基于轴心轨迹分析的热真空齿轮机构磨损监测系统

在空间齿轮机构热真空实验中,轴心运动轨迹能够反映轴承的磨损程度.由于空间齿轮的轴心位移很微小,传统的电涡流传感器测量法并不适宜,据此提出采用加速度信号测量和二次积分的方法测量轴心的运动轨迹,并根据该原理设计验证了一个基于轴心轨迹分析的热真空齿轮机构磨损监测系统:采用3个位于不同测试点的3轴加速度传感器作为敏感元件,并采用"同时采样,分时转换"方法,使用一个经济型采集卡实现九路信号的同步采样,在低成本条件下精确实现了被测点的运动合成.文末给出并分析了该系统应用于空间齿轮机构的实测轴心轨迹.     

转子磁通量超标对振动的干扰影响研究

针对某炼油项目中蜡油加氢汽轮机在单机试车过程中驱动端轴振动超标、停机检查时发现静态电跳量过大等问题,对该机组单机试运行时的振动频谱图和轴心轨迹图进行了判断分析,并采用大头针吸附方式对该转子进行了磁性检查,确认转子被磁化。然后通过磁感效应理论分析,进一步对电涡流传感器的工作原理、磁通量对电涡流传感器的信号干扰以及电涡流传感器与被测金属体有无磁性的关系等进行了分析研究,并建立了实验模型,模拟实验和结合实际工程应用进行论证。研究结果表明,当汽轮机转子磁通量超过API Std 612低于3高斯的标准要求时,磁通量会对该点的径向振动产生较大的信号干扰影响,采取消磁滚压再消磁的对策措施,可解决这个难题,并对类似问题具有参考意义。     

基于耦合源误差分析的转子振动信号识别方法

转子振动信号实时监测是保障旋转机械健康运行的关键,转子圆度误差和电涡流位移传感器误差的耦合源误差在以往的研究和振动监测中很少考虑,使得转子振动信号有一定的失真,甚至会引起误判。以实际转子为例,提出了圆度误差测量表达式;测量和分析了两种常用电涡流位移传感器的误差,利用傅里叶拟合方法构建了圆度误差和电涡流位移传感器耦合源误差表达式,建立了耦合源误差与转子振动信号之间的映射关系。提出了点-点法、平均值法与最大值法3种转子振动信号识别方法,3种方法都能有效识别转子振动信号,其中点-点法最精确,识别误差占比约20%;平均值法计算简便,识别误差占比约10%;最大值法偏保守,但可有效避免误判,识别误差占比约32%。     

径向波箔气体轴承实验台设计

介绍了径向波箔气体轴承实验台的组成和搭建。采用两个相互正交的电涡流传感器测量转子的振动信号,通过FFT进行频谱分析并选频合成转子轴心轨迹;采用拉力传感器测量启动过程的摩擦力;采用热电偶测量润滑气体的温度场分布。结果表明,该实验台转轴最大径向位移小于5μm,可应用于径向波箔气体轴承的实验;电阻应变片式拉力传感器和铜-康铜热电偶均能满足测量要求。     

汽轮发电机组转子瞬时转速测量中径向振动补偿装置设计

汽轮发电机组是复杂的旋转机械系统,轴系的瞬时转速是反映其工作状态的重要基础参数。本文以转速敏感模块中最常用的测速齿轮-电涡流传感器为例,建立传感器输出模型,研究了转子径向振动对传感器输出特性的影响,在此基础上设计了补偿装置,并进行了实验研究。通过对结果的时域及频域分析表明,合成后的输出信号中基本抑制了径向振动对电涡流传感器的输出信号的影响。     

一种转子动态不对中量计算方法

从运动学角度出发,分析了双跨转子系统的运动特性和运动形态,提出了一种转子动态不对中量的定量计算方法。该方法通过安装在转子系统上的电涡流传感器获得转子运动的轴心位置信息,根据相似三角形定理,计算获得两根转子在联轴器处的轴心平动位移和角位移,再根据矢量合成法则,即可获得两根转子在联轴器处的平行不对中量以及角度不对中量。工程实践表明,该方法确定的不对中故障类型与特征典型的不对中故障类型表现出的时域波形特征、频谱特征以及轴心轨迹特征一致。该方法不但能够准确地诊断不对中的种类,而且能够得到不对中的定量结果,为工程实际中不对中故障的处理及轴系对中提供了量化参考。     

