专利名称：用涡流传感法测量转子弯曲的方法
技术领域：
本发明主要用于大型旋转机械转子测量及弯曲曲线绘制，尤其是用于发电机 组汽轮机转子弯曲度的测量及弯曲曲线绘制。
背景技术：
测量原理测量转子长度方向上各点的最大弯曲量，在以转子长度为横坐标， 各点最大弯曲量为纵坐标绘制弯曲曲线。
晃动——旋转零件外缘对轴线的径向跳动。
弯曲——轴上各断面上最大径向跳动点连线与原轴线的偏差。 最大弯曲值为最大晃动值得二分之一 。
现行测量方法转子弯曲测量多采用接触式测量方法中的机械测径。转子晃 度的测量一般应在汽缸内进行，在转子长度方向上选取测点(测点个数越多，弯 曲曲线越精确)，将转子在长度方向上等分(例如9段)，用细砂纸将测量部位 打磨光滑。在每个等分点的同一位置布置一支百分表，把百分表放置在固定的汽 缸平面上或轴瓦上级隔板套的平面上,并注意百分表杆应垂直圆周表面即通过圆 心；在对轮的断面或转子表面将圆周均匀划分，如8等分；盘动转子时，在每一 等分点上停止一次，记录百分表的读数，依次记录各点读数直到回到起始点上； 转子各部最大晃动值是直径两端(对应等分点)相对数据的最大差值，最大弯曲 值为最大晃动值得二分之一。以转子长度为横坐标，根据各断面的最大弯曲值来 绘制弯曲曲线。
这种测量方法操作复杂；需要人工读数，易产生误差；需要手工绘制弯曲曲 线；最主要的是耗时较长，效率较低。
本发明采用非接触式测量。利用涡流传感器拾取信号，经由采集卡输入计算 机，在虚拟仪器LabVIEW软件平台下，处理数据，输出转子弯曲特性及弯曲曲线。
发明内容
技术问题本发明的目的是提供一种用涡流传感法测量转子弯曲的方法，该 方法可以方便、快捷、精确的给出转子弯曲幅值、偏离基准位置的角度，同时以 图片格式存储弯曲曲线。
技术方案本发明涡流传感法测量转子弯曲的使用方法为
1. )测点的选定沿转子长度方向，选取测点，由于采集卡为8通道，如测 点多于8个，则需要进行多次测量；
2. )转子表面圆周的划分在联轴器的端面或转子表面将圆周平均划分，一 般取8 16间的偶数等分；并标定其中某一位置为起始位置；
3. )涡流传感器的架设在各测点处架设涡流传感器，要求传感器位于各测 点表面的同一位置，如水平位置， 一般采用百分表架固定；
4. )连接采集卡使用PMD1608FS型采集卡，该釆集卡采用USB2.0接口， 有8个独立A/D通道，输入电压范围为土10V,将涡流传感器经由前置放大器后 的信号接入该采集卡，进入该采集卡的数据通过USB数据线与计算机连接；
5. )参数设置进入软件界面，需要手动配置参数，以满足用户自身的需求， 参数具体设置为
51. )采集卡通道设置采集卡有8个输入通道，通道号依次为0 7，使用
几个涡流传感器就配置几个通道，通过设置起始通道和终止通道来实现，但必须
使用连续通道，即通道1 4对应的通道号为0 3、通道3 8对应的通道号为2 7;在"转子长度方向上测点的位置"输入各个测点距转子一端的距离；
52. )涡流传感器初始标准电压设置该电压用于校正涡流传感器的间隙电 压， 一般为缺省值-7V，在-7V士0.3V的范围内间隙电压有效，
53. )涡流传感器灵敏度设置涡流传感器的灵敏度与被测物体的物性有关， 用于钢材料的转子灵敏度为8V/mm，
54. )测点设置在"每周采集点数"处输入每周采集点数，即操作步骤2 中的圆周划分等分；选择每个测点处的测量周数，
6. )调节涡流传感器的初始间隙电压由于涡流传感器输出在-3V -18V内 时为其线性工作区域，综合采集卡的输入电压范围土10V,将初始间隙电压调节 至-7V左右；偏差较大时，需手动调节涡流传感器与转子的间距，以縮小偏差；
重复2 3次，直到间隙电压符合要求，
