RU198257U1

RU198257U1 - VIBRATION MEASUREMENT DEVICE

Info

Publication number: RU198257U1
Application number: RU2019144236U
Authority: RU
Inventors: Михаил Сергеевич Сайкин; Михаил Геннадьевич Марков; Виктория Павловна Федосеева
Priority date: 2019-12-24
Filing date: 2019-12-24
Publication date: 2020-06-29

Abstract

Полезная модель относится к измерительной технике и может быть использована для измерения и диагностики вибрационных параметров различных объектов, оборудования и сооружений. Сущность полезной модели заключается в том, что устройство для измерения вибраций дополнительно содержит две дополнительные обмотки, выполненные с возможностью изменения количества витков и установленные симметрично относительно измерительной обмотки через сменные проставки, выполненные в форме полуколец из немагнитопроводного материала, при этом измерительная обмотка и дополнительные обмотки установлены на каркасе из полимерного материала, выполненном в виде двух полуколец п-образного сечения, размещенном на корпусе. Технический результат – обеспечение настройки пределов диапазона измерений амплитуды вибраций. 1 ил.The utility model relates to measuring equipment and can be used to measure and diagnose vibration parameters of various objects, equipment and structures. The essence of the utility model lies in the fact that the device for measuring vibrations additionally contains two additional windings made with the possibility of changing the number of turns and installed symmetrically relative to the measuring winding through replaceable spacers made in the form of half rings of non-magnetic conductive material, while the measuring winding and additional windings are installed on a frame made of polymeric material, made in the form of two half-rings of a U-shaped section, placed on the body. EFFECT: provision of setting the limits of the vibration amplitude measurement range. 1 ill.

Description

Полезная модель относится к измерительной технике и может быть использована для измерения и диагностики вибрационных параметров различных объектов, оборудования и сооружений.The utility model relates to measuring technique and can be used to measure and diagnose vibration parameters of various objects, equipment and structures.

Известен индуктивный датчик вибраций (Патент на полезную модель RU №162517, МПК G01H 11/02, 2016 г.), содержащий выполненный из магнитомягкого материала корпус с крышкой с расположенным внутри него изоляционным каркасом, подвижный постоянный кольцевой магнит, установленный по скользящей посадке на помещенном внутри каркаса стержне из немагнитного материала с магнитным подвесом, выполненным в виде двух соосно установленных неподвижных кольцевых магнитов, расположенных в торцах изоляционного каркаса и ориентированных одноименными полюсами относительно полюсов подвижного постоянного магнита, и две намотанные на каркас включенные встречно катушки индуктивности.A known inductive vibration sensor (Utility Model Patent RU No. 162517, IPC G01H 11/02, 2016), comprising a housing made of magnetically soft material with a lid with an insulating frame located inside it, a movable permanent annular magnet mounted on a sliding fit on inside the frame, a rod of non-magnetic material with a magnetic suspension made in the form of two coaxially mounted fixed ring magnets located at the ends of the insulation frame and oriented by the same poles relative to the poles of the movable permanent magnet, and two inductance coils wound on the frame.

Недостатком рассматриваемого устройства является низкие чувствительность и быстродействие измерений.The disadvantage of this device is the low sensitivity and speed of measurements.

Известно устройство для измерения вибраций (Патент на полезную модель RU №184838, МПК G01H 11/02, 2018 г.), содержащее корпус с крышкой, подвижный кольцевой постоянный магнит с магнитным подвесом, выполненным в виде двух соосно установленных кольцевых магнитов, ориентированных одноименными полюсами относительно полюсов подвижного постоянного магнита, через которые проходит стержень, отличающееся тем, что на внешней поверхности немагнитопроводного корпуса установлена измерительная обмотка, при этом крышка, с неподвижно закрепленным в ней кольцевым постоянным магнитом, выполнена со сквозным отверстием, и на обращенных друг к другу поверхностях крышки, и корпуса выполнена резьба, а подвижный кольцевой постоянный магнит образует зазоры с корпусом и немагнитопроводным стержнем, заполненные магнитной жидкостью, при этом немагнитопроводный стержень выполнен полым и имеет хотя бы одно отверстие, расположенное между подвижным магнитом и магнитом, установленным в корпусе.A device for measuring vibration (Patent for utility model RU No. 184838, IPC G01H 11/02, 2018) is known, comprising a housing with a cover, a movable ring permanent magnet with a magnetic suspension, made in the form of two coaxially mounted ring magnets oriented by the same poles relative to the poles of the movable permanent magnet, through which the rod passes, characterized in that a measuring winding is installed on the outer surface of the non-magnetic case, the lid, with the ring permanent magnet fixedly fixed in it, is made with a through hole and on the lid surfaces facing each other and the body is threaded, and the movable annular permanent magnet forms gaps with the body and the non-magnetic core filled with magnetic fluid, while the non-magnetic core is hollow and has at least one hole located between the mobile magnet and the magnet mounted in the housing.

