CN113304896B - 土工离心机转子系统在线动态不平衡调节装置及调节方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种土工离心机转子系统在线动态不平衡调节装置及调节方法，调节过程平稳，受离心场影响小，液体流量精确控制难度小，配平精度高，且液体不会冲击容腔壁面，也不会产生附加不平衡力。液压箱端盖为两块，分别固定安装在液压箱体的左右两端；液压箱端盖上设置有导油孔；配重滑块滑动安装在液压箱体内，将液压箱体的容腔分成左右两部分；滑块密封环安装于配重滑块上，滑块密封环和液压箱体的内壁接触；液体泵一端通过液压管路与左端液压箱端盖上的导油孔连接；液体泵另一端通过液压管路与右端液压箱端盖上的导油孔连接；位移传感器用于检测配重滑块的位置；不平衡量检测传感器用于检测土工离心机转子系统的不平衡量信号。

Description

土工离心机转子系统在线动态不平衡调节装置及调节方法

技术领域

本发明涉及一种土工离心机转子系统在线动态不平衡调节装置及调节方法，主要用于土工离心机转子系统的不平衡调节。

背景技术

由于结构不对称、材料不均匀、安装误差等原因，实际应用时土工离心机转子的惯性中心轴都会与旋转轴线偏离，在转子转动时产生不平衡力。同时，转子系统需要装载不同的设备或物料，这些设备或物料在跟随转子一起旋转时也经常会出现质心偏移，产生或大或小的不平衡力。这些不平衡力会引起转子的挠曲和内应力，处于不平衡的状态，导致转子系统产生振动和噪声，加速轴承、轴封等零部件的磨损，降低运转的平稳性和精度，甚至会引发结构断裂、转子倾覆等严重事故。而且，转子转速越高，不平衡力的影响越明显。因此，对转子系统进行在线动态不平衡调节，减小转子系统工作过程中的不平衡力，是保障转子系统平稳、可靠和安全运行的重要环节。

转子系统在线动态不平衡调节是指在不停机的情况下，通过动力驱动某种物理介质，改变质量分布、增加（减少）质量或补偿离心力，达到调节转子系统不平衡力的方法。转子系统在线动态不平衡调节的驱动动力，目前主要包括电机驱动、液压驱动、磁力驱动和惯性力驱动四种。电机驱动需要电机、丝杠、同步带及其保证同步性的机构，液压驱动需要液压泵、液压缸及其供压节流的配套组件，驱动结构复杂，安装精度要求高，高转速调节系统的可靠性不足。磁力驱动通过改变结构上线圈或磁铁产生的磁场移动导磁物质进行在线动态不平衡调节，物体移动的方向很难精准控制，且转子系统本身的钢铁材料对磁场影响大，调节稳定性差。利用重力或离心力驱动的在线动态不平衡调节方法无需额外设置动力源，使得调节装置结构大大简化，可靠性增加，但应用较少。

目前，利用重力或离心力驱动的在线动态不平衡调节的方法很少，如专利号为201821205880.6的中国专利，主要是利用重力或者离心惯性力将液体注入转子系统内置的容腔内，利用液体在离心场下产生的附加离心力实现动态不平衡调节，调节过程液体流量精确控制难度大，配平精度有限，且液体冲击容腔壁面会造成设备激震，液体在容腔内分布不均也会产生附加不平衡力。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术中存在的上述不足，而提供一种结构设计合理的土工离心机转子系统在线动态不平衡调节装置及调节方法，结构简单，调节过程平稳，受离心场影响小，液体流量精确控制难度小，配平精度高，且液体不会冲击容腔壁面，也不会产生附加不平衡力。

