CN108105106A - 一种磁力泵内转子轴承磨损的判定方法 - Google Patents

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Abstract

一种磁力泵内转子轴承磨损的判定方法，利用隔离套上均匀分布的温度传感器，通过测量隔离套外壁温度，计算温度差与PLC进设定的状态对应温差值进行比较，判断轴承磨损的状态。能更准确地检测到隔离套温度的最高点和最低点，可以有效地避免传感器安装位置与隔离套发生摩擦位置在圆周方向距离较远而导致隔离套摩擦未被及时检测的后果。

Description

一种磁力泵内转子轴承磨损的判定方法
技术领域
本发明涉及磁力泵领域，具体说的是一种磁力泵内转子轴承磨损的判定方法。
背景技术
磁力泵以其良好的密封性能，常用以输送易燃、易爆以及有毒的介质，在国内外石油化工等行业得到了较为广泛的应用。主要由泵体、叶轮、磁力联轴器（包括内磁缸、外磁缸和隔离套）及电机等组成。电机驱动磁力联轴器的外磁缸转动，外磁缸通过磁力与内磁缸耦合，使内外磁缸同步转动。隔离套位于内外磁缸之间的间隙中，把泵轴的旋转部件，包括叶轮和内磁缸等封闭在密封罩内，使泵内液体与外界完全隔离开，实现了无轴封、完全无泄漏的目的。
当电机带动外磁缸旋转时，内磁缸也同步旋转，而隔离套在交变磁场的用下，按照焦耳-楞次定律，隔离套内产生涡流，涡流在隔离套内自行闭合产生大量的热，这就是磁力泵发热的主要原因，过高的温度可能造成磁缸退磁，介质气化等故障。磁力泵轴承发生磨损时，内磁缸与外磁缸发生偏心，二者之间的气隙磁场强度变得不均匀，隔离套在间隙小气隙磁场强的地方发热多，在间隙大气隙磁场弱的地方发热少，导致隔离套延圆周方向温度分布不均匀。另外如果轴承进一步磨损，可能导致内磁缸直接与隔离套发生摩擦，若摩擦现象不能及时发现，内磁缸可能将隔离套磨穿，造成介质泄露，引起严重后果。
目前关于磁力泵轴承磨损的专利相对较少，专利号：CN20110009378.4《磁力泵轴承磨损监测装置与方法》利用电磁感应原理在隔离套外壁特定位置设置感应线圈组，通过信号处理电路板检测感应线圈组两端感应电压；一旦内磁缸轴承磨损，内外磁缸间气隙不均匀感应线圈组两端将产生一定大小的感应电压，通过感应电压的大小可计算出轴承磨损的程度。该方法需要获得内外磁缸的转速才能够计算出相应的轴承磨损量，而且不能直接反映隔离套的发热程度。
发明内容
为解决上述技术问题，本发明提供一种磁力泵内转子轴承磨损的判定方法，利用隔离套上均匀分布的温度传感器，通过测量隔离套外壁温度，计算温度差与PLC进设定的状态对应温差值进行比较，判断轴承磨损的状态。
为实现上述目的，所采用的技术方案是：一种磁力泵内转子轴承磨损的判定方法，根据沿磁力泵隔离套外壁圆周方向均匀分布的多个温度传感器，实时监测隔离套沿圆周方向的温度梯度分布，计算得到隔离套上温度最低点和最高点的差值，在PLC内设定各温度差值对应的轴承磨损状态的各级安全阀值，PLC将温度差值与安全阀值对比判定转子轴承磨损程度。
进一步，所述的PLC上还连接有报警装置。
进一步，安全阀值分两级，温度差值超过一级阀值时，将发出声光报警；温度差值超过二级阀值时，将切断磁力泵工作电源，同时发出声光报警。
进一步，所述的温度传感器的轴向与隔离套轴线方向平行。
进一步，所述的温度传感器的个数为四个。
进一步，通过温度梯度分布，计算隔离套的温升速度值，在PLC内设定温升速度对应的轴承失效阀值，当温升速度达到或超过该轴承失效阀值时，即判断轴承已报废。
本发明有益效果是：利用温度传感器直接测量隔离套壁温，测量方式简单可靠，本方案可计算检测隔离套轴向温度分布的不均匀性，计算出相应的温差值，进行内转子轴承磨损预测；根据温升速度判定隔离套是否与磁缸发生直接摩擦，确保隔离套不会因摩擦而导致泄漏，避免严重后果的产生。由于装配误差、外载荷等因素导致轴承发生磨损的方向具有一定的不确定性，采用多个温度传感器均布于隔离套外壁，能更准确地检测到隔离套温度的最高点和最低点，可以有效地避免传感器安装位置与隔离套发生摩擦位置在圆周方向距离较远而导致隔离套摩擦未被及时检测的后果。
附图说明
图1为现有技术磁力泵的结构示意图；
图2为本发明的温度传感器安装在隔离套上的安装示意图；
图3为本发明的温度传感器布置在隔离套上的布置示意图；
图4为转子轴承磨损前后内外磁缸间气隙对比图，图左为轴承未发生磨损时，隔离套、内外磁缸的位置；图右为轴承磨损后，隔离套、内外磁缸的位置；
图中：1、泵体，2、泵轴，3、叶轮，4、转子轴承，5、外磁缸，6、隔离套，7、内磁缸，8、温度传感器，9、卡环。
具体实施方式
如图1所示， 磁力泵由泵体1、泵轴2、叶轮3、转子轴承4、磁力联轴器（外磁缸5、隔离套6、内磁缸7）组成。电机带动外磁缸5旋转，在磁力耦合的作用下，外磁缸5和内磁缸7同步旋转；隔离套6位于内外磁缸的间隙内，将介质、内磁缸、泵轴2、叶轮3等零部件与外部环境隔离。
判定转子轴承磨损的装置包括多个温度传感器，温度传感器沿隔离套外壁圆周方向均布，用于测量隔离套外壁金属壁温；1个压力传感器安装于磁力泵出口位置，用于测量泵出口压力。信号采集模块采集温度传感器和压力传感器的测量值，供给PLC读取使用。PLC上还连接有报警装置，当PLC读取隔离套外壁温度及泵出口压力后，对隔离套圆周方向温度梯度、温升速度进行分析，并结合泵出口压力，进行内转子轴承是否磨损判定，根据判定结果执行相应的动作以保护磁力泵，确保设备安全运行；一旦发生过热或者磨损则执行紧急停车，启动报警装置，发出声光报警。
如图2所示，利用卡环9将多个温度传感器固定在隔离套外壁，沿圆周方向均匀布置，如图3所示，在安装时，转子轴承无磨损，温度传感器的轴向与隔离套轴线方向平行，温度测量点轴向位置位于内外磁缸重合区域的中心位置，保证测量数量的稳定无偏差。温度传感器的数量越多越容易获得隔离套沿圆周方向的温度梯度情况，考虑安装的便捷性以及测量温度梯度的需要，实施例选择4个温度传感器。温度传感器直接测量4点隔离套金属壁温，将测量值与PLC内设置的各温度差值对应的轴承磨损状态对应的安全阀值相比较，得到轴承的磨损状态。
安全阀值可根据需要设定级别，分别对应不同的轴承磨损状态，为优化判定流程，将安全阀值分两级，测量值超过一级阀值时，将发出声光报警；测量值超过二级阀值时（即温度差安全极限），将切断泵工作电源，同时发出声光报警。
一种磁力泵内转子轴承磨损的判定方法：
（1）PLC读取泵出口压力判定是否正常工作；
（2）当泵正常工作时，根据沿磁力泵隔离套外壁圆周方向均匀分布的多个温度传感器，PLC实时监测隔离套沿圆周方向的温度梯度分布，计算得到隔离套上温度最低点和最高点的差值，将温度差值与设置安全阀值进行比较，根据所处安全阀值的级别判定轴承磨损程度。
（3）当隔离套上的温度差值处于设定的第一级别安全阀值内时，轴承产生轻微磨损，磁力泵可继续工作，但PLC发出声光警报。
（4）当隔离套上的温度差值处于设定的第二级别安全阀值内时，轴承产生严重磨损，PLC发出声光警报，磁力泵轴承仍可使用但需停车检修。
（5）计算隔离套的温升情况，当隔离套温度急剧上升，即温升速度超过设定的安全阀值后，可判定是隔离套与内磁缸发生直接摩擦，执行紧急停车指令并启动报警装置，此时轴承已报废必须更换。
实施例1
如图4中左图中转子轴承未发生磨损时，内外磁缸的间的气隙均匀分布（x1=x2），气隙磁场强度也相等，隔离套涡流效应强度相同，各点发热均匀。转子轴承发生磨损后，如图4中右图所示，内磁缸偏心（x1≠x2）导致气隙磁场分布不均匀，隔离套涡流效应强度不同，发热不同，通过温度传感器确定隔离套沿圆周方向的温度最高点和最低点，然后计算出温度最高点和最低点的温度差值，一旦温度差值超过安全阀值的最低级别，则可判定轴承磨损进入危险区域。当磨损严重时，内磁缸可能与隔离套直接摩擦，此时隔离套的温度快速上升，温升速度大于最高级别安全阀值，则判定轴承失效，应立即停机检修更换。

