一种立式水泵机组主轴摆度的检测方法及系统
阅读说明：本技术 一种立式水泵机组主轴摆度的检测方法及系统 (Method and system for detecting main shaft throw of vertical water pump unit ) 是由 许旭东 蔡一平 李进东 黄根民 王小勇 周金山 谢昌原 袁尧 储冬冬 邓彬彬 邱 于 2021-09-28 设计创作，主要内容包括：本发明公开了立式水泵机组维修检测技术领域内的一种立式水泵机组主轴摆度的检测方法及系统。该方法包括以下步骤：S1：将若干个位移传感器分别设置于主轴的不同检测位置,用以采集主轴在转动时对应检测位置的位移量；S2：将角度传感器安装于主轴顶部,用以采集主轴的转动角度；S3：将主轴旋转,转动期间实时获取转动角度数据以及位移量数据；S4：根据获取的转动角度数据和位移量数据计算主轴对应检测位置的摆度值；S5:将各检测位置的摆度值分别与对应预设值对比,若任一摆度值的绝对值大于对应预设值则判定主轴摆度检测不合格。该方法测量精度高且可避免漏检,从而更准确的判断主轴摆度情况。(The invention discloses a method and a system for detecting the main shaft throw of a vertical water pump unit in the technical field of maintenance and detection of the vertical water pump unit. The method comprises the following steps: s1: respectively arranging a plurality of displacement sensors at different detection positions of the main shaft to acquire displacement of the main shaft corresponding to the detection positions during rotation; s2: installing an angle sensor at the top of the main shaft to acquire the rotation angle of the main shaft; s3: rotating the main shaft, and acquiring rotation angle data and displacement data in real time during rotation; s4: calculating a swing degree value of a corresponding detection position of the main shaft according to the acquired rotation angle data and the acquired displacement data; and S5, comparing the swing values of the detection positions with corresponding preset values respectively, and if the absolute value of any swing value is greater than the corresponding preset value, determining that the spindle swing detection is unqualified. The method has high measurement precision and can avoid missing detection, thereby more accurately judging the situation of the main shaft throw.)
技术领域
本发明涉及水利工程大型立式水泵机组维修检测技术领域，特别涉及一种立式水泵机组主轴摆度的检测方法及系统。
背景技术
水利工程大型立式水泵机组主要为轴流泵、混流泵两种结构形式，主要包括电机部件(定子、转子、上下机架、电动机轴及轴承等)和水泵部件(叶轮、叶轮外壳、导叶体、水泵轴及轴承等)。即立式水泵机组的主轴包括电动机轴和水泵轴。
当水泵机组运行时，最理想的状态是主轴的中心线围绕着理论的中心线转动，但实际上很难做到。轴在制造中由于制造精度偏差而产生跳动值、轴与轴在连接过程中由于制造公差、安装中的误差、安装后的累积误差及运输和搁置存放中产生的挠度变形等原因，使轴在运行中的中心线是围绕着偏移理论中心线的一定偏角及半径的轨迹进行运转的。这种现象称为轴线的摆度。机组摆度过大将会造成轴承磨损加剧、机组振动异常、降低机组效率、缩短设备寿命等现象，严重时将会影响水泵机组的正常运行。
