振动设备的非接触式测振系统的制作方法

本实用新型涉及振动设备的测振技术领域，更具体地说是涉及振动设备的非接触式测振系统。

背景技术：

发电厂旋转设备主要包括电机、水泵、汽轮机、燃气轮机和发电机等，这些旋转设备在运行时的振动高低，直接影响到机组正常、安全运行，稍有不慎将可能发生人身伤亡等特别重大事故。目前，发电企业对旋转设备的振动测量和监测主要通过压电加速度计直接接触式测量和电涡流测振器非接触式监测。压电加速度计是基于压电晶体的压电效应工作的，当压电晶体因振动而受力变形时，其电压会发生变化，继而转换成振动值。电涡流测振器是利用其前置器中的高频振荡电流，在探头头部的线圈中产生交变的磁场，当被测旋转设备的被测点靠近这一磁场时，探头头部线圈高频电流的幅度和相位则发生改变，从而实现对设备的振动等参数的测量。

现有的旋转设备转速在750r/min~3000r/min之间，根据国家标准两个边界转速振动幅值分别不得超过0.12mm和0.05mm。在发电厂对旋转设备的振动日常工作和监测过程中，对于静态的电机外壳、泵体的振动测量均使用压电加速度计，对于动态的转子和联轴器的振动测量则使用非接触式的电涡流测振器，为保证测量的准确度和精度，电涡流测振器必须十分靠近运行中的转子和联轴器。

但是，由于发电厂的旋转设备的周边均是高温、高压设备及管道，使用直接接触式的压电加速度计测量对作业人员带来许多安全隐患，同时压电加速度计容易受到环境和测量方向、力度的影响，因此其精度往往差强人意。虽然电涡流测振器是非接触式测量设备振动情况，也不需要工作人员手持进行测量，但其固定座安装在发电厂厂房内环境振动本身就非常大，同时电涡流测振器要求的测振距离为毫米级别，因此其安装调试复杂，维护工作量大，精度也有限。

技术实现要素：

本实用新型要解决的技术问题是提供一种精度高，维护工作量少的振动设备的非接触式测振系统。

本实用新型的技术方案为：振动设备的非接触式测振系统，包括：

振动设备；

激光多普勒测振仪，其包括激光发射器，用于将所述激光发射器发射出的激光束分成测量光束和参考光束的第一反光棱镜，用于反射所述参考光束的反射棱镜，用于将由所述振动设备散射回来的所述测量光束与经反射的所述参考光束汇合并叠加的第二反光棱镜和第三反光棱镜，用于接收叠加后的所述测量光束与参考光束的传感器，以及采集卡和控制箱，所述传感器与所述采集卡信号连接，所述控制箱与所述采集卡信号连接；

用于显示振动数据的控制台，所述控制台与所述采集卡信号连接。

所述激光发射器采用氦氖激光发射器，或者一氧化碳激光发射器，或者二氧化碳激光发射器。

所述激光多普勒测振仪数量为一台、两台或三台。

本实用新型提出的振动设备的非接触式测振系统，激光发射器发射出的测量光束通过第二光棱镜被传导到振动设备，振动设备的表面散射回来测量光束，散射回来的测量光束经第二光棱镜反射并穿过第三光棱镜到达传感器，参考光束通过反射镜反射至第三光棱镜上并与测量光束叠加，叠加后的测量光束与参考光束被传感器接收并生成振动数据，并通过控制台来显示振动数据，相比现有技术中采用接触式的测振方式，不受环境、测量方向和测量力度的影响，具有更高的精度，而且方便简单，维护工作量少。

附图说明

图1为本实用新型振动设备的非接触式测振系统的示意图。

图2为本实用新型中控制箱的结构框图。

具体实施方式

如图1，本实用新型提出的振动设备的非接触式测振系统，包括振动设备1、激光多普勒测振仪2和控制台4。振动设备1可以为电机、水泵、汽轮机、燃气轮和发电机。

激光多普勒测振仪2用于测量振动设备的振动数据（包括振动设备的位移、速度和加速度），激光多普勒测振仪包括激光发射器21，用于将激光发射器21发射出的激光束分成测量光束5和参考光束6的第一反光棱镜22，用于反射参考光束的反射棱镜23，用于将由振动设备散射回来的测量光束与经反射的参考光束汇合并叠加的第二反光棱镜24和第三反光棱镜25，以及用于接收叠加后的测量光束与参考光束的传感器26。本实施例中，激光发射器21可以采用氦氖激光发射器，或者一氧化碳激光发射器，或者二氧化碳激光发射器。激光发射器21发射出的激光束被第一反光棱镜22分成测量光束和参考光束，测量光束通过第二反光棱镜24传导到振动设备1，振动设备1的表面散射回来测量光束，散射回来的测量光束经第二反光棱镜24反射并穿过第三反光棱镜25到达传感器26。参考光束通过反射棱镜23反射至第三反光棱镜25上并与测量光束叠加，叠加后的测量光束与参考光束产生干涉信号被传感器26接收，传感器26通过干涉信号生成振动数据。激光发射器21、第一反光棱镜22、反射棱镜23、第二反光棱镜24、第三反光棱镜25和传感器26构成激光多普勒测振仪光学头29。

激光多普勒测振仪2还包括采集卡27和控制箱28，采集卡27通过数据线3与传感器26信号连接，控制箱28通过数据线3分别于采集卡27和控制台4信号连接，采集卡27用于采集激光多普勒测振仪2测得的振动数据（即记录振动数据的功能），采集卡27型号为NI9215。控制箱28用于控制何时采集振动数据（相当于开关）、分析振动数据和电源供电。采集振动数据的需求与否是通过控制箱28来控制采集卡27是否接收传感器26的振动数据来实现的，即如果有采集振动数据的需求，控制箱28来控制采集卡27接收传感器26的振动数据，采集卡27对振动数据进行记录后，将振动数据再传输到控制箱28，控制箱28对振动数据进行分析；如果无采集振动数据的需求，控制箱28来控制采集卡27不接收传感器26的振动数据。而无论传感器26的振动数据是否被采集卡27接收，激光多普勒测振仪2一直处于工作状态（即激光发射器一直处于工作状态，只是传感器26的振动数据是否被接收）。在实际应用中，采集卡2是设置在控制箱28内部的。参考图2，控制箱28包括信号选择控制板281、50mm速度板282、100mm速度板283、电源模块284和风扇285，信号选择控制板281与采集卡27和控制台4信号连接，50mm速度板、100mm速度板和电源模块分别与信号选择控制板信号连接，风扇与电源模块电连接。

控制台4用于显示振动数据和进行配置参数，经控制箱分析后的振动数据传输到控制台4并显示于控制台4的显示屏中，提供给运维人员实现远程监控，而且通过控制台还可以配置报警值。

根据多普勒效应，测量光束在振动设备上的反射光根据振动设备物体表面的瞬时速度而频移。该频移与被扫描的振动设备物体表面的速度直接成比例。

本实用新型中激光多普勒测振仪可以为一台、两台或三台，用来测量振动设备在二维或者三维方向上的振动值。

本实用新型提出的振动设备的非接触式测振系统在发电厂锅炉水泵区，可以实现对两台锅炉，二十台水泵的电机端、电机驱动端、联轴器、轴承电机侧和轴承泵侧进行振动值测量，而且测的振动值的精度和准确度高。

以上的具体实施例仅用以举例说明本实用新型的构思，本领域的普通技术人员在本实用新型的构思下可以做出多种变形和变化，这些变形和变化均包括在本实用新型的保护范围之内。