CN108802745A - 一种矿用离心式风机叶片裂纹监测实验台 - Google Patents

Abstract

此发明涉及一种矿用离心式风机叶片裂纹监测实验台其特征在于包括风机主体（Ⅰ），搭载激光位移传感器的检测装置（Ⅱ）。利用激光位移传感器测量传感器与叶片边缘距离。旋转的不同程度带裂纹的叶片边缘在不同转速，不同浆距角的情况下，因为离心力与其他力的共同作用对叶片边缘与风机筒壁的距离产生影响。利用激光位移传感器对传感器与叶片边缘距离进行测量进而对叶片边缘与风机筒壁的距离间接检测,可用于对叶片状态进行监测。本发明通过提供了不同转速下，不同浆距角，不同裂纹程度下测量传感器与叶片边缘距离的变化规律，为矿业生产中利用激光位移传感器判断矿用离心式风机叶片是否产生裂纹提供指导。

Description

一种矿用离心式风机叶片裂纹监测实验台

技术领域

本发明属于风机在线监测及故障诊断技术领域,具体涉及一种可以更换叶片，可变浆距角，可变转速的矿用离心风机叶片裂纹监测实验台。

背景技术

在矿用离心式风机的工作过程中,高速旋转的叶片驱使风机筒内的空气转动,由于离心力的作用,空气从叶片中心被甩向叶片外缘，最后从出气口被甩出。由于叶片长期受到空气流的冲击及长期处于离心运动状态,导致叶片磨损较为严重,并且空气中可能含有的固体粉尘还会加剧对叶片的冲击磨损,从而改变了叶片和风机筒的主要几何尺寸,导致离心式风机的使用寿命缩短甚至无法工作，现有技术中风机叶片的叶片外形通常为复杂曲面的空间造型,且叶片较多,人为检测容易漏检相关叶片，同时目视检测的精度较低,无法精确的检测出叶片上的缺陷，这种人为检测方法无法用于大批量的生产现场。

因此,研发一种矿用离心式风机叶片裂纹监测实验台,对于我国矿用风机技术发展具有重要的意义。而根据激光位移传感器测量传感器与叶轮边缘的距离变化，在及时判断故障的同时，还判断可以判断风机叶片裂纹故障程度，能够对常见叶片故障形式进行可靠判断。本发明检测可靠性高，测量准确性高，能诊断叶片的裂纹故障，仪器组装简单，操作简单，容易实现，可广泛用于风机叶片裂纹故障。

发明内容

本发明提供了一种矿用离心风机叶片裂纹监测实验台，包括离心式风机筒，叶轮，电机，安全网，传感器移动台，激光位移传感器。用于研究矿井内不同程度带裂纹的叶片的离心式风机在不同转速，不同浆距角的情况下，因为离心力与其他力的共同作用, 激光位移传感器对传感器与叶片边缘距离表现出的不同特征,总结出该类离心式风机叶片裂纹预警判断的方法。

风机叶片距离检测法原理：根据激光位移传感器的原理，由于测量距离的限制，只有风机叶片转至激光位移传感器的下方时，激光才会反射到传感器的接收区，传感器才会反馈距离信号，当传感器的射出光打到叶轮其他地方，都会因为叶片上的反射面没有正对传感器导致反射光无法打到接收区，而使得反馈信号为微弱的噪声信号。考虑风机产生裂纹后，因为离心力的作用，叶片边缘距离传感器的距离会发生变化，根据距离变化，我们可以判断离心机叶片是否有裂纹。我们标定叶片正常时的位移传感器测距峰值为正常值，当传感器测值超过正常值时认为叶片存在裂纹。在实际应用过程中激光打到叶片边缘上的轨迹并不是与叶片边缘长度相比极短，所以每片叶片绕轴心旋转通过传感器，且也叶片边缘正对激光接受器而使得传感器能够反馈距离信号时反馈的电信号是带有因为激光打在叶片边缘具体点不同而与传感器距离不同而有微弱差距的类似矩形波信号；当叶片不在传感器下方或叶片边缘无法将激光反射到接受器而不能够反馈距离信号时反馈的电信号是极低幅值的噪声信号。在示波器上将极低幅值的噪声信号确定的线定为零线，将有微弱噪声信号的类似矩形波信号定为距离线。将风机叶片正常时示波器的显示的图形上的零线与距离线设为标准值，当风机叶片因为裂纹而在离心力的作用下与激光位移传感器距离即示波器显示的图形上的零线与距离线明显变化时，可以判断风机叶片存在裂纹。