基于高频响电涡流传感器的汽轮机带冠叶片振动测量技术（英文）

针对汽轮机带冠叶片的健康监测需求,提出了一种基于高频响电涡流传感器的带冠叶片振动参数测量方法。转子旋转时,电涡流传感器感知叶冠面积变化,通过检测叶片发生振动时叶冠面积变化信号的到达时间,并应用叶尖定时(Blade tip timging, BTT)数据分析方法获取叶片振动参数。设计了一种适用于汽轮机工作环境的电涡流传感器和一种高带宽调幅解调电路,使响应带宽达到250 kHz以上。某型汽轮机末级叶片振动试验结果表明所设计的高频响电涡流传感器和变面积型叶尖定时测振技术在汽轮机带冠叶片的应用是可行的。     

透平压缩机主轴断裂的监测与诊断

透平压缩机组在运行过程中其转子主轴断裂故障的破坏性非常大。对于传统监测诊断转子裂纹普遍都是监测转子的径向振动信号,但通过多年研究发现,利用轴向电涡流位移传感器采集的轴位移信号中的交流动态振动信号,对于监测诊断某些大型转动设备转子轴的裂纹开裂过程更有效。基于上述发现,提出安装轴向电涡流传感器实现透平压缩机转子轴裂纹发展过程的监测,多次成功案例也证明了该方法的有效性。     

转子不对中定量研究

采用基于同源信息融合技术的全矢谱技术对转子系统的不对中进行定量描述,以及提出工程实际中一种不对中定量分析方法。首先合理布局各传感器测点的位置,测得各传感器的稳态电压以及振动信号,利用全矢谱同源信息融合技术获得各测点振动信号的主振矢和相位,对不对中故障进行定性,然后通过电涡流位移传感器稳态电压的计算获得各测点轴心线的空间相对偏移量,利用线性原理拟合各个测点偏移量,得到整个转子轴系的不对中量,从而对转子轴系不对中现场故障诊断起到指导作用。     

基于全矢谱的旋转机械回转相位及应用研究

研究了旋转机械故障诊断中转子截面相互垂直两个同频信号的相位差信息,揭示了相互垂直两个信号的不同相位差对应不同的合成运动轨迹图形,推导出全矢谱分析理论中初相位的角度大小,并由初相位绘制出双截面、多截面转子的空间振形,最后通过实例将全矢谱理论结合转子空间振形和初始相位差信息应用到旋转机械不平衡故障分类中。结果表明:由初相位绘制的空间振形图可以有效地区分旋转机械不平衡故障中发生的具体形式,提高了故障诊断的准确性。     

超声波远距离振动信号检测系统的设计

在机械设备状态监测与故障诊断中,振动信号是一个重要的状态参量。本文针对压电式、电涡流传感器等常规的振动测量方法和仪器在特殊环境中的局限性,提出了基于超声波的非接触式检测方法,研究并设计了系统检测装置。该检测装置主要由超声波发生模块、超声波接收模块和基于LabVIEW的数据采集/处理3个部分组成,利用该装置对振动对象进行远距离测量,并同时用传统测量仪器(电涡流位移传感器)作对照实验,得到较理想的检测结果,验证了该超声波振动检测装置的有效性和可行性。     

滚动轴承性能退化静电监测方法及试验

采用静电方法对滚动轴承进行在线监测以及退化评估的研究。在滚动轴承寿命强化试验机平台上,使用自研磨损区域静电传感器对滚动轴承进行在线监测,通过多组试验采集得到滚动轴承磨损静电信号,在对滚动轴承磨损过程静电产生机理分析的基础上,进行静电信号的特征提取,通过加速疲劳全寿命周期试验进行滚动轴承性能退化评估,并与振动信号与温度信号进行对比验证。研究结果表明,磨损区域静电监测技术可以实现滚动轴承性能退化的在线监测,该研究是机械系统在线监测以及故障诊断和预测的重要组成部分,并为仪器实现产品化奠定了基础。     

电涡流传感器在电机换向器测试中的应用

设计出一套换向器跳动测试仪,用于测量直流电机换向器超速前后片间跳动和圆周跳动。根据电涡流传感器的测量原理,电涡流传感器将传感器探头与换向器片间的距离转换成电压值,再经过dsPIC30F6014数字信号控制器进行采集、处理、计算,并与上位机交换数据。给出了以dsPIC30F6014和电涡流传感器为核心的系统硬件设计和软件控制流程,并对实验结果进行了分析。该仪表既可以单独使用,也可以于上位机联合,实现测量系统的多功能化。     

