磁力泵转轴位置在线监测装置和方法
【技术领域】
[0001] 本发明属于位移测量领域。特指一种对磁力栗转轴位置在线监测的方法与装置。
【背景技术】
[0002] 磁力栗是一种无密封无泄漏栗。它由栗、永磁联轴器、驱动电机三部分组成，电动 机直接带动永磁联轴器的外转子，外转子上磁体的磁场穿过隔离套作用于内转子磁体，内 转子磁体带动栗轴驱动栗体内叶轮转动，通过安装在内外磁转子之间的静止隔离套保证其 栗内介质无泄漏。
[0003] 由于磁力栗采用封闭结构，栗内部滑动轴承依靠所输送的介质来实现自身的润滑 与冷却，介质润滑性往往较差，滑动轴承常因润滑不良而磨损严重，磨损后轴瓦与轴的径向 间隙增大，转子部件转动松动，转子中心偏离轴几何中心，滑动轴承磨损严重时，磁力栗内 磁转子与密封隔离套发生摩擦。若未及时发现，内磁转子会将隔离套磨穿，不仅造成介质泄 漏，而且可能引起火灾。为了防止此类事故的发生，需要给磁力栗轴承安装转轴位置检测装 置。现有技术在磁力栗隔离套内部设置检测探头，当磁力栗内转子由于滑动轴承磨损偏心 后，检测轮的偏心将改变检测磁场的径向分布状况，检测探头可以获取磁场径向分布的改 变信号，得到磁力栗转轴偏心的大小。现有技术存在以下不足之处：1.检测探头沿磁力栗 轴径向方向上产生的检测磁场非线性严重，对检测精度影响很大。2.磁力栗在工作过程中， 检测轮常发生轴向窜动和倾斜，降低检测精度。
【发明内容】
[0004] 本发明的目的是为了提供一种抗干扰强、精度高、可靠性好、适合磁力栗结构的磁 力栗滑动轴承转轴位置在线检测装置，同时提供一种磁力栗转轴位置在线监测方法。
[0005] 现有磁力栗转轴位置在线检测装置，磁力栗轴承转轴偏心与磁路磁阻变化呈严重 非线性关系，磁力栗轴偏心量不同时检测精度不同，同时，磁力栗轴轴向窜动和倾斜也影响 检测精度。通过对现有技术深入分析和磁力栗结构的深入探索，本发明克服了磁力栗迷宫 式封闭结构难于设计、安装传感器问题，提出了一种新型的磁力栗转轴位置在线监测装置 和方法。新型监测装置在检测轮两侧设置检测探头，沿磁力栗轴轴向方向上产生双边对称 检测磁场，同时对检测探头磁路结构进行改造，新增加的矩型导磁体磁额使得磁力栗轴偏 心量与检测探头磁路磁阻变化的非线性大大减小。该方案的有益效果是：1.降低了磁力栗 轴偏心量的大小变化对检测精度的影响。2.降低了磁力栗轴轴向窜动和倾斜对检测精度的 影响。3.提高了磁力栗转轴位置传感器的线性度、稳定性和可靠性。4.提高了磁力栗转轴 位置测量精度。
[0006] 本发明磁力栗转轴位置在线监测装置采用的技术方案是：磁力栗转轴位置在线监 测装置包括磁力栗隔离套（1)、2N个检测探头（17)、2个检测探头封盖（18)、检测轮（19)、 内磁转子（3)、内滑动轴承支架（10)、左检测探头出线管（11)、右检测探头出线管（12)和智 能磁力栗转轴位置在线监测电路板（39)。
[0007] 磁力栗隔离套上的环型嵌槽、内滑动轴承支架上的环型嵌槽的内、外径及深度等 几何尺寸相同，并与磁力栗轴同轴。
[0008] 2N个检测探头固定在磁力栗隔离套和内滑动轴承支架上。
[0009] 其中N个检测探头从右侧固定于磁力栗隔离套环型嵌槽内，并由一个环形不导磁 的检测探头封盖（18)盖在磁力栗隔离套环型嵌槽槽口，焊接连接，左检测探头出线管（11) 与隔离套环型嵌槽内出线孔相连，左检测探头出线管、N个检测探头、磁力栗隔离套，检测探 头封盖构成一体化结构。
[0010] 另外N个检测探头从左侧固定于内滑动轴承支架环型嵌槽内，并由另一个环形不 导磁的检测探头封盖（18)盖在内滑动轴承支架环型嵌槽槽口，焊接连接，右检测探头出线 管（12)与内滑动轴承支架环型嵌槽内出线孔相连，右检测探头出线管、N个检测探头、内滑 动轴承支架，检测探头封盖也构成一体化结构。
[0011] 内磁转子固定在磁力栗轴上，用导磁材料制造的环柱型检测轮（19)从右侧套装 在内磁转子上，检测轮与磁力栗轴同轴，其左端面与左检测探头封盖右端面的距离等于其 右端面与右检测探头封盖左端面的距离。
[0012] 检测探头包括导磁体1 (25)、导磁体2 (26)、导磁体3 (27)、导磁体4 (28)、磁场产生 体（29)、磁场敏感体（30)、非导磁支架（16)。