矿用离心式风机叶片裂纹监测实验台由风机部（Ⅰ）和检测部（Ⅱ）组成，气体在离心力的作用下从出气孔中被甩出，从而造成风机箱体负压，使得箱外空气在大气压作用下被压入箱体。导轨通过螺栓被固定在箱体上，支架被导轨通过螺栓固定。丝杠组合通过螺栓固定在支架上，丝杠由丝杠台，扭杆，丝杠座组合而成，通过6对螺栓联接的丝杠台。对丝杠台进行攻丝，对丝杠座攻孔，对扭杆进行套丝，对丝杠台组合体端面处攻孔，扭杆可以穿过丝杠台组合体，用来放置开口销及垫片使得丝杠台组合体不能与扭杆相对径向运动，而丝杠座与扭杆是螺纹配合，及扭杆与丝杠台组合体相对转动，从而通过扭杆的旋转实现丝杠座与丝杠台沿扭杆径向运动。两组丝杠用4对螺栓固定成为丝杠组合，通过旋转相会垂直的扭杆，实现二维运动。传感器盒与丝杠组合通过螺栓固定。

附图说明

图1一种矿用离心式风机叶片裂纹监测实验台的结构示意图。

图2风机部（Ⅰ）的局部示意图。

图3传感器检测部（Ⅱ）的局部示意图。

图4调节螺距角的局部示意图。

图5丝杠台示意图。

图6丝杠座示意图。

图7丝杠台组合体示意图。

图8扭杆与开口销及垫片的配合。

图中说明：图中Ⅰ、风机部；Ⅱ、检测主体；1、箱体；2、风机筒；3、安全网；4、叶片；5、透光孔;6、内叶轮座;7、喷气口；8、外叶轮座；9、圆形铁片；10、导轨；11、丝杠台；12、扭杆；13、丝杠座；14、激光位移传感器；15、传感器收纳器；16、支架；17、浆距角的标度。

具体实施方式

将形态完好的叶轮安装到风机上，待电机运行平稳后旋动丝杠台11的两个扭杆12，使得传感器收纳盒15里的激光位移传感器14能够在叶片4边缘处于传感器14正下方时反馈非零的距离信号，并记录传感器返回的距离信号。

根据叶片上调节浆距角的标度17，依次改变叶轮的浆距角，待电机运行平稳后旋动丝杠台的两个扭杆12，并记录传感器返回的距离信号。测得风机在不同浆距角的情况下，传感器14与叶片4边缘的距离。

调节风机转速，并调节传感器的如采样频率等相关参数，待电机运行平稳后，使得传感器收纳盒15里的激光位移传感器14能够在叶片边缘处于传感器14正下方时及时反馈非0的距离信号，并记录传感器返回的距离信号。

取下一片形态完好的叶片，换上具有裂纹的叶片，启动电机待风机运行平稳后测得传感器数据，测得距离信号。

换上多片有裂纹的叶片，启动电机待风机运行平稳后测得传感器数据，与在转速及螺距角相同的，测得有裂纹数目不同的情况下的距离信号。

在叶片安装不变，转速改变的情况下，测得不同转速下的传感器信号。

同时安有存在裂纹叶片的情况下，其他条件不变，测得装有相同叶片不同浆距角的情况下的传感器信号。

通过以上各组实验数据，我们比较模拟矿用离心风机在不同状况下的传感器反馈值，从而获得不同转速下，不同浆距角，不同裂纹程度下情况下传感器反馈的距离信号的规律，通过掌握这种规律从而根据在生产实践中利用激光传感器反馈的距离信号判断矿用离心风机的叶片是否产生裂纹提供指导。

