CN110940261A - 旋转体对中状态的测量系统及方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种旋转体对中状态的测量系统及方法，其中，用于测量旋转体的对中状态，旋转体包括第一转子和第二转子，以及连接第一转子和第二转子的挠性联轴器，挠性联轴器包括相互连接的第一对轮和第二对轮；旋转体对中状态的测量系统包括：传感器组件，包括第一传感器和第二传感器，所述第一传感器和第二传感器均安装在所述第一对轮上，所述第一传感器用于测量所述旋转体水平不对中的间隙数据，所述第二传感器用于测量所述旋转体角度不对中的间隙数据；集成模块，包括与所述传感器组件连接的无线信号发射装置；计算机，与所述无线信号发射装置连接，所述计算机用于根据所述间隙数据处理得到水平不对中的偏移值和角度不对中的偏移值。

Description

旋转体对中状态的测量系统及方法

技术领域

本发明涉及联轴器领域，具体涉及一种旋转体对中状态的测量系统及方 法。

背景技术

挠性联轴器是允许转子有单独的轴向位移，且相连两转子对中可有一定 的偏差的联轴器。挠性联轴器利用联轴器两部分之间的滑块、弹性注销、橡 胶圈和膜片等，既传递了扭矩又可以承受一定的对中误差。常见的挠性联轴 器有：弹性柱销联轴器、膜片联轴器、液力耦合联轴器、蛇形簧联轴器和齿 形联轴器等，被广泛应用于各种风机、水泵和压缩机等旋转机械。挠性联轴 器相对于刚性联轴器最大的优点为：对转子对中要求不高，允许两转子对中 有一定的误差。

挠性联轴器在工作时，由于联轴器连接的两转子存在一定的相对位移， 这就造成工作状态下两转子的不对中。虽然挠性联轴器的结构允许一定的转 子对中误差，但是当这种不对中的状态达到一定程度时，超出了挠性联轴器 的补偿范围后，会引起转子或轴承的振动异常。另外，挠性联轴器自身的一 些缺陷，如：齿形联轴器的磨损、弹性柱销联轴器柱销的磨损，膜片联轴器 膜片的断裂或变形等，也会引起连接的两转子在运行过程中不对中，造成振 动异常，使设备无法正常运行。

在静止状态下，可以用百分表测量两半联轴器的张口与晃动值，使两转 子对中达到理想的状态。而在工作状态，转子旋转起来传递扭矩后，由于两 转子之间的作用力、轴承对转子作用力等因素的影响，转子对中状态与静态 相比，会存在一定的偏差。通常采用测量设备振动，对振动信号进行分析， 由此推理转子在工作状态下的对中情况是否良好，该方法只能在一定程度上 做到定性分析，无法做到定量分析。

发明内容

本发明的主要目的是提供一种旋转体对中状态的测量系统及方法，旨在 改善目前的无法对动态的挠性联轴器进行对中状态测量的技术问题。

为实现上述目的，本发明提出一种旋转体对中状态的测量系统，用于测 量旋转体的对中状态，所述旋转体包括第一转子和第二转子，以及连接所述 第一转子和第二转子的挠性联轴器，所述挠性联轴器包括相互连接的第一对 轮和第二对轮；所述旋转体对中状态的测量系统包括：

传感器组件，包括第一传感器和第二传感器，所述第一传感器和第二传 感器均安装在所述第一对轮上，所述第一传感器用于测量所述旋转体水平不 对中的间隙数据，所述第二传感器用于测量所述旋转体角度不对中的间隙数 据；

集成模块，包括与所述传感器组件连接的无线信号发射装置；

计算机，与所述无线信号发射装置连接，所述计算机用于根据所述间隙 数据处理得到水平不对中的偏移值和角度不对中的偏移值。

优选地，所述第一传感器和第二传感器均为电涡流传感器。

优选地，所述第一传感器的探头与所述旋转体的轴线平行，所述第二传 感器的探头与所述旋转体的轴线垂直。

优选地，所述旋转体对中系统还包括自所述第二对轮向外延伸的测量板， 所述测量板垂直于所述旋转体的轴线，所述第一传感器的探头面向所述测量 板。

优选地，所述测量板为测量铁板。

优选地，所述旋转体对中状态的测量系统还包括安装在所述第一对轮上 的第一支架，所述第一传感器安装在所述第一支架上。

优选地，所述第一支架与所述旋转体的轴线垂直。

优选地，所述旋转体对中状态的测量系统还包括安装在所述第一对轮上 的第二支架，所述第二传感器安装在所述第二支架上。

优选地，所述第二支架包括互相连接的第一杆和第二杆，所述第一杆垂 直于所述第一对轮，所述第二杆自所述第一杆向所述第二对轮延伸，所述第 二杆与所述旋转体的轴线平行，所述第二传感器的探头与所述第二杆垂直。

