本發(fā)明屬于機(jī)械技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及屏蔽泵的軸向力測試系統(tǒng)及方法。

背景技術(shù)：

屏蔽泵軸向力是否平衡影響到屏蔽泵能否安全可靠運(yùn)行。軸向力由推力盤與滑動(dòng)軸承的軸向端面摩擦副承擔(dān)，軸向力過大，造成軸承磨損加劇，軸向間隙變大，使屏蔽泵軸承的使用壽命急速降低，甚至導(dǎo)致電泵無法正常運(yùn)行，造成事故。屏蔽泵發(fā)生停機(jī)故障，大部分原因都是由于軸向力沒有得到有效的平衡或石墨軸承損壞。因而對(duì)屏蔽泵軸向力準(zhǔn)確、高效的計(jì)算，并且有效的將軸向力進(jìn)行平衡，對(duì)于屏蔽泵的使用壽命以及安全可靠的運(yùn)行有著重要的意義。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

發(fā)明目的：

本發(fā)明目的在于提供一種屏蔽泵的軸向力測試系統(tǒng)及方法，其目的是為了解決運(yùn)用傳統(tǒng)方法不能有效的進(jìn)行屏蔽泵軸向力測量的問題。該測試系統(tǒng)及方法可靠、穩(wěn)定，能夠得到全工況下的軸向力大小，通過測量屏蔽泵全工況下的蓋板力、動(dòng)反力與屏蔽泵推力軸承所承載的總軸向力進(jìn)行比較分析，為屏蔽泵軸向力平衡裝置的選擇與設(shè)計(jì)提供了有效可靠的依據(jù)。

技術(shù)方案：

一種屏蔽泵的軸向力測試系統(tǒng)，包括泵體、葉輪、前端蓋、轉(zhuǎn)子、定子、推力軸承和檢測裝置，泵體前端與蓋板固定連接；葉輪、前軸承座和前端蓋設(shè)置在泵體內(nèi)；泵體內(nèi)壁與葉輪之間存在間隙；前軸承座與前端蓋固定連接，前端蓋與前軸承座之間存在間隙；葉輪與轉(zhuǎn)子同軸固定，轉(zhuǎn)子外部設(shè)有定子，轉(zhuǎn)子與定子通過屏蔽套隔開；推力軸承設(shè)置在轉(zhuǎn)子與屏蔽泵后端中間，推力軸承兩側(cè)安裝有支撐架；檢測裝置為鑲嵌在泵體前端的第一壓電傳感器、鑲嵌在前軸承座的第二壓電傳感器、安裝在泵體進(jìn)出口位置的流量計(jì)、以及鑲嵌在支撐架上的第三壓電傳感器。

泵體前端與蓋板通過螺栓連接。

第一壓電傳感器為16個(gè)，16個(gè)第一壓電傳感器均勻鑲嵌在泵體前端斷面軸向位置。

第二壓電傳感器為16個(gè)，16個(gè)第二壓電傳感器均勻鑲嵌在前軸承座軸向位置上。

支撐架為2個(gè)，通過螺栓固定在推力軸承前后兩側(cè)，第三壓電傳感器為16個(gè)，布置在每個(gè)支撐架軸向位置上。

流量計(jì)為2個(gè)，分別安裝在泵體進(jìn)口和出口位置。

測試系統(tǒng)還包括用于收集壓電傳感器的測量值的數(shù)據(jù)收集系統(tǒng)，數(shù)據(jù)收集系統(tǒng)通過推力軸承后側(cè)支撐架壓電傳感器數(shù)據(jù)線和推力軸承前側(cè)支撐架壓電傳感器數(shù)據(jù)線連接第三壓電傳感器，通過前軸承座壓電傳感器數(shù)據(jù)線連接第二壓電傳感器，通過泵體前端壓電傳感器數(shù)據(jù)線連接第一壓電傳感器。

上述屏蔽泵的軸向力測試系統(tǒng)測試軸向力的方法，步驟如下：

a.啟動(dòng)屏蔽電機(jī)泵，在屏蔽電機(jī)達(dá)到額定轉(zhuǎn)速之前，推力軸承承受由于葉輪前后蓋板不對(duì)稱產(chǎn)生的蓋板力，指向葉輪吸入口方向以及液體流經(jīng)葉輪后速度大小和方向產(chǎn)生變化而形成的動(dòng)反力，指向葉輪后部；蓋板力通過第一壓電傳感器和第二壓電傳感器測量計(jì)算得到為A1，動(dòng)反力通過流量計(jì)測量計(jì)算得到為A2，推力軸承所承受的軸向力通過第三壓電傳感器，測得軸向力為A3；

b. 屏蔽泵正常運(yùn)轉(zhuǎn)，屏蔽電機(jī)達(dá)到額定轉(zhuǎn)速，運(yùn)轉(zhuǎn)過程中推力軸承承受由于葉輪前后蓋板不對(duì)稱產(chǎn)生的蓋板力，指向葉輪吸入口方向以及液體流經(jīng)葉輪后速度大小和方向產(chǎn)生變化而形成的動(dòng)反力，指向葉輪后部；蓋板力通過第一壓電傳感器和第二壓電傳感器測量計(jì)算得到為B1，動(dòng)反力通過流量計(jì)測量計(jì)算得到為B2，推力軸承所承受的軸向力通過第三壓電傳感器，測得軸向力為B3；