基于威布尔与模糊C均值的滚动轴承故障识别

提出一种基于威布尔分布与模糊C均值(fuzzy C-means,FCM)聚类算法相结合的滚动轴承故障识别方法。针对不同故障类型的威布尔分布模型的尺度参数、形态参数和威布尔负对数能够较好地刻画轴承运行的状态特性,提取其尺度、形态和威布尔负对数似然函数等3个参数构建表征轴承运行状态的特征向量。模糊C均值根据样本相对于聚类中心的隶属度确定样本的亲疏程度而实现分类。实验中,首先采用组合形态滤波器对滚动轴承原始信号进行降噪,然后建立威布尔分布模型,将提取的特征向量输入模糊C均值分类器进行故障诊断和识别。结果表明,该方法对机械故障诊断识别准确率高,可以作为滚动轴承故障识别的重要手段。     

基于位移信号和近似熵的轴承加工质量动态检测技术

该文提出通过高精度电涡流传感器来采集轴承表面位移信号,并使用近似熵指标对信号进行分析,最终实现滚动轴承动态质量的评估。实验结果表明,所提出的方法能够清晰地鉴别轴承损伤位置及缺陷类型,为实际生产提供了参考和依据。     

基于无传感器检测方法的机械系统扭振试验研究

为了研究无传感器检测方法用于机械系统扭转振动检测的机理及效果,建立了一个由感应电动机驱动,以直流发电机为负载的轴系扭振模拟试验台。通过控制发电机负载回路的快速通断产生轴系扭转振动,利用Hilbert变换包络谱提取电流信号中的故障信息,并与电涡流位移传感器拾取的横向振动信号进行了比较。试验和分析结果表明,电机驱动设备的机械故障信息主要以扭转振动方式耦合到定子电流中,相对于横向振动检测,无传感器检测方法更适合机械系统的扭转振动故障检测与诊断。     

铁磁性构件缺陷的脉冲涡流检测模式研究

针对铁磁性材料的脉冲涡流检测信号比较复杂的问题,建立脉冲涡流矩形传感器检测模型,提出了矩形探头中同时存在脉冲涡流与脉冲漏磁检测区域,并进行脉冲电磁检测的仿真分析,研究了缺陷和矩形探头轴线所呈角度的最佳检测位置。仿真和实验结果表明了矩形探头的脉冲涡流有效检测区域为探头正下方的边框区域,而脉冲漏磁有效检测区域为矩形线圈中心的正下方区域。脉冲涡流最佳检测点为矩形探头轴线与缺陷呈10°附近位置,而脉冲漏磁最佳检测点为矩形探头轴线与缺陷呈70°位置。     

机车关键部位焊缝随车检测的开发

目前机车的关键部位焊缝裂纹没有准确的预测方法,本文采用涡流检测技术,应用DDS芯片,开发出一套机车焊缝随车检测装置。该装置能够产生频率和相位可控的信号激励涡流传感器,同时能够对涡流传感器二次绕组的反馈信息进行幅值和相位分析,并能将反映焊缝状态的信息传送到机车的故障诊断系统中完成故障诊断。     

基于象限面积向量滑动轴承磨损状况定量评价

依托电机滑动轴承,分析滑动轴承在不同磨损状态下轴心轨迹的分布规律。在不同磨损程度下,以判断各周期轴心轨迹的重合度、分布均匀性为出发点,提出了基于无量纲象限面积向量的轴心轨迹重合度和分布均匀性的定量计算方法。即利用各周期与第一周期的面积向量的测度贴近度表示重合度,定量地描述各周期内轴心轨迹的重合情况;在此基础上提取了反应重合度整体离散度的标准差;利用象限面积向量信息熵进行综合的、定量的评价滑动轴承各个周期内轴心轨迹的总体分布均匀性。综合3个无量纲指标,定量地评价滑动轴承的磨损程度。最后,结合实验,检验了该方法的有效性。     

七桥油气悬架耦连方案对车身姿态的影响

七桥登高平台消防车油气悬架系统被侧倾和俯仰的中心面划分为4个部分,对每部分内悬架油缸并连后设计了4种耦连方案：四部分相互独立、对侧有杆腔连通、对侧交连和对角交连。建立各耦连油气悬架的数学模型和AMESim仿真模型,分析各耦连悬架的垂向、侧倾、俯仰及扭转的刚度特性和示功特性。对安装4种耦连油气悬架的车辆应用多轴耦合道路模拟试验台,试验研究了匀速、制动和转向工况下车身的垂向、侧倾和俯仰响应。试验结果与理论结果基本一致,对比分析表明：油气悬架耦连方案对车辆垂向振动影响较小、对车辆姿态稳定性影响很大,对侧交连的方案最适合质心位置高、侧翻阈值低的七桥登高平台消防车。