此外，本发明还提出一种旋转体对中状态的测量方法，采用上述所述的 旋转体对中状态的测量系统，所述旋转体对中状态的测量方法包括以下步骤：

控制所述旋转体旋转；

控制所述第一传感器和第二传感器将测量的间隙数据传输至所述无线信 号发射装置；

控制所述无线信号发射装置将所述间隙数据发送至无线信号接收器；

控制无线信号接收器将所述间隙数据传输至计算机，以使所述计算机计 算处理得到水平不对中的偏移值和角度不对中的偏移值。

本发明技术方案中，旋转体旋转时，第一传感器测量水平不对中的间隙 数据，第二传感器测量角度不对中的间隙数据，然后通过无线信号发射装置 传输间隙数据，经过计算机处理后得到与转动周期同步的间隙电压变化值， 根据第一传感器和第二传感器的灵敏度进一步计算两转子水平不对中的偏移 值和角度不对中的偏移值。本发明的旋转体对中状态的测量系统能够在旋转 体动态旋转时进行对中状态的测量，相比静态测量数据更准确。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实 施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面 描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲， 在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图示出的结构获得其他的 附图。

图1为本发明实施例的旋转体对中状态的测量系统的部分结构示意图；

图2为本发明实施例的旋转体对中状态的测量系统的另一角度的部分结 构示意图；

图3为本发明实施例的旋转体对中状态的测量系统的又一部分结构示意 图；

图4为本发明实施例的旋转体对中状态的测量方法的流程图；

图5为本发明实施例的旋转体对中状态的测量方法的间隙电压波形图；

图6为本发明图5经傅里叶变换后的波形图。

附图标号说明:

标号	名称	标号	名称
				11	第一转子	12	第二转子
21	第一传感器	22	第二传感器
				31	第一对轮	32	第二对轮
321	测量板	4	集成模块
				5	连接线	6	无线信号接收器
7	数据采集器	8	计算机
				91	第一支架	92	第二支架
921	第一杆	922	第二杆

具体实施方式

下面将对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所 描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本 发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得 的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

另外，本发明各个实施例之间的技术方案可以相互结合，但是必须是以 本领域普通技术人员能够实现为基础，当技术方案的结合出现相互矛盾或无 法实现时应当认为这种技术方案的结合不存在，也不在本发明要求的保护范 围之内。

本发明提出了一种旋转体对中状态的测量系统，用于测量旋转体的对中 状态，旋转体包括第一转子11和第二转子12，以及连接第一转子11和第二 转子12的挠性联轴器，挠性联轴器包括相互连接的第一对轮31和第二对轮 32；所述旋转体对中状态的测量系统，如图1～3所示(图2为图1中的旋转 体旋转90度后的示意图)，包括：

传感器组件，包括第一传感器21和第二传感器22，第一传感器21和第 二传感器22均安装在第一对轮31上，第一传感器21用于测量旋转体水平不 对中的间隙数据，第二传感器22用于测量旋转体角度不对中的间隙数据；

集成模块4，包括与传感器组件连接的无线信号发射装置；

计算机8，与无线信号发射装置连接，计算机8用于根据间隙数据处理得 到水平不对中的偏移值和角度不对中的偏移值。

旋转体旋转时，第一传感器21测量水平不对中的间隙数据，第二传感器 22测量角度不对中的间隙数据，然后通过无线信号发射装置传输间隙数据， 经过计算机8处理后得到与转动周期同步的间隙电压变化值，根据第一传感 器21和第二传感器22的灵敏度进一步计算两转子水平不对中的偏移值和角 度不对中的偏移值。本发明的旋转体对中状态的测量系统能够在旋转体动态 旋转时直接进行对中状态的测量。

其中，第一传感器21和第二传感器22均为电涡流传感器。电涡流传感 器能静态和动态地非接触、高线性度、高分辨力地测量被测金属导体距探头 表面的距离。它是一种非接触的线性化计量工具。电涡流传感器能准确测量 被测体(必须是金属导体)与探头端面之间静态和动态的相对位移变化。电 涡流传感器的原理是：通过电涡流效应的原理，准确测量被测体(必须是金 属导体)与探头端面的相对位置，其特点是长期工作可靠性好、灵敏度高、 抗干扰能力强、非接触测量、响应速度快、不受油水等介质的影响，常被用 于对大型旋转机械的轴位移、轴振动、轴转速等参数进行长期实时监测，可 以分析出设备的工作状况和故障原因，有效地对设备进行保护及预维修。

