專利名稱：用渦流傳感法測量轉(zhuǎn)子彎曲的方法
技術領域：
本發(fā)明主要用于大型旋轉(zhuǎn)機械轉(zhuǎn)子測量及彎曲曲線繪制，尤其是用于發(fā)電機 組汽輪機轉(zhuǎn)子彎曲度的測量及彎曲曲線繪制。
背景技術：
測量原理測量轉(zhuǎn)子長度方向上各點的最大彎曲量，在以轉(zhuǎn)子長度為橫坐標， 各點最大彎曲量為縱坐標繪制彎曲曲線。
晃動——旋轉(zhuǎn)零件外緣對軸線的徑向跳動。
彎曲——軸上各斷面上最大徑向跳動點連線與原軸線的偏差。 最大彎曲值為最大晃動值得二分之一 。
現(xiàn)行測量方法轉(zhuǎn)子彎曲測量多采用接觸式測量方法中的機械測徑。轉(zhuǎn)子晃 度的測量一般應在汽缸內(nèi)進行，在轉(zhuǎn)子長度方向上選取測點(測點個數(shù)越多，彎 曲曲線越精確)，將轉(zhuǎn)子在長度方向上等分(例如9段)，用細砂紙將測量部位 打磨光滑。在每個等分點的同一位置布置一支百分表，把百分表放置在固定的汽 缸平面上或軸瓦上級隔板套的平面上,并注意百分表桿應垂直圓周表面即通過圓 心；在對輪的斷面或轉(zhuǎn)子表面將圓周均勻劃分，如8等分；盤動轉(zhuǎn)子時，在每一 等分點上停止一次，記錄百分表的讀數(shù)，依次記錄各點讀數(shù)直到回到起始點上； 轉(zhuǎn)子各部最大晃動值是直徑兩端(對應等分點)相對數(shù)據(jù)的最大差值，最大彎曲 值為最大晃動值得二分之一。以轉(zhuǎn)子長度為橫坐標，根據(jù)各斷面的最大彎曲值來 繪制彎曲曲線。
這種測量方法操作復雜；需要人工讀數(shù)，易產(chǎn)生誤差；需要手工繪制彎曲曲 線；最主要的是耗時較長，效率較低。
本發(fā)明采用非接觸式測量。利用渦流傳感器拾取信號，經(jīng)由采集卡輸入計算 機，在虛擬儀器LabVIEW軟件平臺下，處理數(shù)據(jù)，輸出轉(zhuǎn)子彎曲特性及彎曲曲線。

發(fā)明內(nèi)容
技術問題本發(fā)明的目的是提供一種用渦流傳感法測量轉(zhuǎn)子彎曲的方法，該 方法可以方便、快捷、精確的給出轉(zhuǎn)子彎曲幅值、偏離基準位置的角度，同時以 圖片格式存儲彎曲曲線。
技術方案本發(fā)明渦流傳感法測量轉(zhuǎn)子彎曲的使用方法為
1. )測點的選定沿轉(zhuǎn)子長度方向，選取測點，由于采集卡為8通道，如測 點多于8個，則需要進行多次測量；
2. )轉(zhuǎn)子表面圓周的劃分在聯(lián)軸器的端面或轉(zhuǎn)子表面將圓周平均劃分，一 般取8 16間的偶數(shù)等分；并標定其中某一位置為起始位置；
3. )渦流傳感器的架設在各測點處架設渦流傳感器，要求傳感器位于各測 點表面的同一位置，如水平位置， 一般采用百分表架固定；
4. )連接采集卡使用PMD1608FS型采集卡，該釆集卡采用USB2.0接口， 有8個獨立A/D通道，輸入電壓范圍為土10V,將渦流傳感器經(jīng)由前置放大器后 的信號接入該采集卡，進入該采集卡的數(shù)據(jù)通過USB數(shù)據(jù)線與計算機連接；
5. )參數(shù)設置進入軟件界面，需要手動配置參數(shù)，以滿足用戶自身的需求， 參數(shù)具體設置為
51. )采集卡通道設置采集卡有8個輸入通道，通道號依次為0 7，使用
幾個渦流傳感器就配置幾個通道，通過設置起始通道和終止通道來實現(xiàn)，但必須
使用連續(xù)通道，即通道1 4對應的通道號為0 3、通道3 8對應的通道號為2 7;在"轉(zhuǎn)子長度方向上測點的位置"輸入各個測點距轉(zhuǎn)子一端的距離；
52. )渦流傳感器初始標準電壓設置該電壓用于校正渦流傳感器的間隙電 壓， 一般為缺省值-7V，在-7V士0.3V的范圍內(nèi)間隙電壓有效，