Недостатком рассматриваемого устройства является отсутствие возможности настройки пределов измерений амплитуды вибраций.The disadvantage of this device is the inability to configure the limits of measurement of the amplitude of the vibrations.

Техническим результатом предлагаемого устройства является обеспечение настройки пределов диапазона измерений амплитуды вибраций Технический результат достигается тем, что устройство для измерения вибраций, содержащее цилиндрический немагнитный корпус с крышкой, на котором размещена измерительная обмотка, на помещенном внутри корпуса стержне из немагнитного материала размещены подвижный постоянный кольцевой магнит с магнитным подвесом, выполненным в виде двух соосно установленных кольцевых магнитов, ориентированных одноименными полюсами относительно полюсов подвижного постоянного магнита, один из кольцевых магнитов размещен на дне корпуса, второй кольцевой магнит закреплен на крышке, снабженной отверстием, ориентированным по оси, и установленной с возможностью осевого перемещения посредством резьбового соединения, стержень выполнен полым и имеет хотя бы одно радиальное отверстие, расположенное ниже подвижного магнита, цилиндрические поверхности подвижного кольцевого постоянного магнита образует с корпусом и стержнем кольцевые зазоры, заполненные магнитной жидкостью, содержит две дополнительные обмотки, выполненные с возможностью изменения количества витков и установленные симметрично относительно измерительной обмотки через сменные проставки, выполненные в форме полуколец из немагнитопроводного материала, при этом измерительная обмотка и дополнительные обмотки установлены на каркасе из полимерного материала, выполненном в виде двух полуколец п-образного сечения, размещенном на корпусе.The technical result of the proposed device is to configure the limits of the range of measurements of the amplitude of the vibrations. The technical result is achieved by the fact that the device for measuring vibrations containing a cylindrical non-magnetic body with a cover on which the measuring winding is placed, a movable permanent ring magnet with a magnetic suspension made in the form of two coaxially mounted ring magnets oriented by the same poles relative to the poles of a movable permanent magnet, one of the ring magnets is placed on the bottom of the housing, the second ring magnet is mounted on the lid equipped with an axis-oriented hole and mounted with axial movement by means of a threaded connection, the rod is hollow and has at least one radial hole located below the movable magnet, cylindrical surfaces of the movable annular permanent magnet forms annular gaps filled with magnetic fluid with the body and the rod, contains two additional windings made with the possibility of changing the number of turns and installed symmetrically relative to the measuring winding through interchangeable spacers made in the form of half rings of non-magnetic conductive material, while the measuring winding and additional windings are mounted on a frame made of a polymeric material made in the form of two half-rings of a p-shaped section, placed on the body.

На чертеже представлено устройство для измерения вибраций.The drawing shows a device for measuring vibration.

Устройство для измерения вибраций содержит цилиндрический немагнитный корпус 1 с торцевой крышкой 2. На помещенном внутри корпуса 1 стержне 3 из немагнитного материала размещены подвижный постоянный кольцевой магнит 4 с магнитным подвесом, выполненным в виде двух соосно установленных кольцевых магнитов 5 и 6, ориентированных одноименными полюсами относительно полюсов подвижного постоянного магнита 4. Первый кольцевой магнит 5 размещен на дне корпуса 1. Второй кольцевой магнит 6 закреплен на крышке 2, снабженной отверстием 7, ориентированным по оси, и установленной с возможностью осевого перемещения посредством резьбового соединения.The device for measuring vibrations contains a cylindrical non-magnetic housing 1 with an end cover 2. A movable permanent ring magnet 4 with a magnetic suspension, made in the form of two coaxially mounted ring magnets 5 and 6 oriented with the same poles relative to the same poles, is placed on a rod 3 made of non-magnetic material placed inside the housing 1 the poles of the movable permanent magnet 4. The first ring magnet 5 is located on the bottom of the housing 1. The second ring magnet 6 is mounted on the cover 2, provided with an opening 7, oriented along the axis, and mounted with the possibility of axial movement by means of a threaded connection.