集成模块4还包括传感器前置器和供电装置，前置器和供电装置用于对 第一传感器21和第二传感器22提供电源，前置器是一个电子信号处理器， 一方面为传感器探头线圈提供高频交流电流，另一方面，前置器感受探头前 面由于金属导体靠近探头而引起探头参数变化，对信号进行放大、检波和滤 波等。电涡流传感器的探头线圈接受前置器震荡电路来的高频电流，在其周 围产生高频磁场，该磁场穿过靠近它的转轴金属表面，在其中产生一个电涡 流，该电涡流产生的磁场方向和线圈磁场方向相反，改变了原线圈的感抗， 该感抗的变化随探头顶部金属表面的间隙变化而变化。前置器检测电路检测 探头线圈的感抗变化，再经放大电路将感抗变化量变换放大成相应电压变化 信号输出。经检测仪进行转换，根据测量的要求将其输出电压的直流部分用 做位移量的检测，交流部分用做振动值的检测。集成模块4安装在第一对轮 31上，通过连接线5分别与第一传感器21和第二传感器22连接。测量得到 的间隙电压由集成模块4转换为数字信号后，由无线发射装置发射，无线信号由安装在附近的无线接收器将接收到的数字信号传输到数据采集器7进行 初步处理后传输至计算机8，计算机8软件经过计算后得到两个传感器测量到 的信号波形。计算机8软件经过进一步的分析信号波形与转子转动周期的关 系，可得到随转子转动周期变化的两个间隙电压变化值，根据传感器灵敏度 进一步计算两转子水平不对中的偏移值(票偏)和角度不对中的偏移值(张口)。 不对中的偏移值计算公式为d(mm)＝ΔU(V)/μ(V/mm)/2，其中μ(V/mm)为传 感器灵敏度，ΔU(V)为间隙电压变化值。

优选地，第一传感器21的探头与旋转体的轴线平行，第二传感器22的 探头与旋转体的轴线垂直。水平不对中是指两个转子的轴心线互相平行，但 二者的轴心在径向上不重合。角度不对中是指两个转子的轴心线有一定的夹 角，并且二者的轴心在径向上重合。因此将第一传感器21的探头设置为与旋 转体的轴线平行，可以精确地测出两个转子是否有水平不对中的情况，且能 计算出具体的水平不对中的偏移值。将第二传感器22的探头设置为与旋转体 的轴线垂直，可以精确地测出两个转子是否有角度不对中的情况，且能计算出具体的角度不对中的偏移值。

本实施例的旋转体对中系统还包括自第二对轮32向外延伸的测量板321， 测量板321垂直于旋转体的轴线，第一传感器21的探头面向测量板321。两 个转子的直径若相同，则可以在第二对轮32上增加一个测量板321，测量板 321为金属导体，则第一传感器21的探头测量的是该探头至测量板321之间 的间隙电压。

优选地，测量板321为测量铁板，材料易得且成本低。当然，在其它实 施例中，也可以使用其它金属测量板，只需满足能够导电即可。

旋转体对中状态的测量系统还包括安装在第一对轮31上的第一支架91， 第一传感器21安装在第一支架91上。第一支架91可根据不同机器进行强度 校核计算，焊接或用高强度胶水粘贴在第一对轮31上。第一传感器21可拆 卸地安装在第一支架91上，当需要使用时再将第一传感放置在第一支架91 上。

其中，第一支架91与旋转体的轴线垂直，可进一步保证第一传感器21 安装在第一支架91上时，第一传感器21的探头与旋转体的轴线平行。

本实施例的旋转体对中状态的测量系统还包括安装在第一对轮31上的第 二支架92，第二传感器22安装在第二支架92上。第二支架92可根据不同机 器进行强度校核计算，焊接或用高强度胶水粘贴在第一对轮31上。第二传感 器22可拆卸地安装在第二支架92上，当需要使用时再将第二传感放置在第 二支架92上。

其中，第二支架92包括互相连接的第一杆921和第二杆922，第一杆921 垂直于第一对轮31，第二杆922自第一杆921向第二对轮32延伸，第二杆 922与旋转体的轴线平行，第二传感器22的探头与第二杆922垂直，上述结 构简单，且能进一步保证第二传感器22安装在第二支架92上时，第二传感 器22的探头与旋转体的轴线垂直。