53. )渦流傳感器靈敏度設置渦流傳感器的靈敏度與被測物體的物性有關， 用于鋼材料的轉(zhuǎn)子靈敏度為8V/mm，
54. )測點設置在"每周采集點數(shù)"處輸入每周采集點數(shù)，即操作步驟2 中的圓周劃分等分；選擇每個測點處的測量周數(shù)，
6. )調(diào)節(jié)渦流傳感器的初始間隙電壓由于渦流傳感器輸出在-3V -18V內(nèi) 時為其線性工作區(qū)域，綜合采集卡的輸入電壓范圍土10V,將初始間隙電壓調(diào)節(jié) 至-7V左右；偏差較大時，需手動調(diào)節(jié)渦流傳感器與轉(zhuǎn)子的間距，以縮小偏差；
重復2 3次，直到間隙電壓符合要求，
7.)轉(zhuǎn)子彎曲度的測量盤動轉(zhuǎn)子，使傳感器位于起始位置；記錄第一點 的數(shù)據(jù)；以同一方向盤動轉(zhuǎn)子，在各等分處停止，依次記錄直至回到起始位置， 數(shù)據(jù)采集結(jié)束；有數(shù)據(jù)無效時，退出后再重新測量；數(shù)據(jù)有效時，選擇保存路徑 和保存名稱，
8. )多次測量如用戶將轉(zhuǎn)子分為多段進行測量，因各段測量過程相互獨立， 分別保存各次的測量數(shù)據(jù)，
9. )輸出測量結(jié)果輸入"轉(zhuǎn)子段數(shù)"后，輸入各次的測量數(shù)據(jù)；輸入完成 后輸出測點的"最大彎曲量"和"彎曲角度"以及彎曲曲線，并提示將各個測點 的"最大彎曲量"和"彎曲角度"保存為excel表格；以圖片jpg格式輸出彎曲 曲線，數(shù)據(jù)處理流程如下
91. )對輸入的各組數(shù)據(jù)進行重組將輸入的數(shù)據(jù)合并為一個2維數(shù)組，數(shù) 組每行為一個測點的數(shù)據(jù)，數(shù)組最后1列為各個測點距離一端的長度。因測量時 無需按測點依次測量，支持亂序測量，因此按數(shù)組最后1列大小重新排列各行， 使各行依次對應各測點，
92. )拆分數(shù)據(jù)將上一步得到的數(shù)組最后1列與原數(shù)組分開，形成2個數(shù) 組，前一部分為測量數(shù)據(jù)數(shù)組，后一部分為長度數(shù)組，
93. )測量數(shù)據(jù)處理將測量數(shù)據(jù)數(shù)組按列數(shù)平均分為2個數(shù)組，前一個數(shù) 組為各個測點前半周的數(shù)據(jù)，后一個數(shù)組為各個測點后半周的數(shù)據(jù)，并且在2
個數(shù)組相同位置上的數(shù)據(jù)對應為圓周上角度相差180。的對面測點；將2個數(shù)組
相減，得到各個測點在圓周表面等分位置的電壓差值；根據(jù)渦流傳感器的靈敏度 8V/mm,用電壓差值除以靈敏度得到各個測點在圓周表面等分位置的晃動值； 取各行的最大值即為各個測點的最大晃動值，而最大彎曲值為最大晃動值的二分 之一，并根據(jù)各個測點的最大晃動值的位置確定最大彎曲值相對于起始位置的角 度，
94. )彎曲曲線繪制以長度數(shù)組為橫坐標，以各個測點的最大彎曲值為縱 坐標繪制彎曲曲線，至此，測量工作完成。
有益效果本發(fā)明采用非接觸式測量。利用渦流傳感器拾取信號，經(jīng)由采 集卡輸入計算機，在虛擬儀器LabVIEW軟件平臺下，處理數(shù)據(jù)，輸出轉(zhuǎn)子彎曲特 性及彎曲曲線。與目前的測量方法相比，本測量方法的優(yōu)點體現(xiàn)在
1. 操作方便本系統(tǒng)以渦流傳感器代替原有的百分表，作為數(shù)據(jù)采集前端， 克服了原有測量方法操作復雜的缺點。對于原本架設于轉(zhuǎn)子葉片間隙之間的百分 表，不論是固定還是讀數(shù)都不太方便。而采用渦流傳感器，只需固定并調(diào)節(jié)好其 間隙電壓；并且渦流傳感器為非接觸式測量，即只需調(diào)節(jié)渦流傳感器前端與轉(zhuǎn)子 表面的距離，操作方便。
