磁力泵轉(zhuǎn)軸位置在線監(jiān)測裝置和方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于位移測量領(lǐng)域。特指一種對磁力栗轉(zhuǎn)軸位置在線監(jiān)測的方法與裝置。
【背景技術(shù)】
[0002] 磁力栗是一種無密封無泄漏栗。它由栗、永磁聯(lián)軸器、驅(qū)動電機(jī)三部分組成，電動 機(jī)直接帶動永磁聯(lián)軸器的外轉(zhuǎn)子，外轉(zhuǎn)子上磁體的磁場穿過隔離套作用于內(nèi)轉(zhuǎn)子磁體，內(nèi) 轉(zhuǎn)子磁體帶動栗軸驅(qū)動栗體內(nèi)葉輪轉(zhuǎn)動，通過安裝在內(nèi)外磁轉(zhuǎn)子之間的靜止隔離套保證其 栗內(nèi)介質(zhì)無泄漏。
[0003] 由于磁力栗采用封閉結(jié)構(gòu)，栗內(nèi)部滑動軸承依靠所輸送的介質(zhì)來實(shí)現(xiàn)自身的潤滑 與冷卻，介質(zhì)潤滑性往往較差，滑動軸承常因潤滑不良而磨損嚴(yán)重，磨損后軸瓦與軸的徑向 間隙增大，轉(zhuǎn)子部件轉(zhuǎn)動松動，轉(zhuǎn)子中心偏離軸幾何中心，滑動軸承磨損嚴(yán)重時(shí)，磁力栗內(nèi) 磁轉(zhuǎn)子與密封隔離套發(fā)生摩擦。若未及時(shí)發(fā)現(xiàn)，內(nèi)磁轉(zhuǎn)子會將隔離套磨穿，不僅造成介質(zhì)泄 漏，而且可能引起火災(zāi)。為了防止此類事故的發(fā)生，需要給磁力栗軸承安裝轉(zhuǎn)軸位置檢測裝 置。現(xiàn)有技術(shù)在磁力栗隔離套內(nèi)部設(shè)置檢測探頭，當(dāng)磁力栗內(nèi)轉(zhuǎn)子由于滑動軸承磨損偏心 后，檢測輪的偏心將改變檢測磁場的徑向分布狀況，檢測探頭可以獲取磁場徑向分布的改 變信號，得到磁力栗轉(zhuǎn)軸偏心的大小?，F(xiàn)有技術(shù)存在以下不足之處：1.檢測探頭沿磁力栗 軸徑向方向上產(chǎn)生的檢測磁場非線性嚴(yán)重，對檢測精度影響很大。2.磁力栗在工作過程中， 檢測輪常發(fā)生軸向竄動和傾斜，降低檢測精度。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 本發(fā)明的目的是為了提供一種抗干擾強(qiáng)、精度高、可靠性好、適合磁力栗結(jié)構(gòu)的磁 力栗滑動軸承轉(zhuǎn)軸位置在線檢測裝置，同時(shí)提供一種磁力栗轉(zhuǎn)軸位置在線監(jiān)測方法。
[0005] 現(xiàn)有磁力栗轉(zhuǎn)軸位置在線檢測裝置，磁力栗軸承轉(zhuǎn)軸偏心與磁路磁阻變化呈嚴(yán)重 非線性關(guān)系，磁力栗軸偏心量不同時(shí)檢測精度不同，同時(shí)，磁力栗軸軸向竄動和傾斜也影響 檢測精度。通過對現(xiàn)有技術(shù)深入分析和磁力栗結(jié)構(gòu)的深入探索，本發(fā)明克服了磁力栗迷宮 式封閉結(jié)構(gòu)難于設(shè)計(jì)、安裝傳感器問題，提出了一種新型的磁力栗轉(zhuǎn)軸位置在線監(jiān)測裝置 和方法。新型監(jiān)測裝置在檢測輪兩側(cè)設(shè)置檢測探頭，沿磁力栗軸軸向方向上產(chǎn)生雙邊對稱 檢測磁場，同時(shí)對檢測探頭磁路結(jié)構(gòu)進(jìn)行改造，新增加的矩型導(dǎo)磁體磁額使得磁力栗軸偏 心量與檢測探頭磁路磁阻變化的非線性大大減小。該方案的有益效果是：1.降低了磁力栗 軸偏心量的大小變化對檢測精度的影響。2.降低了磁力栗軸軸向竄動和傾斜對檢測精度的 影響。3.提高了磁力栗轉(zhuǎn)軸位置傳感器的線性度、穩(wěn)定性和可靠性。4.提高了磁力栗轉(zhuǎn)軸 位置測量精度。
