，具有如下的优点和有益效果：

1本发明一种全密封泵推力轴承磨损量的在线监测装置及方法，水润滑推力轴承摩擦副是由硬度稍高的圆盘状的推力盘与硬度稍低的环形布置的石墨轴瓦配对组成，推力盘通常采用堆焊硬质耐磨合金等方法形成，推力盘与转子是采用刚性固定联接结构形式，石墨轴瓦通常作为磨损较快的易损部件需要适时更换；全密封泵运行时推力盘与转子为绕轴心连续旋转部件、石墨轴瓦为静止部件，由于推力轴承的轴向负荷通过推力盘作用在石墨轴瓦上并保持向下，轴承摩擦副中的推力盘长期的运转将导致与其接触、同时硬度稍低的石墨轴瓦磨损速率远远大于推力盘，随着石墨轴瓦磨损量的累积增加、厚度减薄，立式全密封泵的推力盘及其转子将随着下沉，也就是说推力轴承瓦块的磨损量将与推力盘和转子的下沉位移量保持一致大小，因此对推力盘或转子的位移量进行实时在线位移监测，就能测量出水润滑推力轴承的磨损量和磨损状况；

2本发明一种全密封泵推力轴承磨损量的在线监测装置及方法，根据不同的安装位置，可以选择不同的安装方式，两种测量方法都可以准确地直接反应出推力盘的运动距离，从而得到石墨轴瓦的磨损量，能够直接并直观反映全密封泵内部水润滑推力轴承的磨损状况，避免突发性的停堆等故障。

附图说明

图1为本发明实施例一原理图；

图2为本发明实施例二原理图。

附图中标记及相应的零部件名称：

1—推力盘，2—石墨轴瓦，3—转子，4—测量位置探头，5—电感式传感器，6—信号传输线，7—信号放大器，8—模/数转换器，9—计算机。

具体实施方式

下面结合实施例对本发明作进一步的详细说明，但本发明的实施方式不限于此。

实施例一

如图1所示的原理图，立式布置的全密封泵内部水润滑推力轴承结构示意图，水润滑推力轴承主要由圆盘状的推力盘1与轴对称环形布置的8块扇形石墨轴瓦2组成的摩擦副构成，推力盘1与转子3是刚性固定联接结构形式，推力盘1摩擦表面堆焊了硬度较高的耐磨硬质合金，而扇形石墨轴瓦的硬度低于推力盘摩擦表面，全密封泵运行时推力盘为绕轴心连续旋转、石墨轴瓦保持静止，由于推力轴承的轴向负荷通过推力盘1作用在石墨轴瓦2上并保持向下，轴承摩擦副中的推力盘长期的运转将导致与其接触、同时硬度稍低的石墨轴瓦磨损速率远远大于推力盘，随着石墨轴瓦2磨损量的累积增加、厚度减薄，立式全密封泵的推力盘及其转子将随着下沉，也就是说推力轴承瓦块2的磨损减薄量将与推力盘和转子的下沉位移量保持一致大小。因此本例对转子3的上端部位置进行位移监测，即在泵的顶盖位置密封设置了位置探头4，将位置探头4与电感式传感器5相连接，电感式传感器5通过信号传输线6与放大器7相连接，放大器7通过信号传输线6与模/数转换器8相连接，模/数转换器8通过信号传输线6与计算机9相连接进行数据处理，在使用过程中，（a）位置探头4持续测量位置探头与转子3之间的距离；（b）位置探头4将测量的信号传递给放大器7进行信号放大，然后传输给模/数转换器8；（c）模/数转换器8接收放大后的模拟信号并进行模数转换，形成数字信号；（d）计算机9接收数字信号，如果该设定值达到设定值，则计算机进行显示并报警，否则不动作。在全密封泵初始运行时，通过对位置探头4的涡流信号进行初始位置标定，测定位置探头与转子3上端面的初始位移值，随着推力盘1的长期运转，石墨轴瓦2将磨损减薄，转子将随着下沉将导致转子3的上端部与位置探头4之间的间隙将变大，通过该处间隙逐渐变大产生的位置探头涡流信号对石墨轴瓦的磨损情况进行实时在线监测，当位置探头4测得的转子3的上端部的位移增量值达到1mm时，计算机9发出报警信号，提醒停机进行维修更换。

实施例二

如图2所示的原理图，本实施例与实施例一的区别仅在于：安装位置探头4的孔设置在密封泵的侧壁上，位置探头4探测方向在转子3的径向上，（A）装配好推力盘1后，在推力盘1的外侧设置有磁性刻度线；（B）在密封泵运行过程中，位置探头4持续探测推力盘1的表面，当位置探头4探测到磁性刻度线时，产生一个输出信号，传递给放大器7进行信号放大，然后传输给模/数转换器8；（C）模/数转换器8接收放大后的模拟信号并进行模数转换，形成数字信号；（D）计算机9接收数字信号并判断输出信号是否为真，如果为真，则计算机进行显示并报警，否则不动作。

以上所述，仅是本发明的较佳实施例，并非对本发明做任何形式上的限制，凡是依据本发明的技术实质上对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化，均落入本发明的保护范围之内。

Claims (4)

1.一种全密封泵推力轴承磨损量的监测结构，包括密封泵的转子（3），转子（3）的顶部固定连接有推力盘（1），还包括固定在转子（3）外侧的扇形石墨轴瓦（2），推力盘1与呈轴对称环形布置的扇形石墨轴瓦2构成摩擦副，其特征在于：在所述密封泵上设置有一个开孔，该开孔正对转子（3）的端面，或者该开孔正对推力盘（1）的侧面，在开孔内安装有位置探头（4），位置探头（4）与电感式传感器（5）连接，电感式传感器（5）通过信号传输线（6）与放大器（7）相连接，放大器（7）通过信号传输线（6）与模/数转换器（8）相连接，模/数转换器（8）通过信号传输线（6）与计算机（9）相连接。

2.根据权利要求1所述的一种全密封泵推力轴承磨损量的在线监测装置，其特征在于：当开孔正对推力盘（1）的侧面时，在该推力盘（1）的外侧设置有磁性刻度线。

3.一种全密封泵推力轴承磨损量的轴向在线监测方法，其特征在于，包括以下步骤：

（a）位置探头（4）持续测量位置探头（4）与转子（3）之间的距离；

（b）位置探头（4）将测量的信号传递给放大器（7）进行信号放大，然后传输给模/数转换器（8）；

（c）模/数转换器（8）接收放大后的模拟信号并进行模数转换，形成数字信号；

（d）计算机接收数字信号，如果该设定值达到设定值，则计算机进行显示并报警，否则不动作。

4.一种全密封泵推力轴承磨损量的径向在线监测方法，其特征在于，包括以下步骤：

（A）装配好推力盘（1）后，在推力盘（1）的外侧设置有磁性刻度线；

（B）在密封泵运行过程中，位置探头（4）持续探测推力盘（1）的表面，当位置探头（4）探测到磁性刻度线时，产生一个输出信号，传递给放大器（7）进行信号放大，然后传输给模/数转换器（8）；

（C）模/数转换器（8）接收放大后的模拟信号并进行模数转换，形成数字信号；

（D）计算机接收数字信号并判断输出信号是否为真，如果为真，则计算机进行显示并报警，否则不动作。