此外，本发明还提出一种旋转体对中状态的测量方法，采用上述的旋转 体对中状态的测量系统，如图4所示，旋转体对中状态的测量方法包括以下 步骤：

S11、控制旋转体旋转；

S12、控制第一传感器21和第二传感器22将测量的间隙数据传输至无线 信号发射装置；

S13、控制无线信号发射装置将间隙数据发送至无线信号接收器6；

S14、控制无线信号接收器6将间隙数据传输至计算机8，以使计算机8 计算处理得到水平不对中的偏移值和角度不对中的偏移值。

旋转体旋转时，由于挠性联轴器连接的两转子存在一定的相对位移，造 成工作状态两转子的不对中，因此在旋转体旋转的工作状态测量不对中的状 态更加精确。第一传感器21和第二传感器22测量的间隙数据由无线发射装 置发射出无线信号至无线信号接收器6，无线信号接收器6接收后经过信号线 传输到数据采集器7，数据采集器7再将信号传出到计算机8，经过计算机8 软件处理后得到与转动周期同步的两个间隙电压变化值，如图5所示。对间 隙电压波形进行傅里叶变换得到图6，间隙电压变化量幅值2A根据传感器灵 敏度进一步计算出两个转子水平不对中和角度不对中的偏移值。

以上仅为本发明的优选实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是 在本发明的构思下，利用本发明说明书所作的等效变换，或直接/间接运用在 其他相关的技术领域均包括在本发明的专利保护范围内。

Claims (10)

1.一种旋转体对中状态的测量系统，其特征在于，用于测量旋转体的对中状态，所述旋转体包括第一转子和第二转子，以及连接所述第一转子和第二转子的挠性联轴器，所述挠性联轴器包括相互连接的第一对轮和第二对轮；所述旋转体对中状态的测量系统包括：

传感器组件，包括第一传感器和第二传感器，所述第一传感器和第二传感器均安装在所述第一对轮上，所述第一传感器用于测量所述旋转体水平不对中的间隙数据，所述第二传感器用于测量所述旋转体角度不对中的间隙数据；

集成模块，包括与所述传感器组件连接的无线信号发射装置；

计算机，与所述无线信号发射装置连接，所述计算机用于根据所述间隙数据处理得到水平不对中的偏移值和角度不对中的偏移值。

2.如权利要求1所述的旋转体对中状态的测量系统，其特征在于，所述第一传感器和第二传感器均为电涡流传感器。

3.如权利要求1所述的旋转体对中状态的测量系统，其特征在于，所述第一传感器的探头与所述旋转体的轴线平行，所述第二传感器的探头与所述旋转体的轴线垂直。

4.如权利要求1所述的旋转体对中状态的测量系统，其特征在于，所述旋转体对中系统还包括自所述第二对轮向外延伸的测量板，所述测量板垂直于所述旋转体的轴线，所述第一传感器的探头面向所述测量板。

5.如权利要求4所述的旋转体对中状态的测量系统，其特征在于，所述测量板为测量铁板。

6.如权利要求1～5中任一项所述的旋转体对中状态的测量系统，其特征在于，所述旋转体对中状态的测量系统还包括安装在所述第一对轮上的第一支架，所述第一传感器安装在所述第一支架上。

7.如权利要求6所述的旋转体对中状态的测量系统，其特征在于，所述第一支架与所述旋转体的轴线垂直。

8.如权利要求1～5中任一项所述的旋转体对中状态的测量系统，其特征在于，所述旋转体对中状态的测量系统还包括安装在所述第一对轮上的第二支架，所述第二传感器安装在所述第二支架上。

9.如权利要求8所述的旋转体对中状态的测量系统，其特征在于，所述第二支架包括互相连接的第一杆和第二杆，所述第一杆垂直于所述第一对轮，所述第二杆自所述第一杆向所述第二对轮延伸，所述第二杆与所述旋转体的轴线平行，所述第二传感器的探头与所述第二杆垂直。

10.一种旋转体对中状态的测量方法，其特征在于，采用如权利要求1～9中任一项所述的旋转体对中状态的测量系统，所述旋转体对中状态的测量方法包括以下步骤：

控制所述旋转体旋转；

控制所述第一传感器和第二传感器将测量的间隙数据传输至所述无线信号发射装置；

控制所述无线信号发射装置将所述间隙数据发送至无线信号接收器；

控制无线信号接收器将所述间隙数据传输至计算机，以使所述计算机计算处理得到水平不对中的偏移值和角度不对中的偏移值。

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