一种大型电机轴向窜动检测装置及方法
【技术领域】
[0001]本发明属于电气设备控制领域，尤其涉及一种轧钢用大型电机轴向窜动位移的检测装置及其检测方法。
【背景技术】
[0002]热轧厂1580mm生产线设备随着使用年限的延长，其出现故障的几率也随之增加。1580mm生产线主传动电机是参与热轧轧制的关键设备，其稳定运行是保障生产的必要条件。如果主传动设备出现故障将导致严重的设备事故和大量事故时间，导致生产停滞，会造成严重的经济损失。
[0003]为了及时准确地发现和处理问题，应及时掌握设备的运行状态，因此大传动设备的劣势化的检测分析尤为重要。其温度、电流、速度等参数已在传动配套系统中做出了报警和记录，唯有传动轴的轴向窜动没有自动检测手段，而且轴向窜动对电机的影响也是非常严重的，如窜动值过大，将导致主电机的转子轴、止推盘和止推瓦的损坏，并造成极大的设备事故和经济损失。同时轴向窜动是传动设备检查系统中的一项空白。此前，点检员检测手段比较传统，一直采用两个人用两个钢板尺进行轴向窜动值的检测。其工作原理是:当传动轴窜动时，带动编码器动作，浮动尺与固定尺就会有相对运动，在运动过程中读取传动轴。但该方法存在以下缺陷:
[0004]1、检测误差大，电机轴向窜动时，用眼睛观察窜动数值，只能精确到毫米；
[0005]2、实时性不好，检测只能人为随机抽取时间段，而不能全天候监测，所以掌握的窜动值不全面、不可靠；
[0006]3、检测手段简单，程序繁琐，必须两人才能完成，且需配合良好，若一方失误，都将造成误差增大；
[0007]4、安全性差，检测窜动值时需要人靠近电机传动轴，而旋转的电机传动轴将对检查人员的安全构成极大威胁。
【发明内容】
[0008]本发明旨在提供一种可准确检测出电机轴向窜动值，实时掌握设备运行状态，为维护检修提供客观依据，避免设备事故的大型电机轴向窜动检测装置及方法。
[0009]为此，本发明所采取的解决方案是:
[0010]一种大型电机轴向窜动检测装置，其特征在于，包括位移传感器、支架、磁环、固定架、HMI (人机画面)、PLC (可编程控制器)和PDA (过程数据分析系统)主机，磁环通过固定架固定在电机传动轴上，磁环外侧设有支架，位移传感器前部检测细管中间通过螺纹连接在支架上端套管内，位移传感器细管前端穿过磁环后对正于电机传动轴轴线，位移传感器输出端通过电缆与连接在PDA主机上的PLC连接，PLC同时连接HMI。
[0011]所述位移传感器细管前端与电机传动轴轴端之间留有90-110mm的间隙。
[0012]一种如权利要求1所述大型电机轴向窜动检测装置的方法，其特征在于，具体检测方法及过程为:
[0013]1、在PLC中编与标定程序,进打零位标定,来确定电机传动轴窜动方向:如窜动值为正值，则向负荷侧窜动；如窜动值为负值，则向非负荷侧窜动。
[0014]2、电机传动轴转动过程中，带动磁环旋转；电机传动轴出现轴向窜动时,亦带动磁环作轴向运动，使磁环与位移传感器产生相对位移，位移传感器会产生电流脉冲信号，电流脉冲信号所产生的磁场与磁环所产生的磁场相交瞬间产生一个应变脉冲，应变脉冲返回到接收端所用的时间被记录下来，通过应变脉冲的返回时间和速度，计算出准确的窜动距离。
[0015]3、位移传感器将此距离数据通过电缆传送到PLC，PLC将此数据进行解码、译码、单位换算，分成以下两部分处理:
[0016]a、PLC将此数据传送给PDA主机，进行实时监测、数据备份；
[0017]b、PLC通过比较,判断窜动值是否在允许范围(>3mm或〈_3mm)内，如超出允许范围则在HMI上提示“窜动值大于3mm”予以警示。
[0018]4、当运行巡检或操作巡检人员发现报警后，通知专业点检人员进行维修处理。
[0019]本发明的有益效果为:
[0020]本发明克服了原来电机轴向窜动检测手段简单，程序繁琐，检测误差大，实时性不好及安全性差的缺陷，采取以传感器代替钢板尺，用PLC和PDA取代肉眼读数，可极大提高大电机转子轴向窜动检测精度，使检测精度由原来的I毫米提高至0.004mm，为准确掌握电机运行状态、进行劣势化分析提供了客观依据，实现了问题的提前发现和处理，从而避免电机止推盘和止推瓦的损坏，降低了设备事故和经济损失。本发明检测手段科学合理，具有实时性好，安全性高的特点。
【附图说明】
[0021]图1是大型电机轴向窜动检测装置安装结构示意图。
[0022]图中:电机1、传动轴2、细管3、磁环4、固定架5、套管6、支架7、位移传感器8、电缆 9、PLC10、PDA 主机 11、HMI12。
【具体实施方式】
[0023]下面结合幅图对本发明作进一步说明。
[0024]由图1可见，本发明大型电机轴向窜动检测装置主要是由磁环4、固定架5、支架7、位移传感器8、电缆9、PLC10、PDA主机11及HMI12所组成。磁环4为一带有磁性的圆环，支架7设置在传动轴2的外侧，支架7设有一端带有内螺纹的套管6。位移传感器8的输出端连接有带屏蔽的电缆9，检测端带有一段细管3，细管3的中间设有外螺纹，以便与套管6连接。