Claims (6)

1.一种磁力泵内转子轴承磨损的判定方法，其特征在于：根据沿磁力泵隔离套外壁圆周方向均匀分布的多个温度传感器，实时监测隔离套沿圆周方向的温度梯度分布，计算得到隔离套上温度最低点和最高点的差值，在PLC内设定各温度差值对应的轴承磨损状态的各级安全阀值，PLC将温度差值与安全阀值对比判定转子轴承磨损程度。
2.如权利要求1所述的一种磁力泵内转子轴承磨损的判定方法，其特征在于：所述的PLC上还连接有报警装置。
3.如权利要求2所述的一种磁力泵内转子轴承磨损的判定方法，其特征在于：安全阀值分两级，温度差值超过一级阀值时，将发出声光报警；温度差值超过二级阀值时，将切断磁力泵工作电源，同时发出声光报警。
4.如权利要求1所述的一种磁力泵内转子轴承磨损的判定方法，其特征在于：所述的温度传感器的轴向与隔离套轴线方向平行。
5.如权利要求1所述的一种磁力泵内转子轴承磨损的判定方法，其特征在于：所述的温度传感器的个数为四个。
6.如权利要求1所述的一种磁力泵内转子轴承磨损的判定方法，其特征在于：通过温度梯度分布，计算隔离套的温升速度值，在PLC内设定温升速度对应的轴承失效阀值，当温升速度值达到或超过该轴承失效阀值时，即判断轴承已报废。
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