本发明解决上述问题所采用的技术方案是：一种土工离心机转子系统在线动态不平衡调节装置，其特征在于：包括调节机构和调节控制系统；调节机构包括液压箱端盖、液压箱体、液压箱体密封环、滑块密封环和配重滑块；液压箱端盖为两块，分别固定安装在液压箱体的左右两端，且在液压箱端盖和液压箱体的端部之间设置有液压箱体密封环；液压箱端盖上设置有导油孔；配重滑块滑动安装在液压箱体内，将液压箱体的容腔分成左右两部分，容腔的左右两部分分别与左右两端的液压箱端盖上的导油孔连通；容腔的左右两部分中均充满有液压油；滑块密封环安装于配重滑块上，滑块密封环和液压箱体的内壁接触；调节控制系统包括一号节流阀、二号节流阀、三号节流阀、液体泵、位移传感器、不平衡量检测传感器和处理中心；一号节流阀的两端分别与左右两端液压箱端盖上的导油孔连接；液体泵一端通过液压管路与左端液压箱端盖上的导油孔连接，在该液压管路上安装有三号节流阀；液体泵另一端通过液压管路与右端液压箱端盖上的导油孔连接，在该液压管路上安装有二号节流阀；位移传感器用于检测配重滑块的位置；不平衡量检测传感器用于检测土工离心机转子系统的不平衡量信号；处理中心与位移传感器、不平衡量检测传感器、一号节流阀、二号节流阀、三号节流阀、液体泵连接。

本发明所述的液压箱端盖上设置有装置安装孔和液压箱体安装槽；装置安装孔用于将调节机构安装于转子系统的转臂上；液压箱体的端部固定设置在液压箱体安装槽中。

本发明所述的拉杆设置有多根，均匀分布。

本发明所述的配重滑块上开有密封槽，滑块密封环安装于密封槽上。

本发明还包括位移传感器座，位移传感器座固定于在左右两端的液压箱端盖之间，位移传感器安装于位移传感器座上。

本发明所述的不平衡量检测传感器采用涡流式传感器。

本发明还包括拉杆，拉杆的两端分别固定设置在液压箱体左右两端的液压箱端盖上。

本发明所述的液压箱端盖上设置有拉杆安装孔，拉杆的端部固定设置在拉杆安装孔中。

一种土工离心机转子系统在线动态不平衡调节方法，其特征在于：采用所述的调节装置对土工离心机的转子系统进行调节，包括如下步骤：

1）、将偶数个调节机构对称安装在转子系统上；

2）、土工离心机工作；处理中心实时读取位移传感器检测到的配重滑块的位置信号和不平衡量检测传感器检测到的转子系统的不平衡量信号，发出控制信号控制一号节流阀、二号节流阀、三号节流阀、液体泵的通断；初始时，一号节流阀、二号节流阀、三号节流阀Ⅲ、液体泵均处于关闭状态；

3）、检测调节机构是否复位，如果未复位的话，处理中心控制一号节流阀关闭，二号节流阀和三号节流阀打开，液体泵将容腔一部分内的液压油压入另一部分内，直至位移传感器检测到配重滑块移动到设定位置，液体泵停止工作，二号节流阀和三号节流阀关闭，实现调节机构的复位；如果已经复位的话，进入下一步骤；

4）、当不平衡量检测传感器检测出转子系统不平衡信号超出阈值时，处理中心控制一号节流阀打开，二号节流阀和三号节流阀关闭，配重滑块在离心力的作用下向远离转子系统转动中心的方向移动，将容腔内远离转子系统转动中心部分内的液压油压入容腔的另一部分内，通过配重滑块质量转移产生转子系统的补偿不平衡力，直至转子系统的不平衡量减小到容许值内，处理中心控制一号节流阀关闭，实现转子系统的在线动态不平衡调节。

本发明如果调节机构不需要复位，且转子不平衡量未超出阈值，则处理中心控制一号节流阀、二号节流阀、三号节流阀、液体泵保持关闭状态，配重滑块不移动。

本发明与现有技术相比，具有以下优点和效果：有效利用离心力作用调节平衡质量块的移动，在线动态不平衡调节过程无需增设驱动动力源装置，控制系统和执行机构简单，工作时无需在转子系统上额外设置复杂的水电油气输送管线装置；结构简单，调节过程平稳，受离心场影响小，可靠性好，拆装维修方便，液体流量精确控制难度小，配平精度高，且液体不会冲击容腔壁面，也不会产生附加不平衡力。

