CN112629653A - 高速旋转机构轴向振动监测装置及方法 - Google Patents
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Abstract
高速旋转机构轴向振动监测装置及方法，包括转子、套装在转子上的两个定子和套装在转子上且位于两个定子之间的推力盘，其特征在于：所述的推力盘上设有检测面，两个定子之间可拆卸的装有与检测面径向对齐且用于监测检测面轴向位移的轴向振动感应组件。本发明实现对转子轴向振动的实时监测，振动感应组件的安装结构更简单，且监测可靠性和有效性更高，将常见的传感器轴向安装的方式改为传感器径向安装，实现传感器径向安装而测量轴向振动的目的，节省了轴向空间，有利于高速旋转机构轴系动力学的改善。
Description
技术领域
本发明涉及一种高速旋转机构轴向振动监测装置及方法，用于高速旋转机构的轴向振动监测。
背景技术
高速旋转机械除了定子和转子之外，还包含位移传感器，用于探测转子的振动信号。通常，转子的振动信号包含径向振动和轴向振动两部分，每个振动信号的检测需要用到一个或多个位移传感器。径向传感器通过传感器安装座安装在径向位置，探测转子的径向位置变化，传感器通过传感器安装座安装在轴向位置，探测转子的轴向位置变化。位移传感器的正确合理安装，对高速旋转机械转子的位置监测起到重要作用。
检索到的相关现有方案：
1、（申请号US10632739B2）方案中轴向位移通过轴向安装的位移传感器探测，传感器需要用于固定的传感器安装座，增加了零部件数量，且传感器安装占用轴向空间，增加了结构的轴向整体尺寸。
2、（申请号CN209372027U）方案中在轴向定子的磁极内开孔，要求磁极宽度不能太小，否则传感器安装不进去；此外，传感器探头完全处于电磁线圈的磁场范围内，电磁线圈产生的磁场与传感器探头产生的磁场会互相干扰；另，传感器探头安装在定子内，毗邻电磁线圈，电磁线圈发热对探头的性能也会产生影响。
3、（文献1李红伟等.电涡流传感器检测磁悬浮转子轴向位移的方法[J].仪器仪表学报.2011,32(7):1441-1448.）提出的传感器径向安装检测轴向位移变化，给出了原理上的可行性，但同专利1一样，传感器仍然需要传感器安装座，增加了零部件数量；此外，传感器径向安装在轴的一端，需提供台阶式结构，仍然需增加轴向长度和安装空间。
因此，优化传感器的安装结构，改善转子动力学特性是高速旋转机械设计中急需解决的技术难题之一。
发明内容
本发明提供的高速旋转机构轴向振动监测装置及方法，实现对转子轴向振动的实时监测，振动感应组件的安装结构更简单，且监测可靠性和有效性更高，将常见的传感器轴向安装的方式改为传感器径向安装，实现传感器径向安装而测量轴向振动的目的，节省了轴向空间，有利于高速旋转机构轴系动力学的改善。
为达到上述目的，本发明采用的技术方案是：
高速旋转机构轴向振动监测装置，包括转子、套装在转子上的两个定子和套装在转子上且位于两个定子之间的推力盘，其特征在于：所述的推力盘上设有检测面，两个定子之间可拆卸的装有与检测面径向对齐且用于监测检测面轴向位移的轴向振动感应组件。
优选的，所述的轴向振动感应组件包括可拆卸的装在两个定子之间的隔环和装在隔环上的传感器，传感器与检测面径向对齐。
优选的，所述的隔环同轴设置在推力盘的外周，且与推力盘径向隔开，隔环夹在两个定子之间使定子与推力盘轴向隔开。
优选的，所述的隔环上装有至少两个传感器，传感器沿隔环周向均匀间隔分内布。
优选的，所述的传感器沿隔环径向安装，且传感器伸入至推力盘与隔环之间的空隙中。
优选的，所述的推力盘呈T字型，由大径段和外径小于大径段的小径段一体成型而成，大径段与小径段之间形成的径向环形面为检测面。
优选的，所述的检测面与传感器的中轴线对齐。
优选的，所述的隔环上开有沿径向设置的安装孔，传感器定位在安装孔中并伸入至推力盘与隔环之间的空隙中。
