【摘要】：隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展和能源行業(yè)逐漸嚴(yán)峻的形勢(shì),小型高速高效汽輪機(jī)在能源動(dòng)力行業(yè)的應(yīng)用越來越廣泛。為了保證機(jī)組在使用現(xiàn)場(chǎng)安全穩(wěn)定地運(yùn)行,主軸作為汽輪機(jī)設(shè)備的關(guān)鍵部件,在制造廠出廠前對(duì)其進(jìn)行振動(dòng)狀態(tài)檢測(cè)成為設(shè)備出廠的前提條件。本論文根據(jù)制造廠振動(dòng)檢測(cè)的要求和特點(diǎn),針對(duì)被檢測(cè)主軸運(yùn)行的高速特性,研究基于電渦流傳感器的非接觸式、適用于制造廠內(nèi)部的振動(dòng)檢測(cè)技術(shù),研究可以保證后期主軸振動(dòng)檢測(cè)的準(zhǔn)則,并基于LabVIEW軟件開發(fā)設(shè)計(jì)一套數(shù)字化高速汽輪機(jī)主軸振動(dòng)檢測(cè)測(cè)試系統(tǒng),實(shí)現(xiàn)對(duì)小型高速汽輪機(jī)主軸軸頸跳動(dòng)的出廠前高精度測(cè)量。本文通過對(duì)引起主軸振動(dòng)因素的分析,以及研究制造廠內(nèi)主軸振動(dòng)幅度對(duì)汽輪機(jī)現(xiàn)場(chǎng)運(yùn)行振動(dòng)的影響,提出制造廠內(nèi)主軸跳動(dòng)檢測(cè)對(duì)后期主軸平穩(wěn)運(yùn)行以及振動(dòng)檢測(cè)真實(shí)性的保證準(zhǔn)則。通過研究電渦流傳感器的工作方式和原理,建立等效電磁場(chǎng)數(shù)學(xué)模型,推導(dǎo)檢測(cè)物理參數(shù)項(xiàng)與電渦流傳感器輸出特性的關(guān)系,選擇采用電渦流傳感器解決被測(cè)主軸高速運(yùn)轉(zhuǎn)帶來的非接觸測(cè)量問題。基于LabVIEW程序軟件對(duì)整個(gè)測(cè)試系統(tǒng)進(jìn)行設(shè)計(jì),建立原理結(jié)構(gòu)圖和數(shù)據(jù)處理流程圖,建立功能程序框圖,并根據(jù)系統(tǒng)各模塊的功能設(shè)計(jì)檢測(cè)主函數(shù),選配了相關(guān)檢測(cè)系統(tǒng)硬件設(shè)施。通過制造廠內(nèi)部檢測(cè)試驗(yàn)驗(yàn)證,對(duì)試驗(yàn)過程和試驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行分析,驗(yàn)證了所研制的檢測(cè)系統(tǒng)所具有的各項(xiàng)相應(yīng)功能。通過整機(jī)試車時(shí)跟蹤測(cè)量,驗(yàn)證該檢測(cè)系統(tǒng)對(duì)后期振動(dòng)檢測(cè)的必要性和有效性。根據(jù)推廣使用過程中積攢的檢測(cè)數(shù)據(jù),更進(jìn)一步的證實(shí)了所設(shè)計(jì)系統(tǒng)的真實(shí)性和準(zhǔn)確性,對(duì)檢測(cè)系統(tǒng)運(yùn)行中出現(xiàn)的主軸軸頸振動(dòng)超出出廠要求的問題采用具體剖析的方法予以分析并制定出解決方法,對(duì)后期可能出現(xiàn)的相關(guān)類似問題編制出解決方案。本文的創(chuàng)新點(diǎn):1、研究了采用電渦流傳感器時(shí)高速主軸軸頸振動(dòng)非接觸式檢測(cè)的等效數(shù)學(xué)模型,獲得了距離變化與電渦流傳感器內(nèi)部功能參數(shù)變化之間的關(guān)系,為實(shí)施非接觸式主軸振動(dòng)檢測(cè)奠定了基礎(chǔ)。2、采用增加圓周采樣點(diǎn)數(shù)、雙監(jiān)測(cè)點(diǎn)互補(bǔ)和真空試驗(yàn)倉的測(cè)試方案,降低了高速運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)主軸轉(zhuǎn)速不穩(wěn)定性、氣流擾動(dòng)對(duì)檢測(cè)數(shù)據(jù)精度的影響,滿足高速檢測(cè)要求。3、采用LabVIEW軟件,設(shè)計(jì)了數(shù)字化檢測(cè)測(cè)試系統(tǒng),通過采集汽輪機(jī)轉(zhuǎn)子振動(dòng)數(shù)據(jù)并將振動(dòng)數(shù)據(jù)予以計(jì)算分析,從運(yùn)算過程中減少了數(shù)據(jù)采集誤差并通過三坐標(biāo)檢測(cè)儀對(duì)校驗(yàn)主軸數(shù)據(jù)進(jìn)行對(duì)比,保證了檢測(cè)精度,驗(yàn)證了檢測(cè)系統(tǒng)的正確性。
【學(xué)位授予單位】：山東大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號(hào)】：TK266
【圖文】：