[0025]磁环4固定在固定架5上，固定架5则固定在电机I的传动轴2上，并随传动轴2一起运动。位移传感器8前部检测用细管3通过螺纹连接在支架7上端的套管6内，细管3前端穿过磁环4后对正在传动轴2的轴线上，并与传动轴2的轴端之间留有10mm的间隙，同时应避免细管3与磁环4的内圈接触。位移传感器8的输出端通过电缆9与连接在PLClO的控制柜上，PLClO分别连接PDA主机11及HMI12。
[0026]本发明大型电机轴向窜动检测方法的具体步骤和过程为:
[0027]1、编写标定程序:在PLClO中编写标定程序，并将数据处理成以0.0Olmm为单位的数据，然后进行零位标定，以确定传动轴2的转动方向。如窜动值为正值，则向负荷侧窜动；反之，则向非负荷侧窜动。
[0028]2、电机I传动轴2转动过程中,将带动磁环4同步旋转；当传动轴2出现轴向窜动时，亦带动磁环4作轴向运动，从而使磁环4与位移传感器8之间产生相对位移，位移传感器8产生电流脉冲信号，电流脉冲信号所产生的磁场与磁环4所产生的磁场相交瞬间产生一个应变脉冲，位移传感器8将此应变脉冲转换成PLClO可识别的电信号，通过通讯电缆9传送到PLClO内，PLClO内的标定程序对此电信号进行解码、译码后变成可读数据。同时应变脉冲返回到接收端所用的时间被记录下来，通过应变脉冲的返回时间和速度，PLClO计算出准确的距离。
[0029]3、通过网络将PLC内被解码、译码的窜动值传送到PDA主机11，PDA主机11进行实时监测,并存取检测的数值。
[0030]4、如果窜动值超出允许的误差范围，则在HMI12画面中显示红色超限报警，并通知专业点检人员进行停机处理。
[0031]例如，窜动值允许误差范围确定为:±3mm，。在PDA主机11中观察传动轴2轴向窜动的数值，轧钢过程中，第一道次下辊向操作侧窜动0.2mm ;第二道次向传动侧窜动0.8mm ；第三道次又向操作侧窜动0.3_，则传动轴2轴向窜动的数值均在允许误差范围内。
【主权项】
1.一种大型电机轴向窜动检测装置，其特征在于，包括位移传感器、支架、磁环、固定架、HM1、PLC和PDA主机，磁环通过固定架固定在电机传动轴上，磁环外侧设有支架，位移传感器前部检测细管中间通过螺纹连接在支架上端套管内，位移传感器细管前端穿过磁环后对正于电机传动轴轴线，位移传感器输出端通过电缆与连接在PDA主机上的PLC连接，PLC同时连接HMI。2.根据权利要求1所述的大型电机轴向窜动检测装置，其特征在于，所述位移传感器细管前端与电机传动轴轴端之间留有90-110mm的间隙。3.—种如权利要求1所述大型电机轴向窜动检测装置的方法，其特征在于，具体检测方法及过程为: (1)、在PLC中编与标定程序，进彳丁零位标定，来确定电机传动轴窜动方向:如窜动值为正值，则向负荷侧窜动；如窜动值为负值，则向非负荷侧窜动； (2)、电机传动轴转动过程中，带动磁环旋转；电机传动轴出现轴向窜动时，亦带动磁环作轴向运动，使磁环与位移传感器产生相对位移，位移传感器会产生电流脉冲信号，电流脉冲信号所产生的磁场与磁环所产生的磁场相交瞬间产生一个应变脉冲，应变脉冲返回到接收端所用的时间被记录下来，通过应变脉冲的返回时间和速度，计算出准确的窜动距离； (3)、位移传感器将此距离数据通过电缆传送到PLC，PLC将此数据进行解码、译码、单位换算，分成以下两部分处理: a、PLC将此数据传送给PDA主机，进行实时监测、数据备份； b、PLC通过比较,判断窜动值是否在允许范围(>3_或<-3mm)内，如超出允许范围则在HMI上提示“窜动值大于3mm”予以警示； (4)、当运行巡检或操作巡检人员发现报警后，通知专业点检人员进行维修处理。
【专利摘要】本发明提供一种大型电机轴向窜动检测装置及方法，包括位移传感器、支架、磁环、固定架、PLC和PDA主机，磁环固定在电机传动轴上，位移传感器检测细管连接在支架套管内，细管前端穿过磁环后对正于电机传动轴，位移传感器通过电缆与连接在PDA主机上的PLC连接。电机传动轴出现轴向窜动时，磁环与位移传感器产生相对位移，位移传感器的电流脉冲信号所产生的磁场与磁环所产生的磁场相交瞬间产生一个应变脉冲，当应变脉冲返回到接收端所用的时间被记录下来，通过应变脉冲的返回时间和速度，计算出准确的距离。本发明检测手段科学合理，实时性好，安全性高，可极大提高检测精度，使检测精度由原来的1毫米提高至0.004mm。
【IPC分类】G01B21/02
【公开号】CN104897094
【申请号】CN201410079044
【发明人】刘德辉, 张成斌, 赵久长, 靳龙, 奚宏淼, 黄岩, 张勇, 张弈弓, 王化冰, 毛玉峰
【申请人】鞍钢股份有限公司
【公开日】2015年9月9日
【申请日】2014年3月5日