高速旋转机构轴向振动监测方法，其特征在于：采用权利要求至任一项所述的高速旋转机构轴向振动监测装置进行轴向振动的监测，用轴向振动感应组件实时监测检测面的轴向位移，从而监测转子的实时轴向振动位移，以实现对高速旋转机构轴向振动的实时监测。
优选的，通过调节隔环的轴向厚度，来调整推力盘与定子之间的轴向间隙，从而调节转子的轴向振幅，使检测面的轴向运动均位于传感器的探测范围之内。
本发明的有益效果是：
1.本发明的高速旋转机构轴向振动监测装置中在推力盘上设计检测面，在两个定子之间安装轴向振动感应组件，并使检测面与轴向振动感应组件径向对齐，利用推力盘与转子同步振动的结构，用检测面作为振动感应组件的监测位置，监测检测面的轴向实时位移，实现对转子轴向振动的实时监测，振动感应组件的安装结构更简单，且监测可靠性和有效性更高。
2.振动感应组件中传感器安装在隔环上，省略了原有的传感器安装座，用推力盘外周的径向环形面作为检测面，省略了原有的传感器检测环，简化了整个监测装置的结构，将传感器沿隔环径向安装，且传感器伸入至推力盘与隔环之间的空隙中，将常见的传感器轴向安装的方式改为传感器径向安装，实现传感器径向安装而测量轴向振动的目的，节省了轴向空间，有利于高速旋转机构轴系动力学的改善。
3.隔环即作为传感器的安装件，又作为定子与推力盘轴向间隔的调节件，安装不同轴向宽度的隔环可调节推力盘与定子之间的轴向间隔，以限定转子的轴向振幅。
附图说明
图1为本发明的高速旋转机构轴向振动监测装置的结构示意图。
具体实施方式
下面结合图1对本发明的实施例做详细说明。
高速旋转机构轴向振动监测装置，包括转子1、套装在转子1上的两个定子2和套装在转子1上且位于两个定子2之间的推力盘3，其特征在于：所述的推力盘3上设有检测面31，两个定子2之间可拆卸的装有与检测面31径向对齐且用于监测检测面31轴向位移的轴向振动感应组件4。
以上所述的高速旋转机构轴向振动监测装置中在推力盘3上设计检测面31，在两个定子2之间安装轴向振动感应组件4，并使检测面31与轴向振动感应组件4径向对齐，利用推力盘3与转子1同步振动的结构，用检测面31作为振动感应组件4的监测位置，监测检测面的轴向实时位移，实现对转子轴向振动的实时监测，振动感应组件4的安装结构更简单，且监测可靠性和有效性更高。
其中，所述的轴向振动感应组件4包括可拆卸的装在两个定子2之间的隔环41和装在隔环41上的传感器42，传感器42与检测面31径向对齐。传感器42装在隔环41上，安装方向简单，不占用轴向空间。
其中，所述的隔环41同轴设置在推力盘3的外周，且与推力盘3径向隔开，隔环41夹在两个定子2之间使定子2与推力盘3轴向隔开。如附图中可以看出隔环41即作为传感器42的安装件，又作为定子2与推力盘3轴向间隔的调节件，安装不同轴向宽度的隔环可调节推力盘3与定子2之间的轴向间隔，以限定转子的轴向振幅。
其中，所述的隔环41上装有至少两个传感器42，传感器42沿隔环41周向均匀间隔分内布，多个传感器42同时探测，保证监测的精准性。
其中，所述的传感器42沿隔环41径向安装，且传感器42伸入至推力盘3与隔环41之间的空隙中。
所述的推力盘3呈T字型，由大径段32和外径小于大径段32的小径段33一体成型而成，大径段32与小径段33之间形成的径向环形面为检测面31。传感器42安装在隔环41上，省略了原有的传感器安装座，用推力盘3外周的径向环形面作为检测面31，省略了原有的传感器检测环，简化了整个监测装置的结构，将传感器42沿隔环41径向安装，且传感器42伸入至推力盘3与隔环41之间的空隙中，将常见的传感器轴向安装的方式改为传感器径向安装，实现传感器径向安装而测量轴向振动的目的，节省了轴向空间，有利于高速旋转机构轴系动力学的改善。
其中，所述的检测面31与传感器42的中轴线对齐。初始位置时传感器42的监测位置零点正好是检测面31所在的径向位置，进一步提高监测数据的精准性和有效性。
其中，所述的隔环41上开有沿径向设置的安装孔41.1，传感器42定位在安装孔41.1中并伸入至推力盘3与隔环41之间的空隙中。用安装孔41.1安装传感器42便于传感器42的快速安装定位，并减少传感器42的空间占用率。