傳統(tǒng)的接觸式探針測(cè)量，用夾具支撐使被測(cè)工件繞基準(zhǔn)軸線旋轉(zhuǎn)一周，讀出逡逑指示器最大偏差值即可。操作簡單，使用經(jīng)濟(jì)，但是精度較差，易造成探針和工逡逑件表面的磨損。如（圖３－１）所示，這種測(cè)量能夠客觀地反映主軸外表面機(jī)械加逡逑工輪廓的位移變化，但鑒于測(cè)量精度受多種因素影響，通常用于對(duì)于檢測(cè)數(shù)值要逡逑求精度不高的測(cè)量。逡逑圖３－１接觸式探針檢測(cè)圖逡逑磁電式位移傳感器也是采用直接接觸工件的檢測(cè)方法，如（圖３－２）所示，逡逑傳感器探頭將被測(cè)轉(zhuǎn)軸徑向跳動(dòng)位移量通過接觸點(diǎn)傳遞到固定支架上的磁電式逡逑位移傳感器，而磁電式位移傳感器利用電磁感應(yīng)原理，將探頭傳遞過來的位移變逡逑化輸入變換成電磁感應(yīng)電壓輸出。代表產(chǎn)品是美國本特利公司的早期轉(zhuǎn)軸絕對(duì)振逡逑動(dòng)檢測(cè)裝置。這種測(cè)量作為直接接觸式，同樣存在著接觸點(diǎn)的磨損問題，雖然可逡逑以通過對(duì)接觸點(diǎn)進(jìn)行潤滑來改善，但是相應(yīng)的潤滑程度就直接影響著測(cè)量值。逡逑１２逡逑

以上兩種測(cè)量方式都屬于直接接觸式測(cè)量，都存在著接觸點(diǎn)的磨損問題，而逡逑非接觸式測(cè)量系統(tǒng)則可避免該問題。渦流傳感器作為一種線性化的非接觸測(cè)量工逡逑具，如（圖３－３）所示，利用探頭頭部的交變磁場(chǎng)在被測(cè)轉(zhuǎn)軸表面產(chǎn)生感應(yīng)電流，逡逑而這個(gè)電渦流場(chǎng)也相應(yīng)的產(chǎn)生一個(gè)與探頭頭部線圈方向相反的交變磁場(chǎng)。其利用逡逑的是電磁感應(yīng)原理，避免了探測(cè)儀器與被測(cè)工件的直接接觸，就避免了接觸式測(cè)逡逑量工具的接觸磨損弊端。代表產(chǎn)品是德國飛利浦公司ＲＭＳ７００系列檢測(cè)裝置。處逡逑于高速運(yùn)轉(zhuǎn)的主軸，更趨向于選擇非接觸式的監(jiān)測(cè)方式，在出廠前應(yīng)選用類似檢逡逑測(cè)方式予以確認(rèn)。逡逑￣，逡逑１邋１邋＾逡逑＾邋＠邋＠邐＾＾＾逡逑１邐轉(zhuǎn)軸邐１逡逑圖３－３電渦流傳感器檢測(cè)圖逡逑電渦流傳感器由前置器、延伸電纜、探頭線圈以及被測(cè)物體構(gòu)成［３４］，如（圖逡逑３－４）所示。前置器中由電阻、電感、電容等元件組成的振蕩電路能夠產(chǎn)生高頻逡逑率振蕩電流，而通過延伸電纜流入探頭頭部的線圈，在探頭線圈中產(chǎn)生交變的逡逑磁場(chǎng)Ｈｌ［３５］。如果被測(cè)物體未在探頭線圈產(chǎn)生的交變磁場(chǎng)有效范圍內(nèi)，則磁場(chǎng)能逡逑１３逡逑

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：2718615