c. 關(guān)閉屏蔽電機(jī)泵，產(chǎn)生惰轉(zhuǎn)現(xiàn)象，推力軸承承受由于葉輪前后蓋板不對(duì)稱產(chǎn)生的蓋板力，指向葉輪吸入口方向以及液體流經(jīng)葉輪后速度大小和方向產(chǎn)生變化而形成的動(dòng)反力，指向葉輪后部；蓋板力通過第一壓電傳感器和第二壓電傳感器測量計(jì)算得到為C1，動(dòng)反力通過流量計(jì)測量計(jì)算得到為C2，推力軸承所承受的軸向力通過第三壓電傳感器，測得軸向力為C3。

優(yōu)點(diǎn)及效果：

本發(fā)明這種屏蔽泵的軸向力測試系統(tǒng)及方法，具有如下優(yōu)點(diǎn)和有益效果：

（1）該測試系統(tǒng)及方法可靠、穩(wěn)定，為屏蔽泵軸向力平衡裝置的選擇與設(shè)計(jì)提供了有效可靠的依據(jù)。

（2）該測試系統(tǒng)及方法能夠得到全工況下屏蔽泵軸向力數(shù)據(jù)。

（3）該測試系統(tǒng)及方法通過測量、分析由于葉輪前后蓋板不對(duì)稱產(chǎn)生的蓋板力以及液體流經(jīng)葉輪后速度大小和方向產(chǎn)生變化而形成的動(dòng)反力的與整體屏蔽泵軸向力，使軸向力測量結(jié)果更加準(zhǔn)確、有效。

附圖說明：

圖1為屏蔽泵的軸向力測試系統(tǒng)以及數(shù)據(jù)收集系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖2為泵體前端與第一壓電傳感器結(jié)構(gòu)示意圖。

圖3為前軸承座與第二壓電傳感器結(jié)構(gòu)示意圖。

圖4為支撐架與第三壓電傳感器結(jié)構(gòu)示意圖，圖4（a）為主視圖，圖4（b）為圖4（a）側(cè)視圖。

圖5為流量計(jì)結(jié)構(gòu)示意圖。

附圖標(biāo)記說明：

1-蓋板，2-泵體，3-葉輪，4-前軸承座，5-前端蓋，6-轉(zhuǎn)子，7-定子，8-屏蔽套，9-支撐架，10-推力軸承，11-第一壓電傳感器，12-第二壓電傳感器，13-第三壓電傳感器，14-流量計(jì)，15-推力軸承后側(cè)支撐架壓電傳感器數(shù)據(jù)線，16-推力軸承前側(cè)支撐架壓電傳感器數(shù)據(jù)線，17-數(shù)據(jù)收集系統(tǒng)，18-前軸承座壓電傳感器數(shù)據(jù)線，19-泵體前端壓電傳感器數(shù)據(jù)線。

具體實(shí)施方式：

下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步的說明：

如圖1-圖5所示，本發(fā)明提供了一種屏蔽泵的軸向力測試系統(tǒng)，包括泵體2、葉輪3、前端蓋5、轉(zhuǎn)子6、定子7、推力軸承10和檢測裝置，其特征在于：泵體2前端與蓋板1固定連接；葉輪3、前軸承座4和前端蓋5依次設(shè)置在泵體2內(nèi)；泵體2內(nèi)壁與葉輪3之間存在間隙；前軸承座4與前端蓋5固定連接，前端蓋5與前軸承座4之間存在間隙；前軸承座4與前端蓋5固定連接，能夠減少由于形變等因素對(duì)第二壓電傳感器12測量精度的影響。葉輪3與轉(zhuǎn)子6同軸固定，轉(zhuǎn)子6外部設(shè)有定子7，轉(zhuǎn)子6與定子7通過屏蔽套8隔開；推力軸承10設(shè)置在轉(zhuǎn)子6與屏蔽泵后端中間，推力軸承10兩側(cè)安裝有支撐架9；檢測裝置為鑲嵌在泵體2前端的第一壓電傳感器11、鑲嵌在前軸承座4的第二壓電傳感器12、安裝在泵體2進(jìn)出口位置的流量計(jì)14、以及鑲嵌在支撐架9上的第三壓電傳感器13。

所述泵體2前端與蓋板1通過螺栓連接。

蓋板1的尺寸是泵體2前端的2到3倍厚，可減少由于形變等因素對(duì)第一壓電傳感器11測量精度的影響。前軸承座4與前端蓋5通過螺栓連接，能夠有效減少由于振動(dòng)、位移引起的測量精度的降低。

