阅读说明：本技术 一种大型旋转机械座圈间隙动态测试系统 (Dynamic testing system for seat ring clearance of large-scale rotating machinery ) 是由 罗红娥 王双喜 孔筱芳 顾金良 夏言 于 2021-07-14 设计创作，主要内容包括：本发明提出了一种大型旋转机械座圈间隙动态测试系统,在大型旋转机械上座圈安装电涡流传感器,利用数据采集仪采集电涡流传感器的输出信号,并将采集到的数据传给上位机实时显示与分析,测试方法为：安装测量大型旋转机械座圈轴向位移和径向位移的电涡流传感器；采用两点标定的方法进行电涡流传感器的标定；设置数据采集系统参数,包括通道参数、桥压、灵敏度、测量量、采样频率、平衡清零、以及滤波方式；开始采集,实时显示数据的波形,保存波形数据和图片；以需要分析的时间段为横坐标,以测量间隙值为纵坐标,对波形进行频谱分析。本发明可以高精度的动态测量大型旋转机械座圈的间隙,具有上电自启动、上电自检、实时监测运行状态等功能。(The invention provides a dynamic testing system for a large-scale rotating machine seat ring gap, wherein an eddy current sensor is arranged on an upper seat ring of a large-scale rotating machine, a data acquisition instrument is used for acquiring output signals of the eddy current sensor, and the acquired data are transmitted to an upper computer for real-time display and analysis, and the testing method comprises the following steps: installing an eddy current sensor for measuring the axial displacement and the radial displacement of the large-scale rotating mechanical seat ring; calibrating the eddy current sensor by adopting a two-point calibration method; setting parameters of a data acquisition system, including channel parameters, bridge voltage, sensitivity, measurement quantity, sampling frequency, balance zero clearing and a filtering mode; starting to collect, displaying the waveform of the data in real time, and storing the waveform data and the picture; and (4) performing spectrum analysis on the waveform by taking the time period needing to be analyzed as an abscissa and the measurement gap value as an ordinate. The invention can dynamically measure the clearance of the large-scale rotating machinery seat ring with high precision, and has the functions of power-on self-starting, power-on self-checking, real-time monitoring of the running state and the like.)

一种大型旋转机械座圈间隙动态测试系统

技术领域

本发明涉及大型旋转机械动态测量技术，具体涉及一种大型旋转机械座圈动态间隙测量系统。

背景技术

大型旋转机械座圈是大型旋转机械与车体的连接部件，可以支撑大型旋转机械并使大型旋转机械在方向机的带动下，在360°方向上转动。大型旋转机械座圈可视为一个大型的径向滚珠轴承，轴承的滚珠可以支撑上座圈并带动大型旋转机械系统在下座圈的滚道内灵活转动，滚珠之间相互独立，并且不停地与上下座圈发生接触碰撞。实际情况下，由于加工工艺和使用过程中的磨损，上下座圈和滚珠之间存在间隙，滚珠在滚道内与上下座圈进行微幅的碰撞，滚珠和上下座圈之间都存在碰撞接触力。在大型旋转机械工作过程中，大型旋转机械的上下座圈与滚珠之间产生巨大的瞬态冲击。上下座圈会同时受到轴向力、径向力和倾覆力矩的作用，使上下座圈之间产生间隙。而座圈间隙的非线性又会影响正常工作过程的稳定性。因此，大型旋转机械座圈的间隙特性对于大型旋转机械的研究非常重要。然而，大型旋转机械体积庞大、内部空间复杂狭小，测量装置常工作在严酷的冲击振动和尘土油污等恶劣环境中。因此，亟需提出一种大型旋转机械座圈动态间隙测量系统，动态测量大型旋转机械座圈间隙的变化情况，同时满足大型旋转机械结构复杂，空间狭小，强烈冲击的要求。

发明内容

本发明的目的在于提出一种大型旋转机械座圈动态间隙测量系统。

实现本发明目的的技术解决方案为：一种大型旋转机械座圈间隙动态测试系统，在大型旋转机械上座圈安装电涡流传感器，利用数据采集仪采集电涡流传感器的输出信号，并将采集到的数据通过千兆网传给上位机实时显示与分析，其旋转机械座圈间隙动态测试的具体步骤为：

步骤一、在上座圈的打3个的通孔，通孔间隔120°，用于安装电涡流传感器测量大型旋转机械座圈的轴向位移，在大型旋转机械上座圈焊接3个安装支架，在支架上打3个的通孔，位置和测量轴向间隙电涡流的位置一致，用于安装电涡流传感器测量大型旋转机械座圈的径向位移；

步骤二、采用两点标定的方法进行电涡流传感器的标定，先利用塞尺给出确定的两点位移值X1、X2，利用数据采集系统采集到对应的两点输出电压值V1、V2，进而得到电涡流传感器的灵敏度：S＝(V1-V2)/(X1-X2)；

