CN108759650A - 一种磁力泵轴承间隙磨损在线监测装置及其方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种磁力泵轴承间隙磨损的在线监测装置及其方法，包括n组轴承磨损检测器和信号处理显示电路；检测导线位于隔离套与外磁钢环之间、且固定于隔离套外表面与隔离套轴向平行；每组检测导线间隔角度分别为θ1、θ2、θ3，每组轴承磨损检测器的检测导线之间的间隔角度均满足为θ2的整倍数关系；各组轴承磨损检测器的信号经过滤波器处理后输出给频谱仪进行频谱分析，频谱分析后的图像在显示器上显示，当信号达到限位值时将会触动报警电路进行报警。本发明按照磁力泵外磁钢数来确定检测导线间隔角度的方法能够比较全面的检测到磁力泵轴承磨损的情况，本发明能准确地反映磁力泵轴承间隙磨损情况，性能可靠，安装调试方便，结构设计合理。
Description
技术领域
本发明属于位移测量技术领域。特指一种磁力泵轴承间隙磨损在线监测装置及其方法。
背景技术
磁力泵由永磁联轴器实现无泄漏动力传动。由于磁力泵采用封闭结构，磁力泵内支撑泵转子的滑动轴承是利用所输送过程流体进行润滑的，该过程流体往往润滑性较差；其次在生产环境中，也可能会遇到泵内液体被抽空或液体减少等状况，此时磁力泵滑动轴承快速发热、轴承磨损加速；此外，散布在流动液体中的固体会产生潜在的轴承或轴颈表面的研磨。这些事件的累积效应会导致轴承过早磨损。
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，将导致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，对磁力泵的可靠性造成严重影响。因此准确地测量磁力泵永磁联轴器内外磁钢间隙和磁力泵滑动轴承磨损状况，可提高磁力泵的运行安全、可靠性。
中国专利ZL200510022567.X磁力泵轴承间隙在线监测装置采用的轴承间隙检测器由检测导线组组成，每组检测导线为空间位置彼此相隔180度的二部分检测导线组成，由于磁力泵永磁联轴器磁钢的安装误差和磁场的不均匀性，永磁联轴器相隔180度处磁场产生一干扰相位差，导致了轴承间隙检测器每组检测导线的二部分各自电压也会产生相应的相位差，直接差动叠加后产生较大的磁场相位差误差电压，中国专利98110180.1、98220956.8磁力泵内外磁转子偏心检测方法及装置，采用在隔离套外圈表面沿径向均布检测线圈，由检测线圈获取检测信号，引出进行处理、比较、判断，在达到限位值时发出报警信号。该专利所述检测线圈难于准确确定检测位置，因而干扰和误差较大。检测线圈布线复杂，需要导线重叠，并且由于部分磁通互相抵消，信号利用率低。中国专利200510040067.9磁力泵永磁联轴器间隙在线检测方法与装置，采用在隔离套外圈表面沿径向彼此相隔12度设置三组检测导线，由此获取检测信号，引出进行处理、比较、判断，在达到限位值时发出报警信号。该专利所述检测导线产生的轴承间隙信号受磁力泵负载影响较大，增加了处理电路的难度。
针对磁力泵轴承磨损及内外磁钢与隔离套摩擦的实时监控问题，且想要获得比较准确地轴承磨损情况。
发明内容
本发明的目的是针对上述磁力泵轴承磨损及内外磁钢与隔离套摩擦的实时监控问题，提供一种磁力泵轴承间隙磨损的在线监测装置及其方法，能够检测磁力泵内转子轴承的磨损，防止转子和隔离套发生摩擦。能准确地反映磁力泵轴承径向间隙磨损情况。本发明的另一个目的是提供一种磁力泵轴承磨损监测方法，能够消除磁力泵负载造成的磁力泵轴承磨损测量误差，从而能够确定磁力泵的运行可靠性。
本发明的技术方案是：本发明利用磁力泵本身的内外磁钢环，用固定于隔离套外表面很细的检测导线作为磁力泵滑动轴承磨损监测传感器，在线检测磁力泵内转子轴承的磨损，对轴承磨损检测器的组数选择以及检测导线进行布线的设置来更好的确定磨损检测导线接收磨损信息的准确性。通过滤波器将接收信号进行处理，也是为了把转角差内的信号过滤，从而使得磨损信息更准确。之后利用频谱仪，显示器以及报警电路等装置来有效实施监测磁力泵轴承磨损情况，该方法得出的结果是比较准确的，可以有效提高磁力泵的可靠性检测。