如圖2所示，所述第一壓電傳感器11為16個(gè)，16個(gè)第一壓電傳感器11均勻鑲嵌在泵體2前端斷面軸向位置。

如圖3所示，所述第二壓電傳感器12為16個(gè)，16個(gè)第二壓電傳感器均勻鑲嵌在前軸承座4軸向位置上。

第一壓電傳感器11和第二壓電傳感器12用于測量由于葉輪前后蓋板不對(duì)稱產(chǎn)生的主要軸向力，即蓋板力，便于平衡裝置的選擇，如葉輪后蓋板開設(shè)平衡孔的數(shù)量及位置的選擇。在測量位置均勻鋪滿壓電傳感器，其作用在于對(duì)不同位置進(jìn)行軸向力的測量，便于發(fā)現(xiàn)軸向力的變化規(guī)律，同時(shí)提高測量準(zhǔn)確度。

如圖1所示，所述支撐架9為2個(gè)，通過螺栓固定在推力軸承10前后兩側(cè)，如圖4所示，第三壓電傳感器13為16個(gè)，布置在每個(gè)支撐架9軸向位置上。

第三壓電傳感器13用于測量作用于推力軸承10上的軸向力，通過測量并比較不同位置產(chǎn)生的軸向力，即蓋板力與動(dòng)反力，與作用于推力軸承10上的總的軸向力，提高測量結(jié)果的準(zhǔn)確性與可靠性，推力軸承10兩側(cè)放置支撐架9，便于測量不同方向產(chǎn)生的軸向力。

如圖5所示，所述流量計(jì)14為2個(gè)，分別安裝在泵體2進(jìn)口和出口位置；可用于測量由于沿軸向進(jìn)入的的工作流體卻沿徑向或斜向流出所產(chǎn)生的動(dòng)反力。

測試系統(tǒng)還包括用于收集壓電傳感器的測量值的數(shù)據(jù)收集系統(tǒng)17，數(shù)據(jù)收集系統(tǒng)17通過推力軸承后側(cè)支撐架壓電傳感器數(shù)據(jù)線15和推力軸承前側(cè)支撐架壓電傳感器數(shù)據(jù)線16連接第三壓電傳感器13，通過前軸承座壓電傳感器數(shù)據(jù)線18連接第二壓電傳感器12，通過泵體前端壓電傳感器數(shù)據(jù)線19連接第一壓電傳感器11。

上述屏蔽泵的軸向力測試系統(tǒng)測試軸向力的方法，步驟如下：

a.啟動(dòng)屏蔽電機(jī)泵，在屏蔽電機(jī)達(dá)到額定轉(zhuǎn)速之前，推力軸承承受由于葉輪前后蓋板不對(duì)稱產(chǎn)生的蓋板力，指向葉輪吸入口方向以及液體流經(jīng)葉輪后速度大小和方向產(chǎn)生變化而形成的動(dòng)反力，指向葉輪后部；蓋板力通過第一壓電傳感器11和第二壓電傳感器12測量計(jì)算得到為A1，動(dòng)反力通過流量計(jì)14測量計(jì)算得到為A2，推力軸承所承受的軸向力通過第三壓電傳感器13，測得軸向力為A3；

b. 屏蔽泵正常運(yùn)轉(zhuǎn)，屏蔽電機(jī)達(dá)到額定轉(zhuǎn)速，運(yùn)轉(zhuǎn)過程中推力軸承承受由于葉輪前后蓋板不對(duì)稱產(chǎn)生的蓋板力，指向葉輪吸入口方向以及液體流經(jīng)葉輪后速度大小和方向產(chǎn)生變化而形成的動(dòng)反力，指向葉輪后部；蓋板力通過第一壓電傳感器11和第二壓電傳感器12測量計(jì)算得到為B1，動(dòng)反力通過流量計(jì)14測量計(jì)算得到為B2，推力軸承所承受的軸向力通過第三壓電傳感器13，測得軸向力為B3；

c. 關(guān)閉屏蔽電機(jī)泵，產(chǎn)生惰轉(zhuǎn)現(xiàn)象，推力軸承承受由于葉輪前后蓋板不對(duì)稱產(chǎn)生的蓋板力，指向葉輪吸入口方向以及液體流經(jīng)葉輪后速度大小和方向產(chǎn)生變化而形成的動(dòng)反力，指向葉輪后部；蓋板力通過第一壓電傳感器11和第二壓電傳感器12測量計(jì)算得到為C1，動(dòng)反力通過流量計(jì)14測量計(jì)算得到為C2，推力軸承所承受的軸向力通過第三壓電傳感器13，測得軸向力為C3。

本發(fā)明所述屏蔽泵的軸向力測試系統(tǒng)，能夠得到全工況下的軸向力大小，通過測量屏蔽泵全工況下的蓋板力、動(dòng)反力與屏蔽泵推力軸承所承載的總軸向力進(jìn)行比較分析，為屏蔽泵軸向力平衡裝置的選擇與設(shè)計(jì)提供了有效可靠的依據(jù)。測試方法可對(duì)全工況進(jìn)行軸向力的測量，便于尋找屏蔽泵軸向力隨各種因素變化的規(guī)律，如斷電停機(jī)過渡過程中屏蔽泵的軸向力對(duì)屏蔽泵的安全運(yùn)轉(zhuǎn)的的影響。