CN211291996U - 一种滑动轴承润滑膜压力的无线传感在线监测装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种滑动轴承润滑膜压力的无线传感在线监测装置，包括DSP信号采集与处理模块、第一电源转换模块、第二电源转换模块、动平衡控制模块、电磁平衡头、导电滑环、圆筒式壳体、天线，圆筒式壳体的一端安装有导电滑环用于供外部电源穿入圆筒式壳体内部，另一端同轴安装有天线，DSP信号采集与处理模块、第一电源转换模块、第二电源转换模块、动平衡控制模块、电磁平衡头均设置在圆筒式壳体内，DSP信号采集与处理模块与天线连接，第一电源转换模块与DSP信号采集与处理模块、动平衡控制模块连接，第二电源转换模块与电磁平衡头连接。本实用新型能够在随轴高速同步旋转时，获得各种工况下的滑动轴承润滑膜压力全域分布。

Description

一种滑动轴承润滑膜压力的无线传感在线监测装置

技术领域

本实用新型属于旋转机械轴承状态监测与故障诊断技术领域，具体涉及一种滑动轴承润滑膜压力的无线传感在线监测装置。

背景技术

滑动轴承润滑膜压力是表征轴承性能优劣的重要参数，可通过对其深入研究来获得轴承重要特性，如：润滑膜厚度、轴承承载能力等，因此，获取准确可靠的润滑膜压力分布一直是滑动轴承研究中的重点与热点问题。由于滑动轴承润滑膜形成机理复杂且其存在空间具有密闭性与复杂性，因此，对滑动轴承润滑膜压力的监测比较困难。经过相关科研工作者们多年来不断探索，当前已有一些滑动轴承润滑膜压力监测方法，例如：在轴承壳体上打孔安装传感器或者在转轴内部安装传感器以引出润滑膜压力等。现有方法大都采用有线传输方式(即模拟信号经过屏蔽线缆传输、集流环用于转换信号)，还存在以下不足：①模拟信号衰减大、误差大；②集流环存在干扰大、信号精度损失大以及轴高速旋转时存在动平衡与可靠性问题；③由于数据传输线之间缠绕，有线监测方法无法处理测试设备安装于轴上并随轴旋转这种应用形式。因此，关于滑动轴承润滑膜压力的准确、可靠监测至今未得到有效解决。

另外，由于滑动轴承轴系设计、制造与安装调试，以及无线传感设备自身结构与安装方式等原因，不可避免会带来轴系不平衡；而对于动态工况下轴系不平衡量的监测与控制是旋转机械的重要问题之一，因为动不平衡是各类旋转机械运行时产生振动，进而破坏轴系稳定，造成轴承寿命下降、损坏及轴系其它故障产生的主要原因。现有动平衡方法分为离线动平衡、现场动平衡与在线动平衡三种：离线动平衡方法是采用专门的平衡机对转子进行检测与平衡，该方法耗时耗力，成本高昂，由于进行动平衡调整和实际装配后的支撑条件完全不同，因此无法消除转轴装配后的动不平衡，且如果不平衡分布在转子运行期间发生变化，则该方法无法满足要求；现场动平衡是在旋转机械运行时使用专门的便携式检测装置进行不平衡量检测，手动停机，完成平衡调整，但该方法启停次数多、难以适应不同工况要求，且每次测量都需要安装和接线，操作过程较复杂，平衡时间长，实施效率低；与其它两种方法相比，在线动平衡由于是在不停机、无人干预下对轴系的不平衡量进行自动监测，随即在线自动控制平衡装置进行实时动平衡调节，因此在平衡精度、效率以及智能化等方面具有很大优势。

实用新型内容

有鉴于此，本实用新型的主要目的在于提供一种滑动轴承润滑膜压力的无线传感在线监测装置。

为达到上述目的，本实用新型的技术方案是这样实现的：

本实用新型实施例提供一种滑动轴承润滑膜压力的无线传感在线监测装置，与轴同轴安装，随轴高速同步旋转，包括DSP信号采集与处理模块、第一电源转换模块、第二电源转换模块、动平衡控制模块、电磁平衡头、导电滑环、圆筒式壳体、天线，所述圆筒式壳体的一端安装有导电滑环用于供外部电源穿入圆筒式壳体内部，另一端同轴安装有天线，所述DSP信号采集与处理模块、第一电源转换模块、第二电源转换模块、动平衡控制模块、电磁平衡头均设置在圆筒式壳体内，所述DSP信号采集与处理模块与天线连接，所述第一电源转换模块与DSP信号采集与处理模块、动平衡控制模块连接用于提供电源，所述第二电源转换模块与电磁平衡头连接用于提供电源。

上述方案中，所述DSP信号采集与处理模块包括依次连接的润滑膜压力传感器、恒流源、处理器、无线通讯单元，所述无线通讯单元与天线连接；所述第一电源转换模块分别通过RS232-485方式与处理器、无线通讯单元连接；所述润滑膜压力传感器设置在轴肩处。