[0013] 导磁体4从导磁体3右侧插入，导磁体4的矩柱型体的长矩形边与导磁体3矩柱 型体的长矩形边平行，非导磁支架从导磁体3左侧插入套在导磁体4圆柱型体上，导磁体4 右端面与导磁体3右端面同平面。磁场敏感体从非导磁支架中心圆孔左侧插入与导磁体4 相抵，导磁体2从非导磁支架中心圆孔左侧插入并与其内凸台左端面相抵，磁场产生体从 非导磁支架左侧中心圆孔插入与导磁体2相抵，导磁体1园柱型体在前从导磁体3左侧插 入非导磁支架中心圆孔，并与磁场产生体相抵。
[0014] 2N个检测探头的圆柱型磁场产生体园心与磁力栗轴的轴心距离均相等，各检测探 头的导磁体4矩柱型体的矩形长边分别与通过该检测探头圆柱型磁场产生体园心的磁力 栗轴的径向射线平行。
[0015] N大于等于2 ;当N等于2时，检测轮同侧的两个检测探头圆柱型磁场产生体园心 对磁力栗轴的张角是90度；当N大于2时，检测轮同侧检测探头沿周向均匀分布，相邻检测 探头之间的张角相等。
[0016] 由导磁材料制造的检测轮两侧的检测探头对检测轮中心平面镜面对称分布，检测 轮内、外园半径差大于等于检测探头导磁体3矩柱型体的矩长，检测轮外圈半径等于检测 探头圆柱型磁场产生体园心与磁力栗轴轴心的距离。
[0017] 各检测探头内的磁场产生体为轴向充磁磁钢，磁场敏感体为霍尔元件，导磁体1、 磁场产生体、导磁体2、磁场敏感体、导磁体3、导磁体4和检测轮分别组成闭合磁路。
[0018] 智能磁力栗转轴位置在线监测电路板由2N个信号调理电路和智能信号处理电路 组成，2N个检测探头中的磁场敏感体信号线分别与2N个信号调理电路信号输入端口相连， 2N个信号调理电路信号输出线全部连接到智能信号处理电路2N个输入端口。
[0019] 本发明磁力栗转轴位置在线监测方法如下：
[0020] A、磁力栗轴承发生磨损时，固定在磁力栗内磁转子上的检测轮产生径向位移，各 检测探头与检测轮组成的闭合磁路的磁阻大小同时发生改变，各检测探头相应磁场敏感体 产生响应信号，智能信号处理电路板通过2N个信号调理电路接收各检测探头的磁场敏感 体的响应信号，并进行智能处理得到2N个位移量分量，每个位移量分量是在由磁力栗轴轴 心通过相应检测探头圆柱型磁场产生体园心的径向方向上的检测轮径向位移量分量。
[0021] B、为了减小磁力栗转轴轴向串动或倾斜的影响，智能磁力栗转轴位置在线监测电 路板分别将检测轮两侧相同径向方向上2个检测探头得到的检测轮位移量分量相加，得到 检测轮在各径向方向上的和位移量分量。
[0022] C、智能磁力栗转轴位置在线监测电路板将检测轮在各径向方向上的和位移量分 量进行相应的坐标变换处理和差值运算处理，得到正交的X轴和Y轴方向上的检测轮位移 量分量，并进而通过计算和标度变换，得到磁力栗转轴实际的径向位移的位移量。
[0023] 本发明将检测装置固定于磁力栗非转动体上，通过检测轮与2N个检测探头组成 磁力栗转轴位置传感器，并通过智能磁力栗转轴位置在线监测电路板来在线检测磁力栗转 轴位置状态，能及时预报与发现磁力栗内转子与磁力栗隔离套发生摩擦，避免泄漏事故的 发生。装置结构简单，监测方法准确可靠。
[0024] 上述磁力栗转轴位置在线监测装置，其检测探头也可如图16由导磁体5 (40)、导 磁体3(27)、导磁体4(28)、磁场产生体（42)、磁场敏感体（43)、非导磁支架2(41)构成；
[0025] 导磁体4从导磁体3右侧插入，导磁体4的矩柱型体的长矩形边与导磁体3矩柱 型体的长矩形边平行，非导磁支架从导磁体3左侧插入套在导磁体4圆柱型体上，导磁体4 右端面与导磁体3右端面同平面。磁场敏感体2为环柱型线圈，套在非导磁支架上，与导磁 体4的两个矩柱型体相抵，磁场产生体2为环柱型线圈，套在非导磁支架上，与磁场敏感体 2相抵，导磁体5园柱型体在前从导磁体3左侧插入非导磁支架中心圆孔，并与导磁体4相 抵。
[0026] 相应智能磁力栗转轴位置在线监测电路板由1个正弦信号发生器、2N个信号调理 电路和智能信号处理电路组成，2N个检测探头中的磁场敏感体信号线分别与2N个信号调 理电路信号输入端口相