一种磁力泵轴承间隙磨损的在线监测装置，包括n组轴承磨损检测器和信号处理显示电路；
每组轴承磨损检测器包括四根检测导线；检测导线位于隔离套与外磁钢环之间、且固定于隔离套外表面与隔离套轴向平行；每组轴承磨损检测器的四个检测导线两两分别用绝缘导线沿隔离套外表面首尾相连、且串联成一个整体，两两连接的检测导线分别设有一个信号接口；
每组检测导线间隔角度分别为θ1、θ2、θ3，每组轴承磨损检测器的检测导线之间的间隔角度均满足为θ2的整倍数关系；
所述信号处理显示电路包括滤波器、频谱仪、显示器和报警电路，滤波器的一端分别与各组轴承磨损检测器连接，另一端与频谱仪的一端连接，频谱仪的另一端分别与显示器和报警电路；各组轴承磨损检测器的信号经过滤波器处理后输出给频谱仪进行频谱分析，频谱分析后的图像在显示器上显示，当信号达到限位值时将会触动报警电路进行报警。
上述方案中，所述轴承磨损检测器组数n的选择由外磁钢环数k来确定，轴承磨损检测器的组数n与外磁钢环数k符合以下关系：
结果向下取整 公式一
式中：k为磁力泵外磁钢环数。
上述方案中，所述θ1、θ2、θ3与外磁钢环的数量k符合以下关系：
θ3＝3θ2 公式四
式中：k为磁力泵外磁钢环的数量；
上述方案中，所有检测导线之间间隔范围为(θ2～α)，α与轴承磨损检测器的组数n符合以下关系：
α＝(4n-1)θ2 公式五
式中：n为检测组数，θ2为每组检测导线4最小间隔。
上述方案中，磁力泵旋转时，所述内磁钢环与外磁钢环转角差为θ5，相吸角为θ4，且θ4、θ5是变量，θ4、θ5最大值为θ2的一半。
一种根据所述磁力泵轴承间隙磨损的在线监测装置的监测方法，包括以下步骤：所述轴承磨损检测器接收到检测导线检测到的轴承间隙磨损信号后由输出端输出信号，由于磁力泵旋转时，内磁钢环与外磁钢环存在转角差θ5与相吸角θ4，转角差θ5内的间隙磁场不稳定，造成磁力泵轴承磨损测量产生较大误差，相吸角θ4内的间隙磁场稳定，轴承磨损检测器的输出端输出信号通过入滤波器处理，滤波器把转角差θ5内的信号过滤掉，留下相吸角θ4内的信号，滤波器将处理后的信号传递到频谱仪进行信号的频谱分析并在显示器上显示信号频谱图，频谱仪还与报警电路连接，当检测轴承间隙磨损达到限位值时报警电路发出报警信号。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
1.本发明的磁力泵轴承磨损在线监测装置，可准确地在线测量磁力泵永磁联轴器内外磁钢间隙和磁力泵轴承磨损状况。消除威胁磁力泵安全运行的重大隐患，实时监测磁力泵的性能可靠性，扩展磁力泵的运用范围。
2.本发明各组轴承磨损检测器的信号接口分别与滤波器相连后，经过信号过滤后，再将过滤后的信号输出给频谱仪进行频谱分析，并将频谱分析后的图像在显示器上显示，当信号达到限位值时将会触动报警电路，从而进行报警。该方法能够消除磁力泵负载造成的磁力泵轴承磨损测量误差，从而能够确定磁力泵的运行可靠性。
3.本发明装置安装调试方便，结构设计合理，可提高磁力泵的运行安全、可靠性。
附图说明
图1磁力泵结构图；
图2实施例检测导线连接方式；
图3实施例检测导线位置示意图；
图4实施例检测导线布线示意图；
图5轴承间隙检测器和信号处理显示电路；
图6所示为本发明磁力泵轴承磨损监测方法原理示意图。
1.隔离套；2.外转子；3.内转子；4.检测导线；5.泵内部滑动轴承；6.轴承间隙检测器；7.第一检测导线；8.第二检测导线；9.第三检测导线；10.第四检测导线；11.第五检测导线；12.第六检测导线；13.第七检测导线；14.第八检测导线；15.第九检测导线；16.第十检测导线；17.第十一检测导线；18.第十二检测导线；19.滤波器；20.频谱仪；21.报警电路；22.显示器。23.内磁钢环24.外磁钢环。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细说明，但本发明的保护范围并不限于此。