上述方案中，所述第一电源转换模块、第二电源转换模块集成在一块电路板上，安装在圆筒式壳体内部的竖直插槽内。

上述方案中，所述电磁平衡头的圆周均布个铁芯，每个铁芯上绕有电磁线圈。

上述方案中，所述动平衡控制模块包括单片机、第一功率放大电路、第二功率放大电路、继电器，所述单片机的输出端一路经第一功率放大电路、继电器与电磁平衡头连接，另一路经第二功率放大电路与电磁平衡头连接；所述单片机的输入端与DSP信号采集与处理模块的处理器连接。

上述方案中，所述单片机采用TI MSP430芯片，所述第一功率放大电路、第二功率放大电路均采用LM1875芯片，所述继电器采用OMRON G5V-2微型继电器。

上述方案中，所述润滑膜压力传感器采用DYTRAN 2200V1，灵敏度为7.25mv/kPa；所述恒流源采用SD14T03A型恒流源；所述处理器采用TMS320F28332DSP芯片，频率100MHz；所述无线通讯单元采用TI CC2630 SOC芯片，频率40MHz；所述第一电源转换模块采用LM2576与AS1117芯片，所述第二电源转换模块采用LM2576芯片。

与现有技术相比，本实用新型能够在随轴高速同步旋转时，获得各种工况下的滑动轴承润滑膜压力全域分布(轴向与周向)；除此之外，该设备集动平衡监测、控制功能与调整装置于一体，可在线监测轴系动不平衡量并对其实施控制，提高系统稳定性、可靠性与精度。

附图说明

图1为本实用新型实施例提供一种滑动轴承润滑膜压力的无线传感在线监测装置的结构示意图；

图2为本实用新型实施例提供一种滑动轴承润滑膜压力的无线传感在线监测装置的安装示意图；

图3为本实用新型实施例提供一种滑动轴承润滑膜压力的无线传感在线监测装置中电磁平衡头的剖视图；

图4为本实用新型实施例提供一种滑动轴承润滑膜压力的无线传感在线监测装置中DSP信号采集与处理模块的原理框图；

图5为本实用新型实施例提供一种滑动轴承润滑膜压力的无线传感在线监测装置中动平衡控制模块的原理框图。

具体实施方式

为了使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本实用新型进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。

本实用新型实施例提供一种滑动轴承润滑膜压力的无线传感在线监测装置，如图1-5所示，包括DSP信号采集与处理模块1、第一电源转换模块2、第二电源转换模块3、动平衡控制模块4、电磁平衡头5、导电滑环6、圆筒式壳体7、天线8，所述圆筒式壳体7的一端安装有导电滑环6用于供外部电源穿入圆筒式壳体7内部，另一端同轴安装有天线8，所述DSP信号采集与处理模块1、第一电源转换模块2、第二电源转换模块3、动平衡控制模块4、电磁平衡头5均设置在圆筒式壳体7内，所述DSP信号采集与处理模块1与天线8连接，所述第一电源转换模块2与DSP信号采集与处理模块1、动平衡控制模块4连接用于提供电源，所述第二电源转换模块3与电磁平衡头5连接用于提供电源。

所述DSP信号采集与处理模块1包括依次连接的润滑膜压力传感器11、恒流源12、处理器13、无线通讯单元14，所述无线通讯单元14与天线8连接；所述第一电源转换模块2分别通过RS232-485方式与处理器13、无线通讯单元14连接；所述润滑膜压力传感器11设置在轴肩处。

所述动平衡控制模块4与第一电源转换模块2以普通线路方式连接，所述动平衡控制模块4与电磁平衡头5以RS232-USB方式连接，所述电磁平衡头5与第二电源转换模块3以普通线路方式连接。

所述第一电源转换模块2、第二电源转换模块3集成在一块电路板上，安装在圆筒式壳体7内部的竖直插槽内。

所述电磁平衡头5的圆周均布12个铁芯51，每个铁芯51上绕有电磁线圈511。

所述动平衡控制模块4包括单片机41、第一功率放大电路42、第二功率放大电路43、继电器44，所述单片机41的输出端一路经第一功率放大电路42、继电器44与电磁平衡头5连接，另一路经第二功率放大电路43与电磁平衡头5连接，所述单片机41的输入端与DSP信号采集与处理模块1的处理器13连接。

所述单片机41采用TI MSP430芯片，所述第一功率放大电路42、第二功率放大电路43均采用LM1875芯片，所述继电器44采用OMRON G5V-2微型继电器。

所述润滑膜压力传感器11采用DYTRAN 2200V1，灵敏度为7.25mv/kPa；所述恒流源12采用北戴河实用电子技术研究所SD14T03A型恒流源；所述处理器13采用TMS320F28332DSP芯片，频率100MHz；所述无线通讯单元14采用TI CC2630 SOC芯片，频率40MHz；所述第一电源转换模块2采用LM2576与AS1117芯片，所述第二电源转换模块3采用LM2576芯片。