附图说明

图1为本发明实施例的结构示意图；

图2为本发明实施例的剖面结构示意图；

图3为本发明实施例液压箱端盖的结构示意图；

图4为本发明实施例位移传感器及位移传感器安装座的结构示意图；

图5为本发明实施例配重滑块的结构示意图；

图6为本发明实施例调节控制系统的结构示意图；

图7为本发明实施例安装在转子系统上的示意图。

具体实施方式

下面结合附图并通过实施例对本发明作进一步的详细说明，以下实施例是对本发明的解释而本发明并不局限于以下实施例。

本发明实施例土工离心机转子系统在线动态不平衡调节装置包括调节机构101和调节控制系统。

调节机构101包括液压箱端盖1、液压箱体2、拉杆3、液压箱体密封环5、滑块密封环6和配重滑块7。

液压箱端盖1上设置有装置安装孔11、液压箱体安装槽12、拉杆安装孔13和导油孔14。装置安装孔11用于将调节机构101安装于转子系统102的转臂上。

液压箱端盖1为两块，分别固定安装在液压箱体2的左右两端，液压箱体2的端部固定设置在液压箱体安装槽12中，且在液压箱体安装槽12和液压箱体2的端部之间设置有液压箱体密封环5，防止液压箱体2内液压油泄漏。

拉杆3的两端分别固定设置在液压箱体2左右两端的液压箱端盖1上，拉杆3的端部固定设置在拉杆安装孔13中，用于承受离心力作用下两块液压箱端盖1之间的拉力；作为优选，拉杆3设置有4根，均匀分布。

配重滑块7滑动安装在液压箱体2内，将液压箱体2的容腔8分成左右两部分，容腔8的左右两部分分别与左右两端的液压箱端盖1上的导油孔14连通，导油孔14外接调节控制系统。液压箱体2的容腔8的左右两部分中均充满有液压油。配重滑块7和滑块密封环6可有效隔断液压箱体2容腔中左右两部分内的液压油。

配重滑块7上开有密封槽71，滑块密封环6安装于密封槽71上，滑块密封环6和液压箱体2的内壁接触，起到密封作用。

调节控制系统包括一号节流阀Ⅰ、二号节流阀Ⅱ、三号节流阀Ⅲ、液体泵Ⅳ、位移传感器座4、位移传感器9、不平衡量检测传感器10和处理中心15。

一号节流阀Ⅰ的两端分别与左右两端的液压箱端盖1上的导油孔14连接。

液体泵Ⅳ一端通过液压管路与左端的液压箱端盖1上的导油孔14连接，在该液压管路上安装有三号节流阀Ⅲ；液体泵Ⅳ另一端通过液压管路与右端的液压箱端盖1上的导油孔14连接，在该液压管路上安装有二号节流阀Ⅱ。

位移传感器座4固定于在左右两端的液压箱端盖1之间。位移传感器9安装于位移传感器座4上，实时检测配重滑块7的位置。

不平衡量检测传感器10安装于转子系统102的轴承支撑处，实时检测转子系统102的转子位移、速度和加速度等不平衡量信号。不平衡量检测传感器10选用涡流式传感器。

处理中心15与不平衡量检测传感器10、位移传感器9、一号节流阀Ⅰ、二号节流阀Ⅱ、三号节流阀Ⅲ、液体泵Ⅳ连接，读取配重滑块7位置信号和转子系统102不平衡量信号，并将位置信号和不平衡量处理转换成阀组和泵体的控制信号，发出一号节流阀Ⅰ、二号节流阀Ⅱ、三号节流阀Ⅲ、液体泵Ⅳ的控制信号，进而实现转子系统102的在线动态不平衡。

调节机构101和一号节流阀Ⅰ安装于转子系统102上，实现转子系统102的在线动态不平衡调节；二号节流阀Ⅱ、三号节流阀Ⅲ、液体泵Ⅳ和处理中心15置于转子系统102外，不与转子系统102一起旋转，实现土工离心机转子系统在线动态不平衡调节装置的复位。