因此在水泵机组日常维护中亟需一种便捷的主轴摆度检测方法，来检测主轴摆度是否合格，从而发现主轴潜在问题并及时维修以减少损失。
发明内容
本申请通过提供一种立式水泵机组主轴摆度的检测方法及系统，解决了现有技术中水泵机组主轴摆度检测不便的问题，从而便捷检测主轴摆度，有效判断主轴摆度是否合格。
本申请实施例提供了一种立式水泵机组主轴摆度的检测方法，包括以下步骤：
S1：将若干个位移传感器分别设置于主轴的不同检测位置，若干个所述位移传感器用以采集所述主轴在转动时对应所述检测位置的位移量；
S2：将角度传感器安装于所述主轴顶部，所述角度传感器用以采集所述主轴的转动角度；
S3：将所述主轴旋转360°，转动期间实时获取所述角度传感器采集的转动角度数据以及若干个所述位移传感器采集的位移量数据；
S4：根据获取的所述转动角度数据和所述位移量数据计算所述主轴对应所述检测位置的摆度值；
S5:将各所述检测位置的摆度值分别与对应预设值对比，若任一所述摆度值的绝对值大于对应所述预设值则判定所述主轴摆度检测不合格。
上述实施例的有益效果在于：水泵机组内部空间局促，人工观察检测仪器的视角容易受阻，导致数据读取困难较大且容易出错，采用角度传感器收集主轴转动角度数据，采用位移传感器检测各检测位置的位移量，撇除人工观测误差，测量精度高；同时，主轴转动过程中连续性采集相关数据，避免数据采集量偏少而造成漏检的现象，从而更准确的判断主轴摆度情况。
在上述实施例基础上，本申请可进一步改进，具体如下：
在本申请其中一个实施例中，所述步骤S1中，所述位移传感器设置有五个，分别依次为位移传感器A、位移传感器B、位移传感器C、位移传感器D和位移传感器E，五个所述位移传感器分别依次安装于所述主轴的电动机轴上导轴颈位置、电动机轴下导轴颈位置、电动机轴联轴器位置、水泵轴填料密封处轴颈位置和水泵轴下轴承轴颈位置。五个检测位置均为机械精加工部位，其跳动量一般均在0.02mm以内，测量上述五个检测位置时可以减小其固有加工误差；其中大部位检测位置为轴承位置，其摆度量可真实的体现机组实际运行的情况。
在本申请其中一个实施例中，所述步骤S3中，还包括：对获取的所述位移量数据进行计算，若最大差值大于设定值，则判定采集数据无效。判定无效后需人工检查分析无效原因，并进行纠偏后重新执行步骤S3。
在本申请其中一个实施例中，所述步骤S4中，所述摆度值包括全摆度数值、绝对摆度数值和相对摆度数值。通过这三个值可较好的反应主轴的磨损、机组的振动、设备使用寿命等情况。
在本申请其中一个实施例中，所述摆度值计算方式如下：
设定i为所述角度传感器采集的转动角度，同时与当前转动角度对应的所述位移传感器A采集的位移量为Ai，所述位移传感器B采集的位移量为Bi，所述位移传感器C采集的位移量为Ci，所述位移传感器D采集的位移量为Di，所述位移传感器E采集的位移量为Ei，所述主轴每转动a度采集一次转动角度数据和位移量数据，其中a能整除180，则：
电动机轴上导轴颈全摆度数值Gj＝Ai-Ai+180，j＝1～180/a；
电动机轴下导轴颈全摆度数值Hj＝Bi-Bi+180，j＝1～180/a；
电动机轴联轴器侧面全摆度数值Ij＝Ci-Ci+180，j＝1～180/a；
水泵轴填料密封处轴颈全摆度数值Jj＝Di-Di+180，j＝1～180/a；
水泵轴下轴承轴颈全摆度数值Kj＝Ei-Ei+180，j＝1～180/a；
电动机轴下导轴颈绝对摆度数值Lj＝Hj-Gj，j＝1～180/a；
电动机轴联轴器侧面绝对摆度数值Mj＝Ij-Gj，j＝1～180/a；
水泵轴填料密封处轴颈绝对摆度数值Nj＝Jj-Gj，j＝1～180/a；
水泵轴下轴承轴颈绝对摆度数值Oj＝Kj-Gj，j＝1～180/a；
电动机轴下导轴颈相对摆度数值Pj＝Lj/Z1，j＝1～180/a，Z1为电动机镜板至电动机轴下导轴颈距离；
电动机轴联轴器侧面相对摆度数值Qj＝Mj/Z2，j＝1～180/a，Z2为电动机镜板至联轴器距离；
水泵轴填料密封处轴颈相对摆度数值Rj＝Nj/Z3，j＝1～180/a，Z3为电动机镜板至水泵轴填料密封处轴颈距离；
水泵轴下轴承轴颈相对摆度数值Sj＝Oj/Z4，j＝1～180/a，Z4为电动机镜板至水泵轴下轴承轴颈距离。绝对摆度也称为净摆度，处理器按上述计算方式设定程序，根据需求设定数据处理量，从而在获得数据后自行计算出各摆度值，提高检测效率。
在本申请其中一个实施例中，所述步骤S5具体为：
