[发明专利]基于静电传感器阵列的旋转体径向漂移的检测方法及装置

说明书

技术领域

本发明属于旋转机械径向振动检测技术范围，特别涉及一种基于静电传感器阵列的旋转体径向漂移的检测方法及装置。

背景技术

旋转机械是电力、能源、化工、航空和船舶等领域的核心设备，如汽轮机、发电机、鼓风机、压缩机等，其运行状况直接影响到整个机组的工作性能，是安全、高效生产的决定性元素。然而，在旋转机械的设计、制造、装配过程中可能存在各种各样的误差，在其运行过程中由于承载、受热、摩擦等物理、化学作用，往往造成转子不平衡、转子不对中、转轴弯曲、部件松动等状况。机械振动含有丰富的设备运行状态信息，为及时掌握设备运行故障的早期征兆，探索并发展精确、快速、经济、可靠的机械设备振动的测量方法具有十分重要的意义。对于10Hz以下的低频振动旋转机械，以位移作为评定机械振动的物理量，可以直观地反映转子的运动情况。目前应用最为广泛的是电涡流传感器，其结构简单、频率响应宽、测量线性范围大，但是对环境要求苛刻，特别是对磁干扰敏感，且对非金属材料或合金材料不能实现测量。激光位移传感器由于系统复杂、价格昂贵，限制了其大范围应用。本发明提出的一种基于静电传感器阵列的旋转体径向漂移自动检测方法，是利用旋转体在运转过程中与空气等介质发生相对运动，从而产生电荷转移，导致旋转体的表面积累静电荷，并在其附近的静电电极上产生感应电荷。通过静电传感器采集到的静电信号，其静电强度与电极到旋转体表面的距离存在映射关系。因此，静电信号经过信号调理、处理后，分析每组信号的静电强度及其变化规律，最终判断旋转体偏移的方向及位置。此方法属于非接触式测量，避免了机械磨损，结构简单、价格低廉、灵敏度高、运维方便，而且适用于恶劣的工业环境条件。

发明内容

本发明的目的是提供一种基于静电传感器阵列的旋转体径向漂移的检测方法及装置。

一种基于静电传感器阵列的旋转体径向漂移的检测装置，其特征在于，所述基于静电传感器阵列的旋转体径向漂移的检测装置的组成：静电传感器a均匀分布在被测旋转体c边缘外围且距离转轴轴心O等距离处，组成静电传感器阵列；每个静电传感器a表面涂覆电极绝缘材料b，由电极绝缘材料b与金属屏蔽壳d绝缘；每个静电传感器a的输出直接与信号调理单元的输入连接，信号调理单元通过信号屏蔽线与信号处理单元连接。

所述静电传感器阵列的静电电极个数及组数根据被测旋转体大小差异、检测精度高低相应地调整。

所述每组静电传感器的静电电极个数为4个、6个或8个；4个静电电极就能够满足多种应用场合；静电传感器阵列的组数由旋转体轴向长度决定。

所述静电传感器的静电电极由细条状的铜片制成，电极绝缘材料为聚氯乙烯、环氧树脂或聚酰胺。

所述静电传感器的静电电极尺寸，在转轴截面转动方向，电极宽度取决于被测旋转体的尺寸和所采用的静电电极个数，取值为1-5mm；在转轴的轴向，电极长度为10-20mm。

所述旋转体为金属材料时，其表面可以贴敷单片、多片或连续的易摩擦带电的绝缘材料，其中易摩擦带电的绝缘材料为聚氯乙烯、尼龙或聚四氟乙烯，以提高低速工况下静电信号的强度。

所述金属屏蔽壳由不锈钢或铜制成，将全部电极屏蔽，防止外界因素对静电传感器阵列的干扰。

一种基于静电传感器阵列的旋转体径向漂移的检测方法，其特征在于，旋转体运转过程中，每个静电传感器由于静电感应产生静电信号，该静电信号通过信号调理单元进行放大、滤波后，经信号处理单元计算得到静电强度；由于电极到旋转体表面的距离越近，静电强度越大，反之亦然，所以通过计算每个电极的静电强度的相对偏差，以反映旋转体的径向漂移情况；静电强度的计算模型采用静电信号的均方根RMS值来表示，

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