本发明所述一种磁力泵轴承间隙磨损的在线监测装置，包括n组轴承磨损检测器6和信号处理显示电路；
每组轴承磨损检测器6包括四根检测导线4；检测导线4位于隔离套1与外磁钢环24之间、且固定于隔离套1外表面与隔离套1轴向平行；每组轴承磨损检测器6的四个检测导线4两两分别用绝缘导线沿隔离套1外表面首尾相连、且串联成一个整体；
每组检测导线4间隔角度分别为θ1、θ2、θ3，每组轴承磨损检测器6的检测导线4之间的间隔角度均满足为θ2的整倍数关系；
所述信号处理显示电路包括滤波器19、频谱仪20、显示器21和报警电路22，滤波器19的一端分别与各组轴承磨损检测器6连接，另一端与频谱仪20的一端连接，频谱仪20的另一端分别与显示器21和报警电路22；各组轴承磨损检测器6的信号经过滤波器19处理后输出给频谱仪20进行频谱分析，频谱分析后的图像在显示器21上显示，当信号达到限位值时将会触动报警电路22进行报警。
所述轴承磨损检测器6组数n的选择由外磁钢环数k来确定，轴承磨损检测器6的组数n与外磁钢环数k符合以下关系：
结果向下取整 公式一
式中：k为磁力泵外磁钢环数。
所述θ1、θ2、θ3与外磁钢环24的数量k符合以下关系：
θ3＝3θ2 公式四
式中：k为磁力泵外磁钢环24的数量；
所有检测导线4之间间隔范围为(θ2～α)，α与轴承磨损检测器6的组数n符合以下关系：
α＝(4n-1)θ2 公式五
式中：n为检测组数，θ2为每组检测导线4最小间隔。
磁力泵旋转时，所述内磁钢环23与外磁钢环24转角差为θ5，相吸角为θ4，且θ4、θ5是变量，θ4、θ5最大值为θ2的一半。
一种根据所述磁力泵轴承间隙磨损的在线监测装置的监测方法，包括以下步骤：所述轴承磨损检测器6接收到检测导线4检测到的轴承间隙磨损信号后由输出端输出信号，由于磁力泵旋转时，内磁钢环23与外磁钢环24存在转角差θ5与相吸角θ4，转角差θ5内的间隙磁场不稳定，造成磁力泵轴承磨损测量产生较大误差，相吸角θ4内的间隙磁场稳定，轴承磨损检测器6的输出端输出信号通过入滤波器19处理，滤波器19把转角差θ5内的信号过滤掉，留下相吸角θ4内的信号，滤波器19将处理后的信号传递到频谱仪20进行信号的频谱分析并在显示器21上显示信号频谱图，频谱仪20还与报警电路22连接，当检测轴承间隙磨损达到限位值时报警电路22发出报警信号。
如附图1、图2、图3、图4、图5所示，本实施例磁力泵轴承磨损可靠性在线监测装置，本实施例中永磁联轴器外磁钢环24个数为12个，根据公式一可以确定轴承间隙检测器6的组数，本实施例轴承间隙检测器6选取3组，检测导线4为十二根分别为第一检测导线7、第二检测导线8、第三检测导线9、第四检测导线10、第五检测导线11、第六检测导线12、第七检测导线13、第八检测导线14、第九检测导线15、第十检测导线16、第十一检测导线17和第十二检测导线18。
如附图2、图3、图4所示，每组轴承间隙检测器包括四根检测导线4，每组中检测导线4间隔角度θ1、θ2、θ3由永磁联轴器外磁钢环24个数量化确定，位于磁力泵隔离套外表面。本实施例外磁钢环24个数为12个，所以由公式二，公式三，公式四可得到θ1＝60°，θ2＝30°，θ3＝90°。每组轴承间隙检测器6的检测导线4整体只有二个线端作为该组轴承磨损检测器6的信号接口，轴承磨损检测器6布置的所有检测导线4之间的间隔角度均为θ2的整数倍，所有轴承磨损检测导线4之间间隔范围为(θ2～α)，α有公式五确定，本实施例轴承检测导线为3组，θ2＝30°，由此可得α＝330°。
如图5为轴承间隙检测器6和信号处理显示电路，轴承间隙检测器6位于磁力泵隔离套1外表面，接收到检测导线4的信号后，把信号输出到滤波器19进行信号过滤处理，优选的，滤波器19为带通滤波器，滤波器19把过滤后的信号再输出到频谱仪20上进行信号频谱分析，最后有送显示器22动态显示磁力泵轴承间隙信号频谱图，当磁力泵轴承间隙磨损达到预定间隙时，将产生报警信号，报警信号触动报警电路21，进行报警。