一种转子系统在线动态不平衡调节方法，采用土工离心机转子系统在线动态不平衡调节装置对转子系统102进行调节，包括如下步骤：

1）、将偶数个调节机构101和偶数个一号节流阀Ⅰ对称安装在转子系统102的转臂上，不平衡量检测传感器10安装于转子系统102的轴承支撑处；

2）、土工离心机工作；处理中心15实时读取位移传感器9检测到的配重滑块7的位置信号和不平衡量检测传感器10检测到的转子系统102的不平衡量信号，发出控制信号控制一号节流阀Ⅰ、二号节流阀Ⅱ、三号节流阀Ⅲ、液体泵Ⅳ的通断；初始时，一号节流阀Ⅰ、二号节流阀Ⅱ、三号节流阀Ⅲ、液体泵Ⅳ均处于关闭状态；

3）、检测调节机构101是否复位，如果未复位的话，处理中心15控制一号节流阀Ⅰ关闭，二号节流阀Ⅱ和三号节流阀Ⅲ打开，液体泵Ⅳ将容腔8一部分内的液压油压入另一部分内，直至位移传感器9检测到配重滑块7移动到设定位置，液体泵Ⅳ停止工作，二号节流阀Ⅱ和三号节流阀Ⅲ关闭，实现调节机构101的复位；如果已经复位的话，进入下一步骤；

4）、针对转子系统不同方向上的不平衡量，选择转子系统转动中心对称两方向上的一个调节机构101进行调节，实现转子系统转动中心对称的双向补偿式的在线动态不平衡调节，当转子系统转动中心某一方向出现超调时，即当不平衡量检测传感器10检测出转子系统102转动中心某一方向出现不平衡信号超出阈值时，通过转子系统102转动中心对称方向上的调节机构101进行调节；处理中心15控制一号节流阀Ⅰ打开，二号节流阀Ⅱ和三号节流阀Ⅲ关闭，配重滑块7在离心力的作用下向远离转子系统102转动中心的方向移动，将容腔8内远离转子系统102转动中心部分的液压油压入容腔8的另一部分中，通过配重滑块7质量转移产生转子系统102在线动态不平衡调节的补偿不平衡力，直至转子系统102的不平衡量减小到容许值内，处理中心15控制一号节流阀Ⅰ关闭，实现转子系统102的在线动态不平衡调节，在线动态不平衡调节的全过程无需提供外部驱动动力；

5）、土工离心机暂停后再次开启时，如果需要再次进行复位，处理中心15控制一号节流阀Ⅰ关闭，二号节流阀Ⅱ和三号节流阀Ⅲ打开，液体泵Ⅳ将容腔8靠近转子系统102转动中心部分的液压油8压入容腔8的另一部分，直至位移传感器9检测到配重滑块7移动到设定位置，液体泵Ⅳ停止工作，实现调节机构101的复位；

6）、如果调节机构101不需要复位，且转子不平衡量未超出阈值，则处理中心15控制一号节流阀Ⅰ、二号节流阀Ⅱ、三号节流阀Ⅲ、液体泵Ⅳ的保持关闭状态，配重滑块7不移动。

此外，需要说明的是，本说明书中所描述的具体实施例，其零、部件的形状、所取名称等可以不同，本说明书中所描述的以上内容仅仅是对本发明结构所作的举例说明。凡依据本发明专利构思所述的构造、特征及原理所做的等效变化或者简单变化，均包括于本发明专利的保护范围内。本发明所属技术领域的技术人员可以对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，只要不偏离本发明的结构或者超越本权利要求书所定义的范围，均应属于本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种土工离心机转子系统在线动态不平衡调节装置，其特征在于：包括调节机构和调节控制系统；调节机构包括液压箱端盖、液压箱体、液压箱体密封环、滑块密封环和配重滑块；液压箱端盖为两块，分别固定安装在液压箱体的左右两端，且在液压箱端盖和液压箱体的端部之间设置有液压箱体密封环；液压箱端盖上设置有导油孔；配重滑块滑动安装在液压箱体内，将液压箱体的容腔分成左右两部分，容腔的左右两部分分别与左右两端的液压箱端盖上的导油孔连通；容腔的左右两部分中均充满有液压油；滑块密封环安装于配重滑块上，滑块密封环和液压箱体的内壁接触；调节控制系统包括一号节流阀、二号节流阀、三号节流阀、液体泵、位移传感器、不平衡量检测传感器和处理中心；一号节流阀的两端分别与左右两端液压箱端盖上的导油孔连接；液体泵一端通过液压管路与左端液压箱端盖上的导油孔连接，在该液压管路上安装有三号节流阀；液体泵另一端通过液压管路与右端液压箱端盖上的导油孔连接，在该液压管路上安装有二号节流阀；位移传感器用于检测配重滑块的位置；不平衡量检测传感器用于检测土工离心机转子系统的不平衡量信号；处理中心与位移传感器、不平衡量检测传感器、一号节流阀、二号节流阀、三号节流阀、液体泵连接。

