[发明专利]一种用于旋转机械的转速与键相一体化检测系统

说明书

本发明属于旋转机械的配套检测设备领域，并公开了一种用于旋转机械的转速与键相一体化检测系统，其包括齿轮部件、齿高测量探头和信号处理单元，其中该齿轮部件中包含其齿高不同于其余正常齿的相位齿，为了补偿相位齿造成的不平衡量还具备补偿齿或平衡孔等；该齿高测量探头用于实时获取其自身与所述齿轮部件的齿外侧端面之间的间隙变化信号；该信号处理单元用于接收来自齿高测量探头的信号，并基于任意相邻的两个脉冲信号所经过的时间及弧度信息计算得出实时转速，同时识别和定位出相位齿的周向位置。本发明与现有方案相比可显著提高转速和相位检测系统的紧凑性。

技术领域

本发明属于旋转机械的配套检测设备领域，更具体地，涉及一种用于 旋转机械的转速与键相一体化检测系统。

背景技术

转速信号和相位信号对于旋转机械故障诊断、状态监测和动平衡处理 而言非常重要，譬如随着航空发动机等相关技术的迅猛发展，所配套的旋 转机械的结构设计越来越紧凑，对探头系统的要求也相应越来越高，采用 一个探头集成测量多个信号成为未来的发展方向之一。

具体而言，转速是表征旋转机械健康状况、进行故障诊断、制定必要 维修策略的重要参数之一，转速的实时、准确测量对保证旋转机械的正常 运行具有重要的现实意义。现有技术中转速测量方法可分为接触式和非接 触式两大类，如离心式、定时式、磁感应式、电动时、频闪式、点子计数 式等。其中离心式和定时式统称为机械式，属于接触式测量；磁感应式和 电动式统称为磁电式，磁感应式属于非接触式测量，磁感应式一般采用霍 尔探头和磁阻式探头测量转速；电子计数式有接触式和非接触式两种，这 两种型式都是使用光电式测量转速。另一方面，在故障诊断中，用相位信 号作为各自独立信号的一个共同参考点，将它们联系起来，建立相互间的 特定关系，就能给故障分析和诊断提供更多的重要信息。现有技术中通常 是在透平机械中测量相位信号，也即在转子两端的水平和垂直方向上分别 安装电涡流探头，它们的位置互成90度。这样，就可以根据机械由不同原 因引起的故障激励，从不同探头拾取的信号及相互相位关系，把故障原因 更为准确地识别出来。

然而，进一步的研究表明，上述现有方案至少存在以下的技术问题： 首先，双探头会占用更大的空间位置，对于旋转机械内部紧凑的空间不利； 其次，在变转速下相位信息处理相对较繁琐，难以得到实时的跟随转速的 相位信号。此外，现有的相位测量方法只能针对仅具有单个凹键或凸键的 转子，无法满足对齿轮部件转速、相位同时测量的要求。相应地，本领域 亟需做出进一步的改进，以便更好地符合现代化制造生产中对旋转机械的更高需求。

发明内容

针对现有技术的以上不足之处和改进需求，本发明提供了一种用于旋 转机械的转速与键相一体化检测系统，其中通过对整个检测过程的配套装 置的构造组成及处理方式等进行针对性改进设计，相应与现有方案相比可 显著提高检测结果的准确性，并且整个检测过程中仅用一个测量探头即可 同时获得反映转速和相位信号的检测结果，同时具备精度和效率更高、结 构紧凑、便于操控、适用性广等特点，因而适用于各类旋转机械的转速及 相位一体化检测应用场合。

为实现上述目的，按照本发明的一个方面，提供了一种用于旋转机械 的转速与键相一体化检测系统，其特征在于，该一体化检测系统包括齿轮 部件、齿高测量探头和信号处理单元，其中：

该齿轮部件与作为测试对象的旋转元件同心固定在一起，并以同样的 速度执行旋转；该齿轮部件具备多个齿，其中一个齿即相位齿的齿高不同 于其它齿的齿高，由此用于相位测量；此外，该齿轮部件上还设置有不平 衡补偿结构，该不平衡补偿结构用于对上述齿高的差异性而在旋转过程中 产生的不平衡量进行补偿，并且其呈现补偿齿或者平衡孔等形式；

该齿高测量探头的数量为一个，它正对布置在所述齿轮部件，并用于 当所述齿轮部件及旋转元件执行旋转的整个过程时，实时获取其自身与所 述齿轮部件的齿外侧端面之间的间隙变化信号，然后发送给所述信号处理 模块；