Силы отталкивания, создаваемые кольцевыми магнитами 5 и 6, не допускают соприкосновения с ними подвижного кольцевого постоянного магнита 4. За счет перемещения торцевой крышки 2 по резьбе изменяют расстояние между кольцевыми магнитами 5 и 6, регулируя чувствительность и диапазон измеряемых вибраций. При уменьшении этого расстояния возрастают силы отталкивания, действующие на подвижный кольцевой постоянный магнит 4, снижается чувствительность измерений, а контролируемый диапазон частот переходит в низкочастотную область. При увеличении этого расстояния силы отталкивания, действующие на подвижный кольцевой постоянный магнит 4, уменьшаются, что приводит к повышению чувствительности измерений вибраций в области высоких частот. Стержень 3 выполнен полым и имеет хотя бы одно радиальное отверстие 8, расположенное ниже подвижного кольцевого постоянного магнита 4. Сквозное отверстие 7 в крышке 2 и отверстие 8 в немагнитопроводном стержне 3 обеспечивают равенство перепада давлений во внутренних объемах корпуса 1 и внешней среде, что способствует повышению чувствительности измерений.The repulsive forces created by the ring magnets 5 and 6 do not allow the movable ring permanent magnet 4 to contact them. By moving the end cap 2 along the thread, the distance between the ring magnets 5 and 6 is changed, adjusting the sensitivity and the range of measured vibrations. With decreasing this distance, the repulsive forces acting on the movable annular permanent magnet 4 increase, the measurement sensitivity decreases, and the controlled frequency range goes into the low-frequency region. With an increase in this distance, the repulsive forces acting on the movable annular permanent magnet 4 decrease, which leads to an increase in the sensitivity of measurements of vibrations in the high-frequency region. The rod 3 is made hollow and has at least one radial hole 8, located below the movable annular permanent magnet 4. The through hole 7 in the cover 2 and the hole 8 in the non-magnetic core 3 ensure equal differential pressure in the internal volumes of the housing 1 and the external environment, which helps to increase sensitivity measurements.

Цилиндрические поверхности подвижного кольцевого постоянного магнита 4 образуют с корпусом 1 и стержнем 3 кольцевые зазоры, заполненные магнитной жидкостью 9, которая обеспечивает удержание кольцевого постоянного магнита 4 без касания поверхностей корпуса 1 и стержня 3. При этом кольцевой постоянный магнит 4 может перемещаться внутри корпуса 1 с минимальной величиной трения, что повышает чувствительность измерений при вибрации оборудования. На корпусе 1 установлен каркас 10 из полимерного материала, выполненный в виде двух полуколец п-образного сечения. Выполнение каркаса 10 из двух полуколец обеспечивает его легкую установку на корпус. В центральной части каркаса 10 размещена измерительная обмотка 11. Две дополнительные обмотки 12 и 13, установлены симметрично относительно измерительной обмотки 11 через сменные проставки 14 и 15, выполненные в форме полуколец из немагнитопроводного материала. Количество витков в обмотках 12 и 13 меньше количества витков измерительной обмотки 11. Выполнение каркаса 10 из полимерного материала исключает скольжение измерительной обмотки 11 при ее монтаже и настройке пределов измерений, обеспечивает точную фиксацию измерительной обмотки 11 в заданном положении.The cylindrical surfaces of the movable annular permanent magnet 4 form annular gaps filled with magnetic fluid 9 with the housing 1 and the rod 3, which ensures the retention of the annular permanent magnet 4 without touching the surfaces of the housing 1 and the rod 3. In this case, the annular permanent magnet 4 can move inside the housing 1 s minimum friction, which increases the sensitivity of measurements during vibration of the equipment. A frame 10 made of a polymeric material is installed on the housing 1, made in the form of two half-rings of a p-shaped cross section. The implementation of the frame 10 of two half rings ensures its easy installation on the housing. In the central part of the frame 10 there is a measuring winding 11. Two additional windings 12 and 13 are installed symmetrically with respect to the measuring winding 11 through interchangeable spacers 14 and 15, made in the form of half rings of non-magnetic material. The number of turns in the windings 12 and 13 is less than the number of turns of the measuring winding 11. The implementation of the frame 10 made of a polymeric material eliminates the sliding of the measuring winding 11 during its installation and setting the measurement limits, provides accurate fixation of the measuring winding 11 in a predetermined position.

Работа устройства для измерения вибраций состоит в следующем.The operation of the device for measuring vibration is as follows.

Немагнитный корпус 1 жестко крепят к оборудованию. При возникновении вибраций происходят колебания подвижного постоянного кольцевого магнита 4, который является чувствительным элементом.Non-magnetic housing 1 is rigidly attached to the equipment. When vibrations occur, vibrations of the movable permanent annular magnet 4 occur, which is a sensitive element.

