基于三个测速线圈串联的测振装置的制作方法

技术领域

本发明属于一种旋转机械设备振动参数的测振装置，具体涉及一种基于三个测速线圈串联的测振装置。

背景技术：

目前，旋转机械设备振动参数的检测方法包括涡流测振、激光测振和测速线圈测振，前两者精度较高但只适用于单机试验阶段，由于其高成本、安装困难、密封可靠性低等因素不能应用于大型试验及工业生产中。现有的测速线圈测振均基于单个测速线圈，测量精度低、误差大，无法满足工业应用。

技术实现要素：

为解决上述技术问题，本发明提供了一种基于三个测速线圈串联的测振装置。

本发明的技术方案为：一种基于三个测速线圈串联的测振装置，包括外壳和位于

外壳内的支撑架、转子；其中，支撑架为圆柱体，在圆柱体的前端面上开有一阶梯通孔，转子设置于阶梯通孔中；在外壳内部的前端面和转子的前端面之间设置有轴承，在外壳内部的前端面和转子的前端面上围绕轴承分别设置有环式磁体和导磁体；在支撑架的内部，环绕阶梯通孔按顺时针方向依次设置有Ⅰ号测速线圈、Ⅱ号测速线圈、Ⅲ号测速线圈，三个测速线圈沿圆周均匀分布、并依次连接，其中，Ⅰ号测速线圈和Ⅲ号测速线圈的绕向相同，Ⅱ号测速线圈的绕向与Ⅰ、Ⅲ号测速线圈相反。

Ⅰ号测速线圈和Ⅲ号测速线圈的匝数相同，Ⅱ号测速线圈的匝数为Ⅰ、Ⅲ号测速线圈的 50%-90%。

Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ号测速线圈还包括线圈外壳和两根接线柱。

导磁体为中心带有圆孔的六边形，六边形的一个角被削去，形成一个短角。

本发明所提供的基于三个测速线圈串联的测振装置，可提高旋转机械设备振幅检测的测量精度，对转子运行过程中轴向多方向的振动信息均能起到很好的检测效果，并且成本低、测速线圈安装方便、不影响设备的运行及密封性，具备工业化应用的可行性。

附图说明

图 1 为本发明基于三个测速线圈串联的测振装置的剖面图。

图 2为导磁体的左视图。

图 3为测速线圈的左视放大图。

图 4为三个测速线圈在支撑架上的安装图。

图 5为本发明基于三个测速线圈串联的测振装置运行时的输出信号波形图。

其中：

1 外壳 2支撑架 3 阶梯通孔

4 转子 5轴承 6 环式磁体

7 导磁体 8 短角 9 感应线圈

10线圈外壳 11 接线柱 12 Ⅰ号测速线圈

13Ⅱ号测速线圈 14 Ⅲ号测速线圈 15 导线

16Ⅰ号测速线圈引出线 17 Ⅲ号测速线圈引出线。

具体实施方式

如图1、4 所示，一种基于三个测速线圈串联的测振装置，包括圆筒状外壳1 和位于外壳1 内的支撑架2、转子4 ；其中，支撑架2 为圆柱体，在圆柱体的前端面上，沿轴线方向开有一阶梯通孔 3，转子 4 设置于阶梯通孔 3 中，支撑架 2 的外圆周面与外壳 1 的内圆周面紧密配合。

如图 1、2 所示，在外壳 1 的前端面和转子 4 的前端面之间设置有轴承 5，在外壳 1 内部的端面上围绕轴承 5 设有环式磁体 6，在转子 4 的前端面上环绕轴承 5 设置有导磁体7，导磁体 7 为中心带有圆孔的六边形，六边形的一个角被削去，形成一个短角 8。

如图3 所示，测速线圈包括感应线圈9、密封感应线圈的抗腐蚀性胶体线圈外壳10以及引出感应线圈接线的两根接线柱 11。

如图 4 所示，在支撑架 2 的内部，环绕阶梯通孔 3 按顺时针方向依次设置有Ⅰ号测速线圈 12、Ⅱ号测速线圈 13、Ⅲ号测速线圈 14，三个测速线圈沿圆周均匀分布、并依次通过导线 15 串联连接，其中，Ⅰ号测速线圈 12 和Ⅲ号测速线圈 14 的匝数、绕向相同，Ⅱ号测速线圈 13 的绕向与Ⅰ、Ⅲ号测速线圈相反，匝数为Ⅰ、Ⅲ号测速线圈的 50%-90%。

Ⅰ号测速线圈引出线 16 与检测设备相连，Ⅲ号测速线圈引出线 17 通过支撑架 2 接地。

工作时，旋转的导磁体的六个角会引起测速线圈周围磁场的周期性变化，变化的磁场使测速线圈产生感应电压；测速线圈就是利用这种周期变化的感应电压来测量转速的；同时，因为转子振动，导磁体也会引起测速线圈周围磁场的变化，同样也会引起感应电压的变化，这种变化引起的感应电压就是与转子振动相对应的；所以，由测速线圈测得的感应电压中既包含转速信号，也包含振动信号；而Ⅱ号测速线圈绕向与另外两个测速线圈相反，匝数为其余两个测速线圈匝数的 50％ -90％，这种安装方式可以更加全面的采集转子不同方向上的振动信息。

按照上述方式安装的测速线圈输出信号波形如图 5 所示，其中，横坐标表示时间，纵坐标表示振幅，转子旋转一周的周期为“T”，每周期产生六个波峰，图中用圆圈“0”标出的峰值为受到短角影响的峰值，在进行后续的振幅计算时应把其剔除掉，或进行补偿，以免影响测振数据。

通过一定的高精度的电压信号采集设备将测速线圈的波形采集到后进行后续的算法分析，该算法内容为：

(1) 对测速线圈输出的信号数据进行 2048 点或以上的 FFT（快速傅里叶变换），得出信号的 6 倍频幅值信息 A₀ 。

(2) 对测速线圈输出的信号数据进行峰值提取（即提取每隔信号周期上波峰值），考虑到导磁体上六个角中存在一个短角的因素，在峰值提取过程中须将短角造成的矮峰剔除掉，方法可采用隔峰取值或者对矮峰补偿等方法。

(3) 对提取的峰值序列数据进行 2048 点或以上的 FFT，得出信号的 1 倍频幅值信息 A₁ 。

(4) 针对旋转机械设备支撑组件与传感器安装位置的尺寸参数推导出振幅公式

为 A=aA₁/A₀，其中 A 为所求设备转子振幅，a 为根据导磁体上的圆周角大小计算出的固定系数，A₀ 信号的 6 倍频幅值信息，A₁ 信号的 1 倍频幅值信息。

本发明所提供的基于三个测速线圈串联的测振装置，利用三个绕线匝数不同、绕向不同的测速线圈，依照顺时针的顺序进行串联连接，按照相隔 120℃的角度安装于旋转机械设备支撑架上，设备运行过程中，磁场的变化会使测速线圈输出包含转子转速及振幅信息的类正弦信号，再通过对该信号进行算法分析从而得出旋转机械设备转子的振动信息。 本发明所提供的基于三个测速线圈串联的测振装置，可提高旋转机械设备振幅检测的测量精度，对转子运行过程中轴向多方向的振动信息均能起到很好的检测效果，并且成本低、测速线圈安装方便、不影响设备的运行及密封性，具备工业化应用的可行性。