步骤三、设置数据采集系统参数，包括通道参数、桥压、灵敏度、测量量、采样频率、平衡清零、以及滤波方式；

步骤四、开始采集，实时显示数据的波形，保存波形数据和图片；

步骤五、以需要分析的时间段为横坐标，以测量间隙值为纵坐标，对波形进行频谱分析。

进一步的，所述电涡流位移传感器选择HZ-891XL。

进一步的，所述数据采集仪选择国产东华DH5922D数据采集系统。

进一步的，所述电涡流传感器输出线与数采的通道输入线焊接在主控箱的航插面板上，用万用表测量导通情况。

进一步的，还包括工控机、温控检测控制模块、温度控制模块，其中工控机、电涡流传感器前置器、温控检测控制模块固定安装在主控箱中，数据采集系统与温度控制模块安装在数采箱中，两个箱体均加工面板用于航插的安装及通道采集线的连接。

更进一步的，所述主控箱和数采箱采用减震设计。

更进一步的，增设稳压模块，供电电源经稳压模块后输出稳定电压，给数据采集系统和工控机供电。

本发明与现有技术相比，其显著优点为：可以高精度的动态测量大型旋转机械座圈的间隙，具有上电自启动、上电自检、实时监测运行状态等功能。该系统便携易操作，同时本测试系统也可应用到其他高精度复杂环境的动态位移测量的场合，具有很大的应用前景。

附图说明

图1为本发明的系统测试原理图。

图2为本发明的电涡流传感器安装方法图。

图3为本发明的测试结果图。

具体实施方式

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

电涡流传感器具有长期工作可靠性好、测量范围宽、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等优点，在大型旋转机械状态的在线监测与故障诊断中得到了广泛应用。

据此，本发明提出一种基于电涡流传感器的大型旋转机械座圈间隙动态测试系统，系统的测试原理如图1所示，电涡流传感器安装在大型旋转机械上座圈，数据采集仪采集电涡流传感器的输出信号，将采集到的数据通过千兆网传给上位机实时显示与分析。旋转机械座圈间隙动态测试的具体步骤为：

步骤一、电涡流安装方式如图2所示。电涡流传感器安装在大型旋转机械上座圈，在上座圈的打3个的通孔，每个传感器间间隔120°，用于测量大型旋转机械座圈的轴向位移。在大型旋转机械上座圈焊接3个安装支架，在支架上打3个的通孔，位置和测量轴向间隙电涡流的位置一致，用于测量大型旋转机械座圈的径向位移。

步骤二、电涡流传感器的标定采用两点标定的方法。利用塞尺给出确定的两点位移值为X1，X2(单位mm)，利用数据采集系统采集到对应的两点输出电压值为V1，V2(单位mv)，则灵敏度：S＝(V1-V2)/(X1-X2)(单位：mv/mm)。

步骤三、设置数据采集系统参数。通道参数设置全桥方式、桥压设置为24V、灵敏度设置为步骤二计算的数值、测量量设置为位移值、采样频率设置为128k、平衡清零、滤波方式设置为低通滤波。

步骤四、开始采集，实时显示数据的波形；保存波形数据和图片，按下停止采集即停止采集。

步骤五、利用测试系统分析模式对波形进行频谱分析，波形分析横坐标选择需要分析的时间段，纵坐标测量间隙值的大小。

作为一种优选实施方式，电涡流位移传感器选择HZ-891XL。电涡流传感器前置器产生高频电流信号，该信号通过电缆送到探头的头部，在头部周围产生交变磁场。该交变磁场会在大型旋转机械下座圈表面产生电涡流场，该电涡流场也会产生一个相反方向的交变磁场，从而改变探头头部线圈高频电流的幅度和相位，即改变了线圈的有效阻抗。通过前置器可以将探头与大型旋转机械下座圈的距离变化转换为电信号的变化。

作为一种优选实施方式，数据采集仪选择国产东华DH5922D数据采集系统，该系统采用先进的片上系统(SOC)，千兆以太网通讯，通道数可无限扩展；同时采用DMA传输方式，保证长时间采样的不死机、不漏码；连续采样频率最高256kHz/通道；且可开机自动采集，满足大型旋转机械无人要求。

作为一种优选实施方式，电涡流传感器输出线与数采的通道输入线焊接在主控箱的航插面板上，用万用表测量导通情况。

作为一种优选实施方式，大型旋转机械座圈间隙动态测试系统还包括工控机、温控检测控制模块、温度控制模块，其中工控机、电涡流传感器前置器、温控检测控制模块固定安装在主控箱中，数据采集系统与温度控制模块安装在数采箱中，两个箱体均加工面板用于航插的安装及通道采集线的连接。所述工控机用于设置数据采集系统的参数并保存采集的数据，温控检测模块用于监测主控箱和数采箱的温度，温度控制模块在温度低于-20时进行PTC加热升温。

作为一种更优选实施方式，所述主控箱和数采箱采用减震设计。还可增设稳压模块，供电电源通过三芯航插输入28V粗电，经过24V稳压模块输出24V稳定电压，给数据采集系统和工控机供电。

基于本发明大型旋转机械座圈间隙动态测试系统进行信号的采集和分析，测试结果如图3所示，纵坐标为实际测量间隙值，横坐标为对应的时刻值。可以看出，最大测量间隙值0.120mm，最小测量间隙值0.080mm。

综上所述，本发明可以高精度的动态测量大型旋转机械座圈的间隙，具有上电自启动、上电自检、实时监测运行状态等功能。

以上实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。

以上所述实施例仅表达了本申请的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本申请构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本申请的保护范围。因此，本申请专利的保护范围应以所附权利要求为准。