Claims (10)

1.一种可以实现变浆距角，变转速的矿用离心式风机叶片裂纹监测实验台,其特征在于：风机主体（Ⅰ），与搭载激光位移传感器的检测装置（Ⅱ）。

2.根据权利要求1所述的矿用离心式风机叶片裂纹监测实验台，其特征在于，风机主体（Ⅰ）由风机筒（2），安全网（3），由外叶轮座（8），内叶轮座（6），叶片(4)组成的叶轮及电机构成。

3.根据权利要求2所述的离心式风机主体（Ⅰ），其特征在于，传感器的检测装置（Ⅱ）通过螺栓与风机箱体联接；安全网（3）通过螺丝钉与箱体（1）固定；外叶轮座（8）内叶轮座（6）通过螺栓联接；由外叶轮座（8）内叶轮座（6），叶片(4)组成的叶轮通过外叶轮座（8）的键槽与电机轴上的键槽用键联接；为防止叶轮轴向窜动，用圆形铁片（9）压住外叶轮座（8），并对电机轴转孔，用螺丝钉联接固定。

4.根据权利要求2所述的离心式风机主体（Ⅰ），其特征在于，风机筒（2）开有透光孔（5），使得激光位移传感器（14）发射的光能够打到叶片（4）边缘，并将光反射到激光位移传感器（14）的接收侧。

5.根据权利要求 2所述的离心式风机主体（Ⅰ），其特征在于，风机开有喷气口（7），气体在离心力的作用下从喷气口中被甩出，从而造成风机箱体（1）负压，使得箱外空气在大气压作用下被压入风机筒（2）。

6.根据权利要求1所述的矿用离心风机叶片裂纹监测实验台，其特征在于，搭载激光位移传感器的检测装置（Ⅱ）由导轨（10），支架（16），传感器（14），传感器收纳器（15），由丝杠台（11）与丝杠座（13）及扭杆（12）组成的丝杠组合组成。

7.根据权利要求6所述的搭载激光位移传感器的检测装置（Ⅱ），其特征在于，导轨（10）与通过螺栓与风机箱体（1）联接，支架（16）可以在导轨（10）通过螺栓固定；左侧丝杠的丝杠座（13）与支架（16）通过两对螺栓联接；丝杠座（13）与支架（16）通过螺钉固定；左侧丝杠的丝杠台（11）与左侧丝杠的丝杠座（13）通过4对螺栓联接，使得丝杠组合实现二维运动；传感器收纳器（15）与右侧丝杠的丝杠台（11）螺钉联接。

8.根据权利要求6所述的搭载激光位移传感器的检测装置（Ⅱ），其特征在于，支架（16）可以在导轨（10）上滑动，改变支架（16）与导轨（10）的位置，从而改变传感器收纳器（15）里传感器的位置（14），使得激光位移传感器（14）发射的光能够打到叶片边缘（4），并将光反射到激光位移传感器（14）的接收侧。

9.根据权利要求6所述的搭载激光位移传感器的检测装置（Ⅱ），其特征在于，扭杆（12）套螺纹，两块丝杠台（11）构成丝杠台组合体通过6对螺丝钉连接，并在对称面上沿轴向攻螺纹孔，丝杠座（13）一侧攻螺纹孔与扭杆（12）构成螺纹配合，丝杠座（13）另一侧开两通孔与支架（16）通过螺钉固定；扭转扭杆（12）可以实现激光位移传感器（14）的二维运动。

10.根据权利要求1所述的矿用离心式风机叶片裂纹监测实验台，其特征在于，可以根据浆距角的标度（17）以内叶轮座（6）端面为参考，调节叶片(4)的浆距角；本专利可以使叶轮上的所有叶片（4）的螺距角得到快速调节并使得各叶片螺距角完全相同。