7.)转子弯曲度的测量盘动转子，使传感器位于起始位置；记录第一点 的数据；以同一方向盘动转子，在各等分处停止，依次记录直至回到起始位置， 数据采集结束；有数据无效时，退出后再重新测量；数据有效时，选择保存路径 和保存名称，
8. )多次测量如用户将转子分为多段进行测量，因各段测量过程相互独立， 分别保存各次的测量数据，
9. )输出测量结果输入"转子段数"后，输入各次的测量数据；输入完成 后输出测点的"最大弯曲量"和"弯曲角度"以及弯曲曲线，并提示将各个测点 的"最大弯曲量"和"弯曲角度"保存为excel表格；以图片jpg格式输出弯曲 曲线，数据处理流程如下
91. )对输入的各组数据进行重组将输入的数据合并为一个2维数组，数 组每行为一个测点的数据，数组最后1列为各个测点距离一端的长度。因测量时 无需按测点依次测量，支持乱序测量，因此按数组最后1列大小重新排列各行， 使各行依次对应各测点，
92. )拆分数据将上一步得到的数组最后1列与原数组分开，形成2个数 组，前一部分为测量数据数组，后一部分为长度数组，
93. )测量数据处理将测量数据数组按列数平均分为2个数组，前一个数 组为各个测点前半周的数据，后一个数组为各个测点后半周的数据，并且在2
个数组相同位置上的数据对应为圆周上角度相差180。的对面测点；将2个数组
相减，得到各个测点在圆周表面等分位置的电压差值；根据涡流传感器的灵敏度 8V/mm,用电压差值除以灵敏度得到各个测点在圆周表面等分位置的晃动值； 取各行的最大值即为各个测点的最大晃动值，而最大弯曲值为最大晃动值的二分 之一，并根据各个测点的最大晃动值的位置确定最大弯曲值相对于起始位置的角 度，
94. )弯曲曲线绘制以长度数组为横坐标，以各个测点的最大弯曲值为纵 坐标绘制弯曲曲线，至此，测量工作完成。
有益效果本发明采用非接触式测量。利用涡流传感器拾取信号，经由采 集卡输入计算机，在虚拟仪器LabVIEW软件平台下，处理数据，输出转子弯曲特 性及弯曲曲线。与目前的测量方法相比，本测量方法的优点体现在
1. 操作方便本系统以涡流传感器代替原有的百分表，作为数据采集前端， 克服了原有测量方法操作复杂的缺点。对于原本架设于转子叶片间隙之间的百分 表，不论是固定还是读数都不太方便。而采用涡流传感器，只需固定并调节好其 间隙电压；并且涡流传感器为非接触式测量，即只需调节涡流传感器前端与转子 表面的距离，操作方便。
2. 精确度高由于上述的原有测量方法操作不方便，容易引起读数的误差。 而涡流传感器，只要位于其线性工作区域，其误差基本可以忽略。
3. 运行效率高本发明的最显著的特点是节省时间，用计算机代替人工进行 计算和绘图，即数据采集完成后就可以输出弯曲幅值、角度以及弯曲曲线。该特 点尤其适用于现场直轴过程中对转子弯曲的实时监测，可以明显縮短直轴时间。
图l:本发明测试方法流程图。 图2:本发明数据处理流程图。
具体实施例方式
本发明利用涡流传感器拾取信号，经由采集卡输入计算机，在虚拟仪器
LabVIEW软件平台下，处理数据，输出转子弯曲特性及弯曲曲线。 实例
本发明已经在试验台上运行，并取得良好的效果。本试验采用TX-3型振动
模拟转子试验台，用该试验台模拟上部端盖已揭开、仍然放置在气缸中的转子。 以下具体介绍试验步骤
1. 选择测点。在转子的长度方向上选取6个测点。但是由于该转子过细(直径 约为8mm)，影响传感器的测量，引起较大的偶然误差。决定在测点处加装 圆盘(直径约为10cm，足以达到涡流传感器的测量要求)，以圆盘表面作为 转子表面。作为演示，本试验将6个测点分为2次测量，第l次测量l、 2、 3点，第2次测量4、 5、 6点。当然，本发明支持乱序测量方式，即未必需 要依次测量，只需正确输入操作6中测点的位置。用细砂纸将圆盘表面打磨 光滑。
2. 划分转子表面圆周。在转子一端将圆周表面分成8等分，并确定其中一个为
起始位置。