所述DSP信号采集与处理模块1集成在一块电路板上，所述恒流源12和动平衡控制模块4是两个独立电路板，三块电路板安装在圆筒式壳体7内部的水平插槽内，径向等距离布置。

本实用新型的工作过程：

外部电源经过导电滑环6进入无线传感在线监测装置，第一电源转换模块2将24V直流电压分别转换为5V和3.3V，其中，为DSP信号采集与处理模块1、动平衡控制模块4提供5V电压，为无线通讯单元14提供3.3V电压。所述第一电源转换模块2将24V直流电压转换为12V，为电磁平衡头5提供12V电压。

所述恒流源12用于给润滑膜压力传感器11供电并将输出的电压信号进行放大滤波之后，送入处理器13进行特征提取，最终润滑膜压力信号通过无线通讯单元14送出。

所述处理器13对无线通讯单元14传回的转轴振动与转速信号采用动平衡算法进行处理，获取动不平衡量幅值及相位信息，输出控制信号至动平衡控制模块4，然后控制电磁平衡头5，最终达到在线监测与控制动平衡的目的。

所述处理器13输出控制信号给单片机41，然后单片机41输出控制信号与脉宽可调的PWM波分别经由第一功率放大电路42、第二功率放大电路43，其中第一功率放大电路42输出信号经过继电器44控制电磁平衡头5的12个励磁线圈通断，所述第二功率放大电路43输出可变电流控制电磁平衡头5的12个励磁线圈的电流大小，进而可控制施加在转轴上力的大小与方向(用于抵消动不平衡量引起的不平衡力)，最终达到平衡目的。

以上所述，仅为本实用新型的较佳实施例而已，并非用于限定本实用新型的保护范围。

Claims (8)

1.一种滑动轴承润滑膜压力的无线传感在线监测装置，与轴同轴安装，随轴高速同步旋转，其特征在于，包括DSP信号采集与处理模块、第一电源转换模块、第二电源转换模块、动平衡控制模块、电磁平衡头、导电滑环、圆筒式壳体、天线，所述圆筒式壳体的一端安装有导电滑环用于供外部电源穿入圆筒式壳体内部，另一端同轴安装有天线，所述DSP信号采集与处理模块、第一电源转换模块、第二电源转换模块、动平衡控制模块、电磁平衡头均设置在圆筒式壳体内，所述DSP信号采集与处理模块与天线连接，所述第一电源转换模块与DSP信号采集与处理模块、动平衡控制模块连接用于提供电源，所述第二电源转换模块与电磁平衡头连接用于提供电源。

2.根据权利要求1所述的滑动轴承润滑膜压力的无线传感在线监测装置，其特征在于，所述DSP信号采集与处理模块包括依次连接的润滑膜压力传感器、恒流源、处理器、无线通讯单元，所述无线通讯单元与天线连接；所述第一电源转换模块分别通过RS232-485方式与处理器、无线通讯单元连接；所述润滑膜压力传感器设置在轴肩处。

3.根据权利要求1或2所述的滑动轴承润滑膜压力的无线传感在线监测装置，其特征在于，所述第一电源转换模块、第二电源转换模块集成在一块电路板上，安装在圆筒式壳体内部的竖直插槽内。

4.根据权利要求3所述的滑动轴承润滑膜压力的无线传感在线监测装置，其特征在于，所述电磁平衡头的圆周均布个铁芯，每个铁芯上绕有电磁线圈。

5.根据权利要求4所述的滑动轴承润滑膜压力的无线传感在线监测装置，其特征在于，所述动平衡控制模块包括单片机、第一功率放大电路、第二功率放大电路、继电器，所述单片机的输出端一路经第一功率放大电路、继电器与电磁平衡头连接，另一路经第二功率放大电路与电磁平衡头连接；所述单片机的输入端与DSP信号采集与处理模块的处理器连接。

6.根据权利要求5所述的滑动轴承润滑膜压力的无线传感在线监测装置，其特征在于，所述单片机采用TI MSP430芯片，所述第一功率放大电路、第二功率放大电路均采用LM1875芯片，所述继电器采用OMRON G5V-2微型继电器。

7.根据权利要求6所述的滑动轴承润滑膜压力的无线传感在线监测装置，其特征在于，所述润滑膜压力传感器采用DYTRAN 2200V1，灵敏度为7.25mv/kPa；所述处理器采用TMS320F28332 DSP芯片，频率100MHz；所述第一电源转换模块采用LM2576与AS1117芯片，所述第二电源转换模块采用LM2576芯片。

8.根据权利要求2所述的滑动轴承润滑膜压力的无线传感在线监测装置，其特征在于，所述恒流源采用SD14T03A型恒流源；所述无线通讯单元采用TICC2630 SOC芯片，频率40MHz。

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