[发明专利]基于接触电势法的船用柴油机滑动轴承磨损监测装置

说明书

本发明涉及一种基于接触电势法的船用柴油机滑动轴承磨损监测装置，包括机械支撑装置、信号引出装置和信号分析处理单元，机械支撑装置包括机体连接件、曲轴连接器和联轴器；信号引出装置包括套筒、主轴、碳刷和编码器；信号分析处理单元包括接触电势引出闭合回路和曲轴转角信号处理电路；机体连接件安装在柴油机机体上，套筒与机体连接件同轴连接；曲轴连接器一端位于机体连接件内部并与曲轴连接，另一端与主轴连接；碳刷安装于主轴上，接入接触电势引出闭合回路，引出曲轴和主轴的电势；编码器安装于主轴上，作为角标信号输出装置，接入曲轴转角信号处理电路。本发明相比于热电效应法，提高了信噪比，便于提取强噪声背景下的轴承磨损故障特征。

技术领域

本发明属于柴油机设备技术领域，具体涉及一种船用柴油机轴系滑动轴承磨损监测装置。

背景技术

内燃机摩擦功耗损失中由轴承造成的大约占总摩擦损失的25％，尤其在一些高强度内燃机，这部分比例可达40％。且当该摩擦副严重磨损时，会出现一系列严重事故，影响内燃机经济性、动力性和可靠性。

柴油机滑动轴承是曲轴的位置支承和校准部件，曲轴在运动过程中受力复杂，在柴油机工作循环中呈周期性变化的交变载荷作用下，滑动轴承容易发热和磨损。滑动轴承的不均匀过度磨损又会使得轴承间隙增大，引起轴颈对滑动轴承的冲击力增大，直接影响柴油机的总体工作性能；滑动轴承的过度磨损还会造成缸套、活塞和活塞环的快速磨损，导致燃烧室燃气窜气和燃油消耗率增加，直接影响柴油机的输出功率。严重的轴承磨损甚至会导致曲轴变形、抱熔折断和曲轴箱爆炸等恶性事故的发生，不但会带来重大经济损失，更重要的是会给柴油机的安全运行埋下巨大隐患。

目前监测船用柴油机轴承磨损状态的方法主要有油液法、温度法、振动法和应变法等方法，由于柴油机内部信号激励源多、活动部件运动复杂等原因，这些方法均不能实时、准确地定位具体的故障滑动轴承。中国专利CN102840983B提出了一种船用柴油机滑动滑动轴承磨损监测装置及方法，采用曲轴适配器、弹性减震器、滑环变送器等高精密变送及采集部件侧取曲轴与轴瓦因塞贝克效应而产生的热电信号，同时对其进行细致合理的分析，能够实时精确地监测滑动轴承的磨损状态，通过将异常的热电势信号与对应的发火缸位即滑动轴承位置结合分析，可以判断出故障轴承的位置。但是在实际应用的过程中发现该专利存在以下缺点：(1)采集的热电信号是无源信号，受柴油机其他设备漏电影响较大；(2)没考虑曲轴与主轴的对中度，在长期运行的过程中联轴器和编码器易损坏。

发明内容

本发明要解决的技术问题在于针对上述现有技术存在信号干扰较大和对中度较差的问题，提供一种基于接触电势法的船用柴油机滑动轴承磨损监测装置，该装置能够实现长期准确的滑动轴承故障在线监测。

本发明为解决上述提出的技术问题所采用的技术方案为：

一种基于接触电势法的船用柴油机滑动轴承磨损监测装置，包括机械支撑装置、信号引出装置和信号分析处理单元，

所述机械支撑装置包括机体连接件、曲轴连接器和联轴器；所述信号引出装置包括套筒以及安装于所述套筒内的主轴、碳刷和编码器；所述信号分析处理单元包括接触电势引出闭合回路和曲轴转角信号处理电路；

所述机体连接件安装在柴油机机体上，所述套筒与所述机体连接件同轴固定连接；所述曲轴连接器一端位于所述机体连接件内部并与柴油机曲轴连接，曲轴连接器另一端伸入所述套筒内部通过联轴器与所述主轴连接；所述碳刷安装于所述主轴上，碳刷接入所述接触电势引出闭合回路，引出曲轴和主轴的电势；所述编码器安装于所述主轴上，作为角标信号输出装置，接入所述曲轴转角信号处理电路。

上述方案中，所述监测装置还包括辅助安装工具对中器，所述曲轴连接器通过对中器实现与所述机体连接件内部的曲轴连接。

上述方案中，所述对中器为环状结构，其内孔与曲轴连接器配合采用TI6的公差等级，外径与机体连接件配合采用TI6的公差等级；所述曲轴连接器与曲轴之间设置止口，以降低同轴度误差。