[0006] 本發(fā)明磁力栗轉(zhuǎn)軸位置在線監(jiān)測裝置采用的技術(shù)方案是：磁力栗轉(zhuǎn)軸位置在線監(jiān) 測裝置包括磁力栗隔離套（1)、2N個(gè)檢測探頭（17)、2個(gè)檢測探頭封蓋（18)、檢測輪（19)、 內(nèi)磁轉(zhuǎn)子（3)、內(nèi)滑動軸承支架（10)、左檢測探頭出線管（11)、右檢測探頭出線管（12)和智 能磁力栗轉(zhuǎn)軸位置在線監(jiān)測電路板（39)。
[0007] 磁力栗隔離套上的環(huán)型嵌槽、內(nèi)滑動軸承支架上的環(huán)型嵌槽的內(nèi)、外徑及深度等 幾何尺寸相同，并與磁力栗軸同軸。
[0008] 2N個(gè)檢測探頭固定在磁力栗隔離套和內(nèi)滑動軸承支架上。
[0009] 其中N個(gè)檢測探頭從右側(cè)固定于磁力栗隔離套環(huán)型嵌槽內(nèi)，并由一個(gè)環(huán)形不導(dǎo)磁 的檢測探頭封蓋（18)蓋在磁力栗隔離套環(huán)型嵌槽槽口，焊接連接，左檢測探頭出線管（11) 與隔離套環(huán)型嵌槽內(nèi)出線孔相連，左檢測探頭出線管、N個(gè)檢測探頭、磁力栗隔離套，檢測探 頭封蓋構(gòu)成一體化結(jié)構(gòu)。
[0010] 另外N個(gè)檢測探頭從左側(cè)固定于內(nèi)滑動軸承支架環(huán)型嵌槽內(nèi)，并由另一個(gè)環(huán)形不 導(dǎo)磁的檢測探頭封蓋（18)蓋在內(nèi)滑動軸承支架環(huán)型嵌槽槽口，焊接連接，右檢測探頭出線 管（12)與內(nèi)滑動軸承支架環(huán)型嵌槽內(nèi)出線孔相連，右檢測探頭出線管、N個(gè)檢測探頭、內(nèi)滑 動軸承支架，檢測探頭封蓋也構(gòu)成一體化結(jié)構(gòu)。
[0011] 內(nèi)磁轉(zhuǎn)子固定在磁力栗軸上，用導(dǎo)磁材料制造的環(huán)柱型檢測輪（19)從右側(cè)套裝 在內(nèi)磁轉(zhuǎn)子上，檢測輪與磁力栗軸同軸，其左端面與左檢測探頭封蓋右端面的距離等于其 右端面與右檢測探頭封蓋左端面的距離。
[0012] 檢測探頭包括導(dǎo)磁體1 (25)、導(dǎo)磁體2 (26)、導(dǎo)磁體3 (27)、導(dǎo)磁體4 (28)、磁場產(chǎn)生 體（29)、磁場敏感體（30)、非導(dǎo)磁支架（16)。
[0013] 導(dǎo)磁體4從導(dǎo)磁體3右側(cè)插入，導(dǎo)磁體4的矩柱型體的長矩形邊與導(dǎo)磁體3矩柱 型體的長矩形邊平行，非導(dǎo)磁支架從導(dǎo)磁體3左側(cè)插入套在導(dǎo)磁體4圓柱型體上，導(dǎo)磁體4 右端面與導(dǎo)磁體3右端面同平面。磁場敏感體從非導(dǎo)磁支架中心圓孔左側(cè)插入與導(dǎo)磁體4 相抵，導(dǎo)磁體2從非導(dǎo)磁支架中心圓孔左側(cè)插入并與其內(nèi)凸臺左端面相抵，磁場產(chǎn)生體從 非導(dǎo)磁支架左側(cè)中心圓孔插入與導(dǎo)磁體2相抵，導(dǎo)磁體1園柱型體在前從導(dǎo)磁體3左側(cè)插 入非導(dǎo)磁支架中心圓孔，并與磁場產(chǎn)生體相抵。
[0014] 2N個(gè)檢測探頭的圓柱型磁場產(chǎn)生體園心與磁力栗軸的軸心距離均相等，各檢測探 頭的導(dǎo)磁體4矩柱型體的矩形長邊分別與通過該檢測探頭圓柱型磁場產(chǎn)生體園心的磁力 栗軸的徑向射線平行。
[0015] N大于等于2 ;當(dāng)N等于2時(shí)，檢測輪同側(cè)的兩個(gè)檢測探頭圓柱型磁場產(chǎn)生體園心 對磁力栗軸的張角是90度；當(dāng)N大于2時(shí)，檢測輪同側(cè)檢測探頭沿周向均勻分布，相鄰檢測 探頭之間的張角相等。
[0016] 由導(dǎo)磁材料制造的檢測輪兩側(cè)的檢測探頭對檢測輪中心平面鏡面對稱分布，檢測 輪內(nèi)、外園半徑差大于等于檢測探頭導(dǎo)磁體3矩柱型體的矩長，檢測輪外圈半徑等于檢測 探頭圓柱型磁場產(chǎn)生體園心與磁力栗軸軸心的距離。