依次选取各所述检测位置的全摆度数值的最大绝对值、绝对摆度数值的最大绝对值和相对摆度数值的最大绝对值并分别与所述对应预设值对比，若所述最大全摆度数值的最大绝对值、绝对摆度数值的最大绝对值和相对摆度数值的最大绝对值任一大于所述对应所述预设值则提示对应所述检测位置存在故障，并判定所述主轴摆度检测不合格。处理器按上述规则设定程序，从而在获得各摆度值后自行对比判断，输出主轴摆度合格或主轴摆度不合格及故障检测位置，提高检测效率。
本申请实施例还提供一种立式水泵机组主轴摆度的检测系统，所述检测系统采用上述检测方法，所述检测系统包括：
角度传感器，所述角度传感器安装于所述主轴顶部，所述角度传感器用以采集所述主轴的转动角度；
若干个位移传感器，若干个所述位移传感器分别设置于所述主轴的不同检测位置，若干个所述位移传感器分别用以采集所述主轴在转动时对应所述检测位置的位移量；
处理器，所述处理器与所述角度传感器、位移传感器电连接，所述处理器用以获取所述角度传感器采集的转动角度数据以及所述位移传感器获取的位移量数据，并根据获取的所述转动角度数据、位移量数据判定所述主轴摆度检测是否合格。采用角度传感器收集主轴转动角度数据，采用位移传感器检测各检测位置的位移量，撇除人工观测误差，测量精度高；同时，主轴转动过程中连续性采集相关数据，避免数据采集量偏少而造成漏检的现象，从而更准确的判断主轴摆度情况。
在本申请其中一个实施例中，所述检测系统还包括驱动机构，所述驱动机构用以驱动所述主轴转动。
在本申请其中一个实施例中，所述位移传感器设置有五个，分别依次为位移传感器A、位移传感器B、位移传感器C、位移传感器D和位移传感器E，五个所述位移传感器分别依次安装于所述主轴的电动机轴上导轴颈位置、电动机轴下导轴颈位置、电动机轴联轴器位置、水泵轴填料密封处轴颈位置和水泵轴下轴承轴颈位置。
在本申请其中一个实施例中，所述角度传感器和所述位移传感器均具有无线传输功能。角度传感器和位移传感器通过无线传输将采集的数据发送至处理器，减少了杂乱布线，更适合水泵机组内部空间局促的情况。
本申请实施例中提供的一个或多个技术方案，至少具有如下技术效果或优点：
1.采用角度传感器收集主轴转动角度数据，采用位移传感器检测各检测位置的位移量，撇除人工观测误差，测量精度高；
2.主轴转动过程中连续性采集相关数据，避免数据采集量偏少而造成漏检的现象，从而更准确的判断主轴摆度情况；
3.处理器设定程序后可在获得数据后自行计算出各摆度值，并输出检测结果，提高检测效率。
附图说明
为了更清楚地说明本发明
具体实施方式
或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍。在所有附图中，类似的元件或部分一般由类似的附图标记标识。附图中，各元件或部分并不一定按照实际的比例绘制。
图1为本发明一种立式水泵机组主轴摆度的检测方法的步骤流程图；
图2为本发明一种立式水泵机组主轴摆度的检测系统的结构示意图。
其中，1.电动机轴、2.电动机轴联轴器、3.水泵轴、4.角度传感器、5.位移传感器A、6.位移传感器B、7.位移传感器C、8.位移传感器D、9.位移传感器E。
具体实施方式
下面结合具体实施方式，进一步阐明本发明，应理解这些实施方式仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围，在阅读了本发明之后，本领域技术人员对本发明的各种等价形式的修改均落于本申请所附权利要求所限定的范围。
应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。
在本发明的描述中，需要说明的是，术语“竖直”、“外周面”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，或者是该发明产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
在本发明的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
本申请实施例通过提供一种立式水泵机组主轴摆度的检测方法及系统，解决了现有技术中水泵机组主轴摆度检测不便的问题，从而便捷检测主轴摆度，有效判断主轴摆度是否合格。
本申请实施例中的技术方案为解决上述问题，总体思路如下：
实施例一：
如图1所示，一种立式水泵机组主轴摆度的检测方法，包括以下步骤：
S1：将若干个位移传感器分别设置于主轴的不同检测位置，若干个位移传感器用以采集主轴在转动时对应检测位置的位移量。
位移传感器设置有五个，分别依次为位移传感器A、位移传感器B、位移传感器C、位移传感器D和位移传感器E，五个位移传感器分别依次安装于主轴的电动机轴上导轴颈位置、电动机轴下导轴颈位置、电动机轴联轴器位置、水泵轴填料密封处轴颈位置和水泵轴下轴承轴颈位置，对应的，位移传感器A、位移传感器B、位移传感器C、位移传感器D和位移传感器E分别用以检测电动机轴上导轴颈位置、电动机轴下导轴颈、电动机轴联轴器、水泵轴填料密封处轴颈和水泵轴下轴承轴颈在转动时的位移量。