本发明还保护一种高速旋转机构轴向振动监测方法，其特征在于：以上所述的高速旋转机构轴向振动监测装置进行轴向振动的监测，用轴向振动感应组件4实时监测检测面31的轴向位移，从而监测转子1的实时轴向振动位移，以实现对高速旋转机构轴向振动的实时监测。
通过调节隔环41的轴向厚度，来调整推力盘3与定子2之间的轴向间隙，从而调节转子1的轴向振幅，使检测面31的轴向运动均位于传感器42的探测范围之内。
以上所述的高速旋转机构轴向振动监测方法利用推力盘与转子同步振动的结构，用检测面作为振动感应组件的监测位置，监测检测面的轴向实时位移，实现对转子轴向振动的实时监测，振动感应组件的安装结构更简单，且监测可靠性和有效性更高。隔环41即作为传感器42的安装件，又作为定子2与推力盘3轴向间隔的调节件，安装不同轴向宽度的隔环可调节推力盘与定子之间的轴向间隔，以限定转子的轴向振幅。
以上结合附图对本发明的实施例的技术方案进行完整描述，需要说明的是所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的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。
Claims (10)
1.高速旋转机构轴向振动监测装置，包括转子（1）、套装在转子（1）上的两个定子（2）和套装在转子（1）上且位于两个定子（2）之间的推力盘（3），其特征在于：所述的推力盘（3）上设有检测面（31），两个定子（2）之间可拆卸的装有与检测面（31）径向对齐且用于监测检测面（31）轴向位移的轴向振动感应组件（4）。
2.根据权利要求1所述的高速旋转机构轴向振动监测装置，其特征在于：所述的轴向振动感应组件（4）包括可拆卸的装在两个定子（2）之间的隔环（41）和装在隔环（（41）上的传感器（42），传感器（42）与检测面（31）径向对齐。
3.根据权利要求2所述的高速旋转机构轴向振动监测装置，其特征在于：所述的隔环（41）同轴设置在推力盘（3）的外周，且与推力盘（3）径向隔开，隔环（41）夹在两个定子（2）之间使定子（2）与推力盘（3）轴向隔开。
4.根据权利要求2所述的高速旋转机构轴向振动监测装置，其特征在于：所述的隔环（41）上装有至少两个传感器（42），传感器（42）沿隔环（41）周向均匀间隔分内布。
5.根据权利要求3所述的高速旋转机构轴向振动监测装置，其特征在于：所述的传感器（42）沿隔环（41）径向安装，且传感器（42）伸入至推力盘（3）与隔环（41）之间的空隙中。
6.根据权利要求5所述的高速旋转机构轴向振动监测装置，其特征在于：所述的推力盘（3）呈T字型，由大径段（32）和外径小于大径段（32）的小径段（33）一体成型而成，大径段（32）与小径段（33）之间形成的径向环形面为检测面（31）。
7.根据权利要求6所述的高速旋转机构轴向振动监测装置，其特征在于：所述的检测面（31）与传感器（42）的中轴线对齐。
8.根据权利要求7所述的高速旋转机构轴向振动监测装置，其特征在于：所述的隔环（41）上开有沿径向设置的安装孔（41.1），传感器（42）定位在安装孔（41.1）中并伸入至推力盘（3）与隔环（41）之间的空隙中。
9.高速旋转机构轴向振动监测方法，其特征在于：采用权利要求1至8任一项所述的高速旋转机构轴向振动监测装置进行轴向振动的监测，用轴向振动感应组件（4）实时监测检测面（31）的轴向位移，从而监测转子（1）的实时轴向振动位移，以实现对高速旋转机构轴向振动的实时监测。
10.根据权利要求9所述的高速旋转机构轴向振动监测方法，其特征在于：通过调节隔环（41）的轴向厚度，来调整推力盘（3）与定子（2）之间的轴向间隙，从而调节转子（1）的轴向振幅，使检测面（31）的轴向运动均位于传感器（42）的探测范围之内。
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