[0017] 各檢測探頭內(nèi)的磁場產(chǎn)生體為軸向充磁磁鋼，磁場敏感體為霍爾元件，導(dǎo)磁體1、 磁場產(chǎn)生體、導(dǎo)磁體2、磁場敏感體、導(dǎo)磁體3、導(dǎo)磁體4和檢測輪分別組成閉合磁路。
[0018] 智能磁力栗轉(zhuǎn)軸位置在線監(jiān)測電路板由2N個(gè)信號調(diào)理電路和智能信號處理電路 組成，2N個(gè)檢測探頭中的磁場敏感體信號線分別與2N個(gè)信號調(diào)理電路信號輸入端口相連， 2N個(gè)信號調(diào)理電路信號輸出線全部連接到智能信號處理電路2N個(gè)輸入端口。
[0019] 本發(fā)明磁力栗轉(zhuǎn)軸位置在線監(jiān)測方法如下：
[0020] A、磁力栗軸承發(fā)生磨損時(shí)，固定在磁力栗內(nèi)磁轉(zhuǎn)子上的檢測輪產(chǎn)生徑向位移，各 檢測探頭與檢測輪組成的閉合磁路的磁阻大小同時(shí)發(fā)生改變，各檢測探頭相應(yīng)磁場敏感體 產(chǎn)生響應(yīng)信號，智能信號處理電路板通過2N個(gè)信號調(diào)理電路接收各檢測探頭的磁場敏感 體的響應(yīng)信號，并進(jìn)行智能處理得到2N個(gè)位移量分量，每個(gè)位移量分量是在由磁力栗軸軸 心通過相應(yīng)檢測探頭圓柱型磁場產(chǎn)生體園心的徑向方向上的檢測輪徑向位移量分量。
[0021] B、為了減小磁力栗轉(zhuǎn)軸軸向串動或傾斜的影響，智能磁力栗轉(zhuǎn)軸位置在線監(jiān)測電 路板分別將檢測輪兩側(cè)相同徑向方向上2個(gè)檢測探頭得到的檢測輪位移量分量相加，得到 檢測輪在各徑向方向上的和位移量分量。
[0022] C、智能磁力栗轉(zhuǎn)軸位置在線監(jiān)測電路板將檢測輪在各徑向方向上的和位移量分 量進(jìn)行相應(yīng)的坐標(biāo)變換處理和差值運(yùn)算處理，得到正交的X軸和Y軸方向上的檢測輪位移 量分量，并進(jìn)而通過計(jì)算和標(biāo)度變換，得到磁力栗轉(zhuǎn)軸實(shí)際的徑向位移的位移量。
[0023] 本發(fā)明將檢測裝置固定于磁力栗非轉(zhuǎn)動體上，通過檢測輪與2N個(gè)檢測探頭組成 磁力栗轉(zhuǎn)軸位置傳感器，并通過智能磁力栗轉(zhuǎn)軸位置在線監(jiān)測電路板來在線檢測磁力栗轉(zhuǎn) 軸位置狀態(tài)，能及時(shí)預(yù)報(bào)與發(fā)現(xiàn)磁力栗內(nèi)轉(zhuǎn)子與磁力栗隔離套發(fā)生摩擦，避免泄漏事故的 發(fā)生。裝置結(jié)構(gòu)簡單，監(jiān)測方法準(zhǔn)確可靠。
[0024] 上述磁力栗轉(zhuǎn)軸位置在線監(jiān)測裝置，其檢測探頭也可如圖16由導(dǎo)磁體5 (40)、導(dǎo) 磁體3(27)、導(dǎo)磁體4(28)、磁場產(chǎn)生體（42)、磁場敏感體（43)、非導(dǎo)磁支架2(41)構(gòu)成；
[0025] 導(dǎo)磁體4從導(dǎo)磁體3右側(cè)插入，導(dǎo)磁體4的矩柱型體的長矩形邊與導(dǎo)磁體3矩柱 型體的長矩形邊平行，非導(dǎo)磁支架從導(dǎo)磁體3左側(cè)插入套在導(dǎo)磁體4圓柱型體上，導(dǎo)磁體4 右端面與導(dǎo)磁體3右端面同平面。磁場敏感體2為環(huán)柱型線圈，套在非導(dǎo)磁支架上，與導(dǎo)磁 體4的兩個(gè)矩柱型體相抵，磁場產(chǎn)生體2為環(huán)柱型線圈，套在非導(dǎo)磁支架上，與磁場敏感體 2相抵，導(dǎo)磁體5園柱型體在前從導(dǎo)磁體3左側(cè)插入非導(dǎo)磁支架中心圓孔，并與導(dǎo)磁體4相 抵。
[0026] 相應(yīng)智能磁力栗轉(zhuǎn)軸位置在線監(jiān)測電路板由1個(gè)正弦信號發(fā)生器、2N個(gè)信號調(diào)理 電路和智能信號處理電路組成，2N個(gè)檢測探頭中的磁場敏感體信號線分別與2N個(gè)信號調(diào) 理電路信號輸入端口相