[发明专利]滑动轴承油膜刚度、油膜厚度监测装置

说明书

技术领域

本发明涉及测量技术领域，特别是一种用于火力发电厂、核电站等滑动轴承转动机械的滑动轴承油膜刚度、油膜厚度监测装置。

背景技术

自从二十世纪80年代初，在我国开始推广机械设备状态检修技术。为实现设备的状态检修，必须先监测设备状态并诊断设备的故障原因，在发电厂的汽轮发电机组大都安装有状态监测诊断系统，简称TDM系统。然而目前的TDM系统中都没有应用油膜刚度、油膜厚度监测技术，但是机组在运行状态下，正是油膜力支撑转子径向载荷从而保证转子的正常运行，所以说油膜刚度、油膜厚度状态参数对振动特征有重大影响。由于油膜刚度、油膜厚度重要参数的缺失，现有技术的多种故障诊断方法及其装置只能给出多种故障原因的可能性，即故障隶属度，不能客观的诊断机组振动的故障原因，不能从根本上对生产单位起到指导作用。

发明内容

本发明所依据的科学原理是，根据文献[叶荣学、孙伟等：油膜刚度变化对转子振动特性的影响 汽轮机技术2006.3]的推导，轴振幅值与油膜刚度之间关系表达式如下：

振幅：A=meω2kα(1-λ2)2+(2ζλ)2---(1)]]>

油膜刚度影响系数：

油膜刚度：

式中各种符号物理意义：

m-转子质量，e-偏心，ω-角速度，k-轴颈横向变形刚度，λ-速度比，ζ-阻尼系数比c-阻尼系数，-临界阻尼系数，k_y-油膜刚度，δ_y-油膜厚度，β-轴瓦几何尺寸修改系数。

由公式(1)可见，轴振幅A与离心力eω²成正比，与轴刚度K，油膜刚度影响系数α成反比，同时又与阻尼系数呈反比关系，对于已经运行机组而言，其质量m及角速度ω是常数，其可能变数是偏心e，在运行中叶片脱落，围带脱落，均引起偏心e增加，振幅增加，即通常所说的质量不平衡。由公式(1)可见，振幅A与轴刚度K及油膜刚度影响系数α成反比，在通常情况下，轴刚度K不变，而油膜刚度影响系数α的变化主要决定于油膜刚度k_y的变化。

根据以上所述可知，在运行中设备发生异常时多数情况下都会引起油膜刚度变化，从而引起振幅变化。如果我们能实时掌握油膜刚度的变化，那么故障原因也就很容易找准，由此可见实时监测油膜刚度是非常重要的。

本发明的目的是，提供一种能够直观显示、准确诊断滑动轴承转动机械振动故障原因，并能够给出消除油膜涡动基本办法的滑动轴承油膜刚度、油膜厚度监测装置。

本发明的目的是由以下技术方案来实现的：根据所处理信号，特别是振动信号在滑动轴承转动机械通过临界点的瞬时性，对每通道传感器信号都要进行快速傅立叶分析，每个通道每个周期采样点数最少512点；实时显示每个通道的波形、频谱、棒图，事故追忆功能等；要求装置具有较高的采样精度和采样率、较快的计算速度、较好的图形处理与显示功能、较大的存储空间。

一种滑动轴承油膜刚度、油膜厚度监测装置，其特征是：它包括ARM微处理器分别与信号处理电路、FPGA门阵列、LCD液晶显示、SD存储单元、操作键盘、RJ45网络端口、通讯端口、闪存FLASH和内存RAM相连接，八通道电涡流传感器与信号处理电路相连接，信号处理电路与信号采集电路相连接，信号采集电路与FPGA门阵列相连接。