[发明专利]一种水润滑轴承水膜厚度监测系统及方法

说明书

本发明公开了一种水润滑轴承水膜厚度监测系统，包括水膜厚度控制单元、金属摩擦副，水膜及轴承瓦块；水膜厚度控制单元能够测量金属摩擦副至轴承瓦块之间由于相对运动产生的水膜的厚度，实时检测由于安装状态变化、轴承磨损、振动状态变化等原因导致的间距变化，并根据该变化，控制自身电涡流位移传感器位置变化，使电涡流位移传感器探测面与被测金属摩擦副之间距离处于电涡流位移传感器的线性中点，保证水膜厚度测量数据的准确性及可靠性；还公开了监测方法。

技术领域

本发明属于轴承状态监控领域，具体涉及一种水润滑轴承水膜厚度的检测监控系统，以及其检测监控方法。

背景技术

水润滑轴承具有结构简单、环境友好等诸多优点，在船舶、水泵、水轮机等领域得到广泛推广。其工作原理是利用流体动力润滑机理在转动部件和轴瓦之间形成水膜，由于水膜的存在，一方面起到传递负荷作用，另一方面使摩擦面之间不发生直接接触摩擦。这种水膜的存在和最小水膜厚度的保持是轴承安全运行的关键。因此，对水润滑轴承工作过程中水膜厚度的测量和实时监测显得尤为重要。

目前水膜厚度测量常用方法是电涡流法，它的基本原理是当一通高频正弦交变电流的扁平线圈置于金属导体附近时产生交变磁场，由于交变磁场的反作用，使产生磁场的通电线圈的有效阻抗发生变化。控制被测件金属导体材质均匀和各向同性，当金属导体的电导率、磁导率、尺寸因子、传感器线圈的励磁电流强度、角频率等五个参数恒定不变时，线圈特征阻抗就成为了传感器探头与金属导体表面距离的单值函数，在一定范围内呈线性关系。利用该特性，通过电子线路将线圈阻抗的变化转化为电压的变化，即可实现传感器探头与被测导体相对位移量的测量。该测量相较于其他方法不受水膜介质限制，适用各种水质，且结构相对简单，测量精度高、灵敏度高，运用较为广泛。

由于电涡流位移传感器（以下传感器皆指电涡流位移传感器）线性范围有限，通常要求传感器探头与被测旋转体金属件表面间隙距离保持在传感器的线性中点。但在实际使用过程中发现，往往轴瓦和被测旋转体之间安装时状态与工作时状态由于受力状态变化，传感器探头与被测旋转体金属件表面间隙距离变化中点往往不在传感器的线性中点，这就导致传感器探头与被测旋转体金属件表面间隙距离可能超出传感器的线性范围，使得测量结果失真甚至测量不到结果。

根据测量结果通过人工手动调节传感器位置对于复杂的装配体来说需要耗费大量人工成本且需反复调整，而且无法准确使传感器探头与被测旋转体金属件表面间隙距离变化中点正好处于传感器的线性中点。而且随着轴承运转时间加长，轴承磨损会使得传感器探头与被测旋转体金属件表面间隙距离发生变化，使得测量结果出现失真或失效可能。

发明内容

为了解决现有技术中的上述问题，本发明提出一种水润滑轴承水膜厚度监测系统。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种水润滑轴承水膜厚度监测系统，包括用于测量金属摩擦副与轴承瓦块之间因相对运动而产生的水膜厚度的水膜厚度控制单元；

所述的水膜厚度控制单元包括

电涡流位移传感器，用于测量水膜的厚度，其包括探测面、螺纹部分和安装平面；

传感器位置调整模块，实现对电涡流位移传感器的供电，并将反馈回来的电压信号信息传递给控制系统，其包括伺服电机、伺服电机控制器和传动组件；

传感器前置器，分别连接电涡流位移传感器和控制系统；

控制系统，根据得到的反馈信息进行计算，判断是否需要调整传感器位置，若需要调整传感器位置，计算出电涡流位移传感器所需调整的距离及方向，并将所述调整转化为控制信号，传递给传感器位置调整模块；