2. 精確度高由于上述的原有測量方法操作不方便，容易引起讀數(shù)的誤差。 而渦流傳感器，只要位于其線性工作區(qū)域，其誤差基本可以忽略。
3. 運行效率高本發(fā)明的最顯著的特點是節(jié)省時間，用計算機代替人工進行 計算和繪圖，即數(shù)據(jù)采集完成后就可以輸出彎曲幅值、角度以及彎曲曲線。該特 點尤其適用于現(xiàn)場直軸過程中對轉(zhuǎn)子彎曲的實時監(jiān)測，可以明顯縮短直軸時間。


圖l:本發(fā)明測試方法流程圖。 圖2:本發(fā)明數(shù)據(jù)處理流程圖。
具體實施例方式
本發(fā)明利用渦流傳感器拾取信號，經(jīng)由采集卡輸入計算機，在虛擬儀器
LabVIEW軟件平臺下，處理數(shù)據(jù)，輸出轉(zhuǎn)子彎曲特性及彎曲曲線。 實例
本發(fā)明已經(jīng)在試驗臺上運行，并取得良好的效果。本試驗采用TX-3型振動
模擬轉(zhuǎn)子試驗臺，用該試驗臺模擬上部端蓋已揭開、仍然放置在氣缸中的轉(zhuǎn)子。 以下具體介紹試驗步驟
1. 選擇測點。在轉(zhuǎn)子的長度方向上選取6個測點。但是由于該轉(zhuǎn)子過細(直徑 約為8mm)，影響傳感器的測量，引起較大的偶然誤差。決定在測點處加裝 圓盤(直徑約為10cm，足以達到渦流傳感器的測量要求)，以圓盤表面作為 轉(zhuǎn)子表面。作為演示，本試驗將6個測點分為2次測量，第l次測量l、 2、 3點，第2次測量4、 5、 6點。當然，本發(fā)明支持亂序測量方式，即未必需 要依次測量，只需正確輸入操作6中測點的位置。用細砂紙將圓盤表面打磨 光滑。
2. 劃分轉(zhuǎn)子表面圓周。在轉(zhuǎn)子一端將圓周表面分成8等分，并確定其中一個為
起始位置。
3. 架設禍流傳感器。要求傳感器位于轉(zhuǎn)子的同一位置，試驗中傳感器均位于水 平位置。由于條件允許，試驗中通過支架固定；但在現(xiàn)場一般采用百分表架 固定。
4. 連接采集卡。依次將渦流傳感器的輸出信號線接入采集卡的1 6通道，注意 不要將信號線與接地線接反。采集卡的輸出端通過USB接口的數(shù)據(jù)線接入計 算機。
5. 設置參數(shù)。進入軟件界面，單擊菜單中的"參數(shù)設置"進入設置界面，分別 對通道、渦流傳感器靈敏度以及測點進行設置。
6. 通道設置。第1段使用了采集卡的前3個通道，故在"起始通道號"一欄中 輸入"0"，在"終止通道號" 一欄輸入"2"。在"轉(zhuǎn)子長度方向上測點的位 置" 一項中輸入測點1 3距轉(zhuǎn)子左端的距離，分別為l、 2、 3 (單位長度， 不影響結(jié)果)。
7. 渦流傳感器初始標準電壓設置。 一般為缺省值-7V。
8. 設置渦流傳感器靈敏度。被測物體(本試驗中的圓盤以及現(xiàn)場的汽輪機轉(zhuǎn)子) 均為鋼材料，其對應的靈敏度為8V/mm。
9. 測點設置。在"每周釆集點數(shù)" 一欄中輸入"8"(依據(jù)操作2);在"測量周 數(shù)"輸入"2"，即測量2周再進行平均以減小誤差。
10. 調(diào)節(jié)渦流傳感器的初始間隙電壓。在菜單中選中"測量間隙電壓"，單擊"測 量"按鈕，右側(cè)"間隙電壓" 一欄中顯示實時電壓。電壓值不符合要求時， 前端紅燈亮起；電壓符合則綠燈亮起。電壓值不符合要求時，通過調(diào)節(jié)渦流 傳感器上的旋轉(zhuǎn)螺栓，改變渦流傳感器與被測物體的初始間距，點擊"測量" 得到實時間隙電壓，反復幾次，將初始間隙電壓調(diào)整為-7V士0.3V的范圍內(nèi)。