如附图6中，磁力泵旋转时，由于磁力泵负载的存在，内磁钢环23与外磁钢环24存在转角差θ5与相吸角θ4，且θ4、θ5是变量，θ4、θ5最大值为θ2的一半。转角差θ5内的间隙磁场不稳定，造成磁力泵轴承磨损测量产生较大误差。但内磁钢环23与外磁钢环24的相吸角θ4内的间隙磁场稳定，而磨损检测器在转角差θ5与相吸角θ4内所接收到信号频率强度肯定是不一样的，在接收到不同频率的信号后送到带通滤波器后，让相吸角θ4内的信号通过，转角差θ5内的信号过滤掉。由于所有检测导线4之间的间隔角度均满足为θ2的整倍数关系。所以只要一根检测导线4不在转角差θ5内，所有检测导线4就都不在转角差θ5内，因而本方法可消除磁力泵负载造成的磁力泵轴承磨损测量误差，提高信号的精确度，使得测量结果更可靠准确。
上文所列出的一系列的详细说明仅仅是针对本发明的可行性实施例的具体说明，它们并非用以限制本发明的保护范围，凡未脱离本发明技艺精神所作的等效实施例或变更均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (6)
1.一种磁力泵轴承间隙磨损的在线监测装置，其特征在于，包括n组轴承磨损检测器(6)和信号处理显示电路；
每组轴承磨损检测器(6)包括四根检测导线(4)；检测导线(4)位于隔离套(1)与外磁钢环(24)之间、且固定于隔离套(1)外表面与隔离套(1)轴向平行；每组轴承磨损检测器(6)的四个检测导线(4)两两分别用绝缘导线沿隔离套(1)外表面首尾相连、且串联成一个整体；
每组检测导线(4)间隔角度分别为θ1、θ2、θ3，每组轴承磨损检测器(6)的检测导线(4)之间的间隔角度均满足为θ2的整倍数关系；
所述信号处理显示电路包括滤波器(19)、频谱仪(20)、显示器(21)和报警电路(22)，滤波器(19)的一端分别与各组轴承磨损检测器(6)连接，另一端与频谱仪(20)的一端连接，频谱仪(20)的另一端分别与显示器(21)和报警电路(22)；各组轴承磨损检测器(6)的信号经过滤波器(19)处理后输出给频谱仪(20)进行频谱分析，频谱分析后的图像在显示器(21)上显示，当信号达到限位值时将会触动报警电路(22)进行报警。
2.根据权利要求1所述的磁力泵轴承间隙磨损的在线监测装置，其特征在于，所述轴承磨损检测器(6)组数n的选择由外磁钢环数k来确定，轴承磨损检测器(6)的组数n与外磁钢环数k符合以下关系：
结果向下取整 公式一
式中：k为磁力泵外磁钢环数。
3.根据权利要求1所述的磁力泵轴承间隙磨损的在线监测装置，其特征在于，所述θ1、θ2、θ3与外磁钢环(24)的数量k符合以下关系：
θ3＝3θ2 公式四
式中：k为磁力泵外磁钢环(24)的数量。
4.根据权利要求1所述的磁力泵轴承间隙磨损的在线监测装置，其特征在于，所有检测导线(4)之间间隔范围为(θ2～α)，α与轴承磨损检测器(6)的组数n符合以下关系：
α＝(4n-1)θ2 公式五
式中：n为检测组数，θ2为每组检测导线(4)最小间隔。
5.根据权利要求1所述的磁力泵轴承间隙磨损的在线监测装置，其特征在于，磁力泵旋转时，所述内磁钢环(23)与外磁钢环(24)转角差为θ5，相吸角为θ4，且θ4、θ5是变量，θ4、θ5最大值为θ2的一半。
6.一种根据权利要求1-5任意一项所述磁力泵轴承间隙磨损的在线监测装置的监测方法，其特征在于，包括以下步骤：所述轴承磨损检测器(6)接收到检测导线(4)检测到的轴承间隙磨损信号后由输出端输出信号，由于磁力泵旋转时，内磁钢环(23)与外磁钢环(24)存在转角差θ5与相吸角θ4，转角差θ5内的间隙磁场不稳定，造成磁力泵轴承磨损测量产生较大误差，相吸角θ4内的间隙磁场稳定，轴承磨损检测器(6)的输出端输出信号通过入滤波器(19)处理，滤波器(19)把转角差θ5内的信号过滤掉，留下相吸角θ4内的信号，滤波器(19)将处理后的信号传递到频谱仪(20)进行信号的频谱分析并在显示器(21)上显示信号频谱图，频谱仪(20)还与报警电路(22)连接，当检测轴承间隙磨损达到限位值时报警电路(22)发出报警信号。
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