[發(fā)明專利]用于檢測振動的系統(tǒng)和方法

無效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201310470749.8
• 申請日: 2013-10-10
• 公開（公告）號: CN103728010A
• 公開（公告）日: 2014-04-16
• 發(fā)明（設(shè)計）人: B.L.謝克曼;D.R.奧康諾爾
• 申請（專利權(quán)）人: 通用電氣公司
• 主分類號: G01H11/00
• 分類號: G01H11/00
• 代理公司: 中國專利代理(香港)有限公司 72001
• 代理人: 肖日松;譚祐祥

技術(shù)領(lǐng)域

本文公開的主題整體涉及振動檢測系統(tǒng)，更具體地，涉及螺旋線圈振動傳感器。

背景技術(shù)

已知的機器，例如氣體渦輪機，包括多個運動部件。在操作期間，各部件可能在機器中出現(xiàn)和/或產(chǎn)生振動。這樣的振動可能表示一個或多個部件出現(xiàn)故障，或者可能導(dǎo)致一個或多個部件故障。當(dāng)不進(jìn)行檢查時，振動可能使設(shè)備惡化和質(zhì)量下降。傳感器可以用來監(jiān)測振動，以確定一個或多個部件的操作狀態(tài)。例如，振動傳感器可以測量在馬達(dá)驅(qū)動軸中引起的振動的量、馬達(dá)驅(qū)動軸的旋轉(zhuǎn)位置或位移、和/或機器或馬達(dá)的其它操作特征。

至少某些已知的振動檢測系統(tǒng)將繞永磁體懸置的單個線材線圈用作振動傳感器。當(dāng)線圈響應(yīng)于振動而運動時，隨著線圈穿過磁體的磁場線而在線圈中感應(yīng)出電流。可以監(jiān)測電流以檢測振動。然而，至少某些已知的振動傳感器不能夠檢測較低頻率的振動。另外，至少某些已知的振動傳感器僅僅在檢測到高頻振動時生成信號，因此在存在低頻振動時不會生成可檢測的輸出。

發(fā)明內(nèi)容

在一個方面中，提供一種振動檢測系統(tǒng)。該振動檢測系統(tǒng)包括：射頻（RF）源；振動傳感器，其聯(lián)接到RF源并且被構(gòu)造成接收由RF源提供的RF信號并且輻射RF能量；以及計算裝置，其聯(lián)接到所述RF源并且被構(gòu)造成基于振動傳感器的阻抗計算感應(yīng)到振動傳感器的振動能量。

進(jìn)一步地，所述振動傳感器包括：螺旋線圈；以及質(zhì)量塊，所述質(zhì)量塊聯(lián)接到所述螺旋線圈的端部并且從所述螺旋線圈的端部懸置，其中當(dāng)所述螺旋線圈暴露于振動時，所述質(zhì)量塊便于所述螺旋線圈的伸展和收縮。

進(jìn)一步地，所述計算裝置被構(gòu)造成通過以下方式計算感應(yīng)到所述振動傳感器的振動能量的大小：計算由于所述螺旋線圈中的阻抗改變而造成的功率損失；將計算的功率損失映射到所述螺旋線圈的長度；以及由所述螺旋線圈的長度的振蕩確定振動頻率。

進(jìn)一步地，所述計算裝置被構(gòu)造成利用存儲在所述計算裝置中的查找表將計算的功率損失映射到所述螺旋線圈的長度，其中所述查找表包括功率損失和相關(guān)的螺旋線圈長度的列表。

進(jìn)一步地，所述振動傳感器還包括電接地的反射器板，所述反射器板被構(gòu)造成反射所輻射的RF能量。

進(jìn)一步地，所述RF信號的頻率大致等于所述振動傳感器的諧振頻率。

進(jìn)一步地，所述振動檢測系統(tǒng)被構(gòu)造成將沒有振動檢測為DC信號。

進(jìn)一步地，所述振動傳感器的諧振頻率為大約3.15千兆赫。

進(jìn)一步地，在靜止位置中所述振動傳感器的阻抗為大約50歐姆。

在另一個方面中，提供一種振動傳感器。振動傳感器包括：螺旋線圈，其聯(lián)接到射頻（RF）源并且被構(gòu)造成輻射RF能量；以及質(zhì)量塊，其聯(lián)接到螺旋線圈的端部并且從螺旋線圈的端部懸置，其中該質(zhì)量塊便于在線圈暴露于振動時延伸和收縮螺旋線圈，并且其中螺旋線圈的電感取決于螺旋線圈的長度。

進(jìn)一步地，所述振動傳感器的諧振頻率為大約3.15千兆赫。

進(jìn)一步地，在靜止位置中所述振動傳感器的阻抗為大約50歐姆。

進(jìn)一步地，所述振動傳感器安裝在渦輪機組件中，以檢測所述渦輪機組件中的振動。

進(jìn)一步地，所述振動傳感器還包括電接地的反射器板，所述反射器板被構(gòu)造成反射所輻射的RF能量。

進(jìn)一步地，所述電接地的反射器板包括盤形金屬板。

在又一個方面中，提供一種用于檢測振動的方法。該方法包括：向振動傳感器提供射頻（RF）信號；檢測振動傳感器的阻抗變化；以及基于檢測到的阻抗變化計算感應(yīng)到振動傳感器的振動能量。

進(jìn)一步地，向振動傳感器提供RF信號包括提供頻率與所述振動傳感器的諧振頻率大致相等的RF信號。

進(jìn)一步地，計算振動能量包括：計算由于所述振動傳感器的螺旋線圈中的阻抗改變而造成的功率損失；將計算的功率損失映射到螺旋線圈的長度；以及由所述螺旋線圈的長度的振蕩確定振動頻率。

進(jìn)一步地，映射計算的功率損失包括利用查找表映射計算的功率損失，所述查找表包括功率損失和相關(guān)的螺旋線圈長度的列表。

進(jìn)一步地，向振動傳感器提供RF信號包括向具有螺旋線圈和質(zhì)量塊的振動傳感器提供RF信號，所述質(zhì)量塊聯(lián)接到所述螺旋線圈的端部并且從所述螺旋線圈的端部懸置，以便當(dāng)所述螺旋線圈暴露于振動時，所述質(zhì)量塊便于所述螺旋線圈的伸展和收縮。

附圖說明

圖1為示例性渦輪機組件的示意圖。

圖2為可以用于圖1所示的渦輪機組件的示例性振動檢測系統(tǒng)的示意圖。