11. 測量轉(zhuǎn)子彎曲。在菜單中選擇"測量轉(zhuǎn)子彎曲"進入測量界面；將轉(zhuǎn)子的"初 始位置"調(diào)整到渦流傳感器的位置，盤動轉(zhuǎn)子，使傳感器位于起始位置；點 擊"測量"記錄第一點的數(shù)據(jù)；以同一方向盤動轉(zhuǎn)子，在各等分處停止，單 擊"測量"按鈕，依次記錄直至回到起始位置(需要記錄，共測量17點，用 以判斷數(shù)據(jù)的重復性)，數(shù)據(jù)采集結(jié)束；界面右側(cè)的"誤差判斷"和"超限判 斷"中，以信號燈顯示，紅燈為數(shù)據(jù)無效，綠燈為數(shù)據(jù)有效，并彈出提示對 話框；有數(shù)據(jù)無效時，點擊"確定"按鈕，退出界面；數(shù)據(jù)有效時點擊"確
定"按鈕保存數(shù)據(jù)，此時彈出對話框選擇保存路徑和保存名稱(后綴名 為.xls)，保存完畢自動退出界面。
12. 多次測量。本次試驗將轉(zhuǎn)子分為2段，操作12完成測量第1段，重復操作3 操作12，完成測量第2段。在操作6中，第2段使用了采集卡的3個通道， 在"起始通道號" 一欄中輸入"3"，在"終止通道號" 一欄輸入"5"。在"轉(zhuǎn) 子長度方向上測點的位置"一項中輸入測點4 6距轉(zhuǎn)子左端的距離，分別為 4、 5、 6 (單位長度，不影響結(jié)果)。
13. 輸出測量結(jié)果。點擊菜單中的"測量結(jié)果"。在界面的提示處輸入"轉(zhuǎn)子段數(shù)" ——2后，彈出對話框提示輸入2次的測量數(shù)據(jù)；輸入完成后輸出測點的"最 大彎曲量"和"彎曲角度"以及彎曲曲線，并提示將各個測點的"最大彎曲 量"和"彎曲角度"以報表形式(后綴名為xls)保存；以圖片(后綴名為jpg) 格式輸出彎曲曲線，中顯示測量結(jié)果。點擊"完成測量"結(jié)束。
至此，測量工作完成。
權(quán)利要求
1.一種用渦流傳感法測量轉(zhuǎn)子彎曲的方法，其特征在于該方法包括以下步驟1.)測點的選定沿轉(zhuǎn)子長度方向，選取測點，由于采集卡為8通道，如測點多于8個，則需要進行多次測量；2.)轉(zhuǎn)子表面圓周的劃分在聯(lián)軸器的端面或轉(zhuǎn)子表面將圓周平均劃分，一般取8～16間的偶數(shù)等分；并標定其中某一位置為起始位置；3.)渦流傳感器的架設在各測點處架設渦流傳感器，要求傳感器位于各測點表面的同一位置，如水平位置，一般采用百分表架固定；4.)連接采集卡使用PMD1608FS型采集卡，該采集卡采用USB2.0接口，有8個獨立A/D通道，輸入電壓范圍為±10V，將渦流傳感器經(jīng)由前置放大器后的信號接入該采集卡，進入該采集卡的數(shù)據(jù)通過USB數(shù)據(jù)線與計算機連接；5.)參數(shù)設置進入軟件界面，需要手動配置參數(shù)，以滿足用戶自身的需求，參數(shù)具體設置為51.)采集卡通道設置采集卡有8個輸入通道，通道號依次為0～7，使用幾個渦流傳感器就配置幾個通道，通過設置起始通道和終止通道來實現(xiàn)，但必須使用連續(xù)通道，即通道1～4對應的通道號為0～3、通道3～8對應的通道號為2～7在“轉(zhuǎn)子長度方向上測點的位置”輸入各個測點距轉(zhuǎn)子一端的距離；52.)渦流傳感器初始標準電壓設置該電壓用于校正渦流傳感器的間隙電壓，一般為缺省值-7V，在-7V±0.3V的范圍內(nèi)間隙電壓有效，53.)渦流傳感器靈敏度設置渦流傳感器的靈敏度與被測物體的物性有關，用于鋼材料的轉(zhuǎn)子靈敏度為8V/mm，54.)測點設置在“每周采集點數(shù)”處輸入每周采集點數(shù)，即操作步驟2中的圓周劃分等分；選擇每個測點處的測量周數(shù)，6.)