Постоянный кольцевой магнит 4 перемещается вдоль корпуса 1 и немагнитопроводного полого стержня 3. В измерительной обмотке 11 наводится ЭДС, частота изменения которой пропорциональна частоте вибраций. Она обрабатывается электронным блоком и отражает параметры вибраций машин и механизмов. Когда амплитуда вибраций превышает допустимую норму и подвижный постоянный кольцевой магнит 4 перемещается к дополнительным обмоткам 12 и 13, в них наводится ЭДС.A permanent ring magnet 4 moves along the housing 1 and the non-magnetic hollow rod 3. An EMF is induced in the measuring winding 11, the frequency of change of which is proportional to the vibration frequency. It is processed by the electronic unit and reflects the vibration parameters of machines and mechanisms. When the amplitude of the vibrations exceeds the permissible norm and the movable permanent annular magnet 4 moves to the additional windings 12 and 13, an EMF is induced in them.

Это предаварийный режим работы оборудования. Электронный блок подает сигнал устройству автоматики на аварийное отключение оборудования. Настройку пределов измерений осуществляют за счет установки сменных проставок 14 и 15 и изменения числа витков дополнительных обмоток 12 и 13. Чем меньше высота проставок 14 и 15, тем больше число витков дополнительных обмоток 12 и 13, в этом случае устройство более чувствительно к малым изменениям амплитуды вибраций. Чем больше высота проставок 14 и 15, тем меньше число витков дополнительных обмоток 12 и 13, расстояние между ними больше, в этом случае устройство более чувствительно к большим изменениям амплитуды вибраций, близким к критическим. Применение сменных проставок 14 и 15 позволяет использовать устройство для измерения расширенного диапазона амплитуд вибраций и изменять его пределы в процессе эксплуатации устройства. Обмотки 12 и 13 имеют меньшее количество витков по сравнению с измерительной обмоткой 11, что позволяет производить изменение количества их витков с меньшими затратами времени, облегчает и ускоряет процесс настройки пределов измерений.This is a pre-emergency operation of the equipment. The electronic unit sends a signal to the automation device for emergency shutdown of the equipment. The measurement limits are adjusted by installing interchangeable spacers 14 and 15 and changing the number of turns of the additional windings 12 and 13. The smaller the height of the spacers 14 and 15, the greater the number of turns of the additional windings 12 and 13, in this case the device is more sensitive to small changes in amplitude vibrations. The greater the height of the spacers 14 and 15, the smaller the number of turns of the additional windings 12 and 13, the distance between them is greater, in this case the device is more sensitive to large changes in the amplitude of the vibrations close to critical. The use of interchangeable spacers 14 and 15 allows you to use the device to measure an extended range of vibration amplitudes and change its limits during operation of the device. The windings 12 and 13 have a smaller number of turns compared to the measuring winding 11, which allows you to change the number of their turns with less time, simplifies and speeds up the process of setting measurement limits.

Предлагаемую конструкцию целесообразно использовать для диагностики и измерения уровня вибраций технических объектов, в частности агрегатов атомных, тепловых и гидроэлектростанций, железнодорожного полотна, мостов, авиационных двигателей, а также использовать для диагностики сейсмической активности земной коры.It is advisable to use the proposed design for diagnosing and measuring the vibration level of technical objects, in particular aggregates of atomic, thermal and hydroelectric power plants, railway tracks, bridges, aircraft engines, and also to use them for diagnosing seismic activity of the earth's crust.

Claims

A device for measuring vibrations, containing a cylindrical non-magnetic housing with a cover on which the measuring winding is placed, on the inside of the housing - a rod of non-magnetic material there is a movable permanent ring magnet with a magnetic suspension, made in the form of two ring magnets aligned with the same axis aligned with the same name poles relative to the poles of the movable permanent magnet, one of the ring magnets is mounted on the cover provided with an axis-oriented hole and mounted axially movable by means of a threaded connection, the rod is hollow and has at least one radial hole located below the movable magnet, cylindrical surfaces the movable annular permanent magnet forms annular gaps filled with magnetic fluid with the housing and the rod, characterized in that it contains two additional windings, configured to change the number of turns and lips symmetrically mounted relative to the measuring winding through interchangeable spacers made in the form of half rings of non-magnetic material, while the measuring winding and additional windings are mounted on a frame made of polymeric material made in the form of two half-rings of p-shaped section placed on the housing.