S2：将角度传感器安装于主轴顶部，角度传感器用以采集主轴的转动角度。
角度传感器分辨率不低于1°，范围为0～360°，用于记录水泵主轴盘车的转动角度。
S3：将主轴旋转360°，转动期间实时获取角度传感器采集的转动角度数据以及若干个位移传感器采集的位移量数据。
主轴旋转前，需将角度传感器及各位移传感器清零，获取的位移量数据对应转动角度数据存储；获取各位移量数据后还对获取的所述位移量数据进行计算，若最大差值大于设定值，如±0.02mm，则判定采集数据无效，检测人员分析无效原因进行纠偏后再重新执行S3。
S4：根据获取的转动角度数据和位移量数据计算主轴对应检测位置的摆度值。
摆度值包括全摆度数值、绝对摆度数值和相对摆度数值。全摆度数值、绝对摆度数值和相对摆度数值计算方式如下：
设定i为角度传感器采集的转动角度，同时与当前转动角度对应的位移传感器A采集的位移量为Ai，位移传感器B采集的位移量为Bi，位移传感器C采集的位移量为Ci，位移传感器D采集的位移量为Di，位移传感器E采集的位移量为Ei，主轴每转动a度采集一次转动角度数据和位移量数据，其中a能整除180，以a＝1为例，则：
电动机轴上导轴颈全摆度数值Gj＝Ai-Ai+180，j＝1～180；
电动机轴下导轴颈全摆度数值Hj＝Bi-Bi+180，j＝1～180；
电动机轴联轴器侧面全摆度数值Ij＝Ci-Ci+180，j＝1～180；
水泵轴填料密封处轴颈全摆度数值Jj＝Di-Di+180，j＝1～180；
水泵轴下轴承轴颈全摆度数值Kj＝Ei-Ei+180，j＝1～180；
电动机轴下导轴颈绝对摆度数值Lj＝Hj-Gj，j＝1～180；
电动机轴联轴器侧面绝对摆度数值Mj＝Ij-Gj，j＝1～180；
水泵轴填料密封处轴颈绝对摆度数值Nj＝Jj-Gj，j＝1～180；
水泵轴下轴承轴颈绝对摆度数值Oj＝Kj-Gj，j＝1～180；
电动机轴下导轴颈相对摆度数值Pj＝Lj/Z1，j＝1～180，Z1为电动机镜板至电动机轴下导轴颈距离；
电动机轴联轴器侧面相对摆度数值Qj＝Mj/Z2，j＝1～180，Z2为电动机镜板至联轴器距离；
水泵轴填料密封处轴颈相对摆度数值Rj＝Nj/Z3，j＝1～180，Z3为电动机镜板至水泵轴填料密封处轴颈距离；
水泵轴下轴承轴颈相对摆度数值Sj＝Oj/Z4，j＝1～180，Z4为电动机镜板至水泵轴下轴承轴颈距离。
S5:将各检测位置的摆度值分别与对应预设值对比，若任一摆度值的绝对值大于对应预设值则判定主轴摆度检测不合格。
依次选取各检测位置的全摆度数值的最大绝对值、绝对摆度数值的最大绝对值和相对摆度数值的最大绝对值并分别与对应预设值对比，若最大全摆度数值的最大绝对值、绝对摆度数值的最大绝对值和相对摆度数值的最大绝对值任一大于对应所述预设值则提示对应检测位置存在故障，并判定主轴摆度检测不合格。
其中，若预设值按主轴转速划分为不同限值，则在获取位移量数据时需同时记录主轴转速，从而在步骤S5时将各检测位置的全摆度数值的最大绝对值、绝对摆度数值的最大绝对值和相对摆度数值的最大绝对值分别与对应预设值对比。
实施例二：
如图2所示，一种立式水泵机组主轴摆度的检测系统，采用上述检测方法，主轴从上至下依次包括电动机轴1、电动机轴联轴器2和水泵轴3，检测系统包括：角度传感器4、五个位移传感器、驱动机构(图中未示出)和处理器(图中未示出)；
角度传感器安装于主轴顶部，角度传感器具有无线传输功能，角度传感器用以采集主轴的转动角度并发送至处理器；
五个位移传感器分别依次为位移传感器A5、位移传感器B6、位移传感器C7、位移传感器D8和位移传感器E9，五个位移传感器分别依次安装于主轴的电动机轴上导轴颈位置、电动机轴下导轴颈位置、电动机轴联轴器位置、水泵轴填料密封处轴颈位置和水泵轴下轴承轴颈位置，位移传感器具有无线传输功能，五个位移传感器分别用以采集主轴在转动时对应检测位置的位移量并发送至处理器；
处理器用以获取角度传感器采集的转动角度数据以及位移传感器获取的位移量数据，并根据获取的转动角度数据、位移量数据判定主轴摆度检测是否合格。
可选的，检测系统还包括驱动机构，驱动机构用以驱动主轴转动。
上述本申请实施例中的技术方案，至少具有如下的技术效果或优点：
1.采用角度传感器收集主轴转动角度数据，采用位移传感器检测各检测位置的位移量，撇除人工观测误差，测量精度高；
2.主轴转动过程中连续性采集相关数据，避免数据采集量偏少而造成漏检的现象，从而更准确的判断主轴摆度情况；
3.处理器设定程序后可在获得数据后自行计算出各摆度值，并输出检测结果，提高检测效率。
尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。
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