3. 架设祸流传感器。要求传感器位于转子的同一位置，试验中传感器均位于水 平位置。由于条件允许，试验中通过支架固定；但在现场一般采用百分表架 固定。
4. 连接采集卡。依次将涡流传感器的输出信号线接入采集卡的1 6通道，注意 不要将信号线与接地线接反。采集卡的输出端通过USB接口的数据线接入计 算机。
5. 设置参数。进入软件界面，单击菜单中的"参数设置"进入设置界面，分别 对通道、涡流传感器灵敏度以及测点进行设置。
6. 通道设置。第1段使用了采集卡的前3个通道，故在"起始通道号"一栏中 输入"0"，在"终止通道号" 一栏输入"2"。在"转子长度方向上测点的位 置" 一项中输入测点1 3距转子左端的距离，分别为l、 2、 3 (单位长度， 不影响结果)。
7. 涡流传感器初始标准电压设置。 一般为缺省值-7V。
8. 设置涡流传感器灵敏度。被测物体(本试验中的圆盘以及现场的汽轮机转子) 均为钢材料，其对应的灵敏度为8V/mm。
9. 测点设置。在"每周釆集点数" 一栏中输入"8"(依据操作2);在"测量周 数"输入"2"，即测量2周再进行平均以减小误差。
10. 调节涡流传感器的初始间隙电压。在菜单中选中"测量间隙电压"，单击"测 量"按钮，右侧"间隙电压" 一栏中显示实时电压。电压值不符合要求时， 前端红灯亮起；电压符合则绿灯亮起。电压值不符合要求时，通过调节涡流 传感器上的旋转螺栓，改变涡流传感器与被测物体的初始间距，点击"测量" 得到实时间隙电压，反复几次，将初始间隙电压调整为-7V士0.3V的范围内。
11. 测量转子弯曲。在菜单中选择"测量转子弯曲"进入测量界面；将转子的"初 始位置"调整到涡流传感器的位置，盘动转子，使传感器位于起始位置；点 击"测量"记录第一点的数据；以同一方向盘动转子，在各等分处停止，单 击"测量"按钮，依次记录直至回到起始位置(需要记录，共测量17点，用 以判断数据的重复性)，数据采集结束；界面右侧的"误差判断"和"超限判 断"中，以信号灯显示，红灯为数据无效，绿灯为数据有效，并弹出提示对 话框；有数据无效时，点击"确定"按钮，退出界面；数据有效时点击"确
定"按钮保存数据，此时弹出对话框选择保存路径和保存名称(后缀名 为.xls)，保存完毕自动退出界面。
12. 多次测量。本次试验将转子分为2段，操作12完成测量第1段，重复操作3 操作12，完成测量第2段。在操作6中，第2段使用了采集卡的3个通道， 在"起始通道号" 一栏中输入"3"，在"终止通道号" 一栏输入"5"。在"转 子长度方向上测点的位置"一项中输入测点4 6距转子左端的距离，分别为 4、 5、 6 (单位长度，不影响结果)。
13. 输出测量结果。点击菜单中的"测量结果"。在界面的提示处输入"转子段数" ——2后，弹出对话框提示输入2次的测量数据；输入完成后输出测点的"最 大弯曲量"和"弯曲角度"以及弯曲曲线，并提示将各个测点的"最大弯曲 量"和"弯曲角度"以报表形式(后缀名为xls)保存；以图片(后缀名为jpg) 格式输出弯曲曲线，中显示测量结果。点击"完成测量"结束。
至此，测量工作完成。
权利要求
1.一种用涡流传感法测量转子弯曲的方法，其特征在于该方法包括以下步骤1.)测点的选定沿转子长度方向，选取测点，由于采集卡为8通道，如测点多于8个，则需要进行多次测量；2.)转子表面圆周的划分在联轴器的端面或转子表面将圆周平均划分，一般取8～16间的偶数等分；并标定其中某一位置为起始位置；3.)涡流传感器的架设在各测点处架设涡流传感器，要求传感器位于各测点表面的同一位置，如水平位置，一般采用百分表架固定；4.)连接采集卡使用PMD1608FS型采集卡，该采集卡采用USB2.0接口，有8个独立A/D通道，输入电压范围为±10V，将涡流传感器经由前置放大器后的信号接入该采集卡，进入该采集卡的数据通过USB数据线与计算机连接；5.)