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泵轴的温度检测与诊断应用

[ 时间:2018-01-10  来源:http://www.gygpumps.com 作者:广一水泵厂 点击: ]

温度是衡量水泵轴承质量的重要指标之一。温度传感器采集轴承温度信号传输给采集卡进行处理分析,根据检测轴承温度变化来分析辨别轴承是否破坏。温度传感器主要通过测试轴承外圈的温度,对水泵轴承进行温度值的实时监控。但是由于温度传感器的尺寸和整机布局等问题,不能直接测试轴承外圈的温度。

 

温度检测与诊断应用在许多方面,随着温度诊断技术的发展,温度传感器种类多样。根据测试方法不同,可分为两种:接触式测量与非接触式测量。广一水泵厂常用的接触式温度传感器有膨胀式温度传感器、热电阻温度传感器和热电偶温度传感器。膨胀式温度传感器根据物体受热膨胀的原理制成,如水银温度计。其具有成本低廉、观察直观、测量准确、结构简单等优点,但是不能记录和传输温度数据的特点;热电阻温度传感器的原理是被测物体温度的变化使热敏电阻的电阻值发生变化,从而在电路中使输出的电压信号发生变化,具有结构简单、灵敏度高、热惯性小等优点,但是有电阻值与温度的关系为非线性、电阻元件易老化,稳定性较差等缺点。热电偶温度传感器基于热电效应,将两种不同的导体组成闭合回路,被测物体温度变化时,使两种不同导体间温度不同,产生热电动势,电压变化与温度变化成正比,通过差值法可以将电压信号转化温度信号。热电偶温度传感器的特点是测量温度范围宽、热电关系接近单值线性或近似线性、热电性能稳定、且动态响应较好。输出的信号为电压信号,可以远距离传输,有利于集中检测和自动控制。非接触式温度传感器原理有热辐射原理和光学原理,优点是结构简单、不破坏被测物体的温度场等优点,但是精度一般不高。根据比较各种温度传感器的优缺点和轴承温度测量的特点,选取热电偶温度传感器对水泵轴承的温度进行测量。

图1:温度传感器结构图

温度传感器结构图

由于该一体化温度变送器集成后的整体尺寸相对于疲劳试验机尺寸而言相对较大,另外该一体化温度变送器属于接触式传感器,因此在整个疲劳试验机的设计中,要想尽可能准确地测得测试轴承的温度,温度传感器的安放位置就显得尤其重要。

 

考虑到广一离心泵整机的合理布局问题,将温度传感器安装在轴向加载板上。温度由测试轴承传递给轴向加载板,再传递给温度传感器。为了减小传递过程中的热量损失,轴向加载板材料采用导热效果好的紫铜,在测试轴承与轴向加载板、轴向加载板与温度传感器的接触区域涂抹适量的导热硅脂以增加接触区域的导热效果。为了防止温度传感器长度过长形成悬臂梁结构,影响轴向载荷大小,在温度传感器的下方增加支撑架。传感器支撑架与温度传感器之间留有缝隙,在安装时应当注意先将轴向加载装置安装完成之后用胶水再将两者粘接固定。

 

随着计算机软件技术的不断提高,利用软件进行虚拟仪器设计成为一种趋势。虚拟仪器具有成本低、开发周期短等优势。LabVIEW具有多种丰富的面板控件和指示器,便于用户组成灵活方便的测控仪器界面;并提供了各种功能强大的函数库、子程序库,用户可以方便地进行各种数字信号处理、数值变换等,便于结果的分析、运算;提供了简单、方便的程序调试手段,用户可使用探针查看程序在任何位置的结果,也可利用其所提供的工具,查看程序的运行过程,便于用户分析程序流程;提供了代码接口接点(CIN)和调用库函数(CLF),便于用户使用其它程序语言编写的程序,使其具有更好的开放性;提供了几十家仪器公司的数百种仪器驱动程序,方便了用户对这些仪器的控制与使用;提供支持ActiveX控件的技术,便于用户开发使用更方便、有效、直观的控件、指示器;供了网络通信功能,便于用户实现远程测控、数据传送。介于软件的强大功能,本文使用LabVIEW进行轴承虚拟测试系统的开发设计,对其进行面向对象的功能模块化设计,再针对各功能模块进行编程,进行调试。

 

水泵轴承温度测试系统的硬件部分主要包括被测试轴承、温度传感器、温度变送器、采集卡和装有LabVIEW软件的计算机,由于该型号的温度变送器是温度传感器与变送器的结合,将温度传感元件与信号放大器元件集成为了一体,其输出信号可以直接被采集卡接收处理。

 

温度对广一化工泵载荷、速度和润滑情况的变化比较敏感,所以对于温度信号来说,直接通过显示实时温度,设置阈值可对轴承进行故障诊断。由本文所试验轴承的工作情况得出轴承的正常工作温度在35℃左右,如果温度超过50℃时,轴承就出现过热现象了,所以设置的温度阈值为50℃,当温度超过50℃时,计算机会输出报警信号。在轴承疲劳试验机工作过程中,温度变送器将温度实时数据数输送给采集卡,通过计算机显示器即可观察温度的实时数据。在软件中设置定时自动记录和保存温度数据,以便后期分析数据。

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