調(diào)節(jié)渦流傳感器的初始間隙電壓由于渦流傳感器輸出在-3V～-18V內(nèi)時為其線性工作區(qū)域，綜合采集卡的輸入電壓范圍±10V，將初始間隙電壓調(diào)節(jié)至-7V左右；偏差較大時，需手動調(diào)節(jié)渦流傳感器與轉(zhuǎn)子的間距，以縮小偏差；重復2～3次，直到間隙電壓符合要求，7.)轉(zhuǎn)子彎曲度的測量盤動轉(zhuǎn)子，使傳感器位于起始位置；記錄第一點的數(shù)據(jù)；以同一方向盤動轉(zhuǎn)子，在各等分處停止，依次記錄直至回到起始位置，數(shù)據(jù)采集結(jié)束；有數(shù)據(jù)無效時，退出后再重新測量；數(shù)據(jù)有效時，選擇保存路徑和保存名稱，8.)多次測量如用戶將轉(zhuǎn)子分為多段進行測量，因各段測量過程相互獨立，分別保存各次的測量數(shù)據(jù)，9.)輸出測量結(jié)果輸入“轉(zhuǎn)子段數(shù)”后，輸入各次的測量數(shù)據(jù)；輸入完成后輸出測點的“最大彎曲量”和“彎曲角度”以及彎曲曲線，并提示將各個測點的“最大彎曲量”和“彎曲角度”保存為excel表格；以圖片jpg格式輸出彎曲曲線，數(shù)據(jù)處理流程如下91.)對輸入的各組數(shù)據(jù)進行重組將輸入的數(shù)據(jù)合并為一個2維數(shù)組，數(shù)組每行為一個測點的數(shù)據(jù)，數(shù)組最后1列為各個測點距離一端的長度。因測量時無需按測點依次測量，支持亂序測量，因此按數(shù)組最后1列大小重新排列各行，使各行依次對應各測點，92.)拆分數(shù)據(jù)將上一步得到的數(shù)組最后1列與原數(shù)組分開，形成2個數(shù)組，前一部分為測量數(shù)據(jù)數(shù)組，后一部分為長度數(shù)組，93.)測量數(shù)據(jù)處理將測量數(shù)據(jù)數(shù)組按列數(shù)平均分為2個數(shù)組，前一個數(shù)組為各個測點前半周的數(shù)據(jù)，后一個數(shù)組為各個測點后半周的數(shù)據(jù)，并且在2個數(shù)組相同位置上的數(shù)據(jù)對應為圓周上角度相差180°的對面測點；將2個數(shù)組相減，得到各個測點在圓周表面等分位置的電壓差值；根據(jù)渦流傳感器的靈敏度8V/mm，用電壓差值除以靈敏度得到各個測點在圓周表面等分位置的晃動值；取各行的最大值即為各個測點的最大晃動值，而最大彎曲值為最大晃動值的二分之一，并根據(jù)各個測點的最大晃動值的位置確定最大彎曲值相對于起始位置的角度，94.)彎曲曲線繪制以長度數(shù)組為橫坐標，以各個測點的最大彎曲值為縱坐標繪制彎曲曲線，至此，測量工作完成。
全文摘要
用渦流傳感法測量轉(zhuǎn)子彎曲的方法是一種采用非接觸式測量，主要用于大型旋轉(zhuǎn)機械轉(zhuǎn)子測量及彎曲曲線繪制。利用渦流傳感器拾取信號，經(jīng)由采集卡輸入計算機，在虛擬儀器LabVIEW軟件平臺下，處理數(shù)據(jù)，輸出轉(zhuǎn)子彎曲特性及彎曲曲線。與目前的測量方法相比，本測量方法的優(yōu)點體現(xiàn)在操作方便本系統(tǒng)以渦流傳感器代替原有的百分表，作為數(shù)據(jù)采集前端，克服了原有測量方法操作復雜的缺點。對于原本架設于轉(zhuǎn)子葉片間隙之間的百分表，不論是固定還是讀數(shù)都不太方便。而采用渦流傳感器，只需固定并調(diào)節(jié)好其間隙電壓；并且渦流傳感器為非接觸式測量，即只需調(diào)節(jié)渦流傳感器前端與轉(zhuǎn)子表面的距離，操作方便。
文檔編號G01B7/31GK101113885SQ200710025160
公開日2008年1月30日 申請日期2007年7月13日 優(yōu)先權(quán)日2007年7月13日
發(fā)明者磊 張, 楊為民, 楊建剛 申請人:東南大學