参数设置进入软件界面，需要手动配置参数，以满足用户自身的需求，参数具体设置为51.)采集卡通道设置采集卡有8个输入通道，通道号依次为0～7，使用几个涡流传感器就配置几个通道，通过设置起始通道和终止通道来实现，但必须使用连续通道，即通道1～4对应的通道号为0～3、通道3～8对应的通道号为2～7在“转子长度方向上测点的位置”输入各个测点距转子一端的距离；52.)涡流传感器初始标准电压设置该电压用于校正涡流传感器的间隙电压，一般为缺省值-7V，在-7V±0.3V的范围内间隙电压有效，53.)涡流传感器灵敏度设置涡流传感器的灵敏度与被测物体的物性有关，用于钢材料的转子灵敏度为8V/mm，54.)测点设置在“每周采集点数”处输入每周采集点数，即操作步骤2中的圆周划分等分；选择每个测点处的测量周数，6.)调节涡流传感器的初始间隙电压由于涡流传感器输出在-3V～-18V内时为其线性工作区域，综合采集卡的输入电压范围±10V，将初始间隙电压调节至-7V左右；偏差较大时，需手动调节涡流传感器与转子的间距，以缩小偏差；重复2～3次，直到间隙电压符合要求，7.)转子弯曲度的测量盘动转子，使传感器位于起始位置；记录第一点的数据；以同一方向盘动转子，在各等分处停止，依次记录直至回到起始位置，数据采集结束；有数据无效时，退出后再重新测量；数据有效时，选择保存路径和保存名称，8.)多次测量如用户将转子分为多段进行测量，因各段测量过程相互独立，分别保存各次的测量数据，9.)输出测量结果输入“转子段数”后，输入各次的测量数据；输入完成后输出测点的“最大弯曲量”和“弯曲角度”以及弯曲曲线，并提示将各个测点的“最大弯曲量”和“弯曲角度”保存为excel表格；以图片jpg格式输出弯曲曲线，数据处理流程如下91.)对输入的各组数据进行重组将输入的数据合并为一个2维数组，数组每行为一个测点的数据，数组最后1列为各个测点距离一端的长度。因测量时无需按测点依次测量，支持乱序测量，因此按数组最后1列大小重新排列各行，使各行依次对应各测点，92.)拆分数据将上一步得到的数组最后1列与原数组分开，形成2个数组，前一部分为测量数据数组，后一部分为长度数组，93.)测量数据处理将测量数据数组按列数平均分为2个数组，前一个数组为各个测点前半周的数据，后一个数组为各个测点后半周的数据，并且在2个数组相同位置上的数据对应为圆周上角度相差180°的对面测点；将2个数组相减，得到各个测点在圆周表面等分位置的电压差值；根据涡流传感器的灵敏度8V/mm，用电压差值除以灵敏度得到各个测点在圆周表面等分位置的晃动值；取各行的最大值即为各个测点的最大晃动值，而最大弯曲值为最大晃动值的二分之一，并根据各个测点的最大晃动值的位置确定最大弯曲值相对于起始位置的角度，94.)弯曲曲线绘制以长度数组为横坐标，以各个测点的最大弯曲值为纵坐标绘制弯曲曲线，至此，测量工作完成。
全文摘要
用涡流传感法测量转子弯曲的方法是一种采用非接触式测量，主要用于大型旋转机械转子测量及弯曲曲线绘制。利用涡流传感器拾取信号，经由采集卡输入计算机，在虚拟仪器LabVIEW软件平台下，处理数据，输出转子弯曲特性及弯曲曲线。与目前的测量方法相比，本测量方法的优点体现在操作方便本系统以涡流传感器代替原有的百分表，作为数据采集前端，克服了原有测量方法操作复杂的缺点。对于原本架设于转子叶片间隙之间的百分表，不论是固定还是读数都不太方便。而采用涡流传感器，只需固定并调节好其间隙电压；并且涡流传感器为非接触式测量，即只需调节涡流传感器前端与转子表面的距离，操作方便。
文档编号G01B7/31GK101113885SQ200710025160
公开日2008年1月30日 申请日期2007年7月13日 优先权日2007年7月13日
发明者磊 张, 杨为民, 杨建刚 申请人:东南大学