[发明专利]一种防爆电机转子应力测量装置及测量方法

说明书

技术领域

本发明涉及防爆电机测试技术领域，尤其涉及一种防爆电机转子应力测量装置及测量方法。

背景技术

防爆电机转子应力测试，对于优化设计、提高防爆电机可靠性具有十分重要的意义。由于防爆电机具有强电磁干扰、气隙小、空间狭小、转子转动等多种特性，并且需要内外电信号隔离，防爆电机转子应力测量一直是防爆电机研究领域的难题。目前，直接测量转子的应力存在很大的困难，对电机转子应力的主要采用间接测量的方法。首先测量转子温度，然后通过建立热力学模型，分析计算转子的应力。

目前，国内研究机构、学者对防爆电机转子应力测试提出了一些方法，如2010年海军工程大学的王艳武等人采用有限元的方法建立了Y100L-2型电机转子的模型，进而对电机转子的温度场和应力场分布进行了分析研究。但此方法存在适用性差、测量精度低的缺点。再如2013年上海交通大学的谭鹏程等人对电机转轴的表面残余应力的切环法和环芯法等两种测试方法进行了对比分析。但是，其方法仅适合对转轴的残余应力进行测量，无法实现对电机转子的热应力进行测量。

发明内容

本发明的目的是提供一种基于波分复用原理的光纤光栅防爆电机转子应力测量装置及测量方法，能够克服防爆电机转子应力测试难题，准确高效地实现防爆电机转子应力测量。

本发明采用下述技术方案：

一种防爆电机转子应力测量装置，包括若干组中心频率不同的光纤光栅应力传感器、设置在防爆电机转子轴内的光纤通道、光纤旋转连接器和光纤光栅应力测量系统，所述的若干组光纤光栅应力传感器分别设置在防爆电机转子上，光纤旋转连接器设置在防爆电机转子轴一端，若干组光纤光栅应力传感器的输出端连接防爆电机内部传输光纤的输入端，防爆电机内部传输光纤的输出端经过电机转子轴内的光纤通道连接光纤旋转连接器的转子端，光纤旋转连接器的定子端通过防爆电机外部传输光纤与基于波分复用原理的光纤光栅应力测量系统连接。

所述的光纤光栅应力传感器包括外层的光纤包层，光纤包层内为光纤纤芯和光纤光栅，所述光纤光栅位于中间，光纤光栅的两端均为光纤纤芯。

所述的光纤旋转连接器与防爆电机转子轴同轴安装。

所述的光纤光栅应力测量系统连接有上位机。

所述的若干组中心频率不同的光纤光栅应力传感器采用并联、串联和/或串并联方式连接。

所述的光纤通道包括设置在防爆电机转子轴内的且导通的径向孔和轴向孔。

一种防爆电机转子应力测量方法，包括以下步骤：

A：在电机转子上依次设置第一个光纤光栅应力传感器、第二个光纤光栅应力传感器、…、第n个光纤光栅应力传感器，并将n个光纤光栅应力传感器利用防爆电机内部传输光纤经过电机转子轴内设置的光纤通道连接光纤旋转连接器的的转子端，并将光纤旋转连接器的定子端通过防爆电机外部传输光纤与基于波分复用原理的光纤光栅应力测量系统连接；

B：利用光纤光栅应力测量产生的宽带光经防爆电机外部传输光纤、光纤旋转连接器和防爆电机内部传输光纤入射到各个光纤光栅应力传感器，并将每一个光纤光栅应力传感器反射的含有应力信息的反射光信号再经防爆电机内部传输光纤、光纤旋转连接器和防爆电机外部传输光纤传输至光纤光栅应力测量系统；

C：通过光纤光栅应力测量系统采集到的含有应力信息的反射光信号，计算出反射光波长变化量Δ，根据反射光波长变化量Δ与应力ε的函数关系Δ=f(ε)，计算得出各个光纤光栅应力传感器所在位置处防爆电机转子应力。

所述的光纤光栅应力传感器包括外层的光纤包层，光纤包层内为光纤纤芯和光纤光栅，所述光纤光栅位于中间，光纤光栅的两端均为光纤纤芯。

所述的光纤旋转连接器与防爆电机转子轴同轴安装。

所述的若干组中心频率不同的光纤光栅应力传感器采用并联、串联和/或串并联方式连接。