2.根据权利要求1所述的土工离心机转子系统在线动态不平衡调节装置，其特征在于：所述的液压箱端盖上设置有装置安装孔和液压箱体安装槽；装置安装孔用于将调节机构安装于转子系统的转臂上；液压箱体的端部固定设置在液压箱体安装槽中。

3.根据权利要求1所述的土工离心机转子系统在线动态不平衡调节装置，其特征在于：所述的配重滑块上开有密封槽，滑块密封环安装于密封槽上。

4.根据权利要求1所述的土工离心机转子系统在线动态不平衡调节装置，其特征在于：还包括位移传感器座，位移传感器座固定于在左右两端的液压箱端盖之间，位移传感器安装于位移传感器座上。

5.根据权利要求1所述的土工离心机转子系统在线动态不平衡调节装置，其特征在于：所述的不平衡量检测传感器采用涡流式传感器。

6.根据权利要求1所述的土工离心机转子系统在线动态不平衡调节装置，其特征在于：还包括拉杆，拉杆的两端分别固定设置在液压箱体左右两端的液压箱端盖上。

7.根据权利要求6所述的土工离心机转子系统在线动态不平衡调节装置，其特征在于：所述的拉杆设置有多根，均匀分布。

8.根据权利要求6所述的土工离心机转子系统在线动态不平衡调节装置，其特征在于：所述的液压箱端盖上设置有拉杆安装孔，拉杆的端部固定设置在拉杆安装孔中。

9.一种土工离心机转子系统在线动态不平衡调节方法，其特征在于：采用权利要求1-8任一权利要求所述的调节装置对土工离心机的转子系统进行调节，包括如下步骤：

1）、将偶数个调节机构对称安装在转子系统上；

2）、土工离心机工作；处理中心实时读取位移传感器检测到的配重滑块的位置信号和不平衡量检测传感器检测到的转子系统的不平衡量信号，发出控制信号控制一号节流阀、二号节流阀、三号节流阀、液体泵的通断；初始时，一号节流阀、二号节流阀、三号节流阀Ⅲ、液体泵均处于关闭状态；

3）、检测调节机构是否复位，如果未复位的话，处理中心控制一号节流阀关闭，二号节流阀和三号节流阀打开，液体泵将容腔一部分内的液压油压入另一部分内，直至位移传感器检测到配重滑块移动到设定位置，液体泵停止工作，二号节流阀和三号节流阀关闭，实现调节机构的复位；如果已经复位的话，进入下一步骤；

4）、当不平衡量检测传感器检测出转子系统不平衡信号超出阈值时，处理中心控制一号节流阀打开，二号节流阀和三号节流阀关闭，配重滑块在离心力的作用下向远离转子系统转动中心的方向移动，将容腔内远离转子系统转动中心部分内的液压油压入容腔的另一部分内，通过配重滑块质量转移产生转子系统的补偿不平衡力，直至转子系统的不平衡量减小到容许值内，处理中心控制一号节流阀关闭，实现转子系统的在线动态不平衡调节。

10.根据权利要求9所述的土工离心机转子系统在线动态不平衡调节方法，其特征在于：如果调节机构不需要复位，且转子不平衡量未超出阈值，则处理中心控制一号节流阀、二号节流阀、三号节流阀、液体泵保持关闭状态，配重滑块不移动。

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