[發明專利]基于動靜壓支承的烘缸軸系性能監測系統及故障提取方法

在審

• 申請號: 201410729510.2
• 申請日: 2014-12-03
• 公開（公告）號: CN104483128A
• 公開（公告）日: 2015-04-01
• 發明（設計）人: 趙志明
• 申請（專利權）人: 陜西科技大學
• 主分類號: G01M13/04
• 分類號: G01M13/04;G01M13/02
• 代理公司: 西安通大專利代理有限責任公司 61200
• 代理人: 蔡和平

技術領域

本發明屬于造紙裝備性能監測及故障診斷技術領域，涉及烘缸軸系的新型支承部件設計及其性能分析和故障提取，具體涉及一種基于動靜壓支承的烘缸軸系性能監測系統及故障提取方法。

背景技術

高速寬幅紙機的烘缸是紙機中的關鍵干燥部件，具有運行環境惡劣、運行時間長、工況交變快等特征。一方面，烘缸支撐軸承在此種環境下工作其摩擦學性能具有熱粘彈耦合性；而烘缸的軸承轉子系統則具有摩擦學與動力學耦合的特征；另一方面，現代高參數紙機的烘缸軸承及其支撐的轉子系統性能具有極強的時變特征，這些運行性能是判斷烘缸運行狀況的重要依據。因此，針對高速寬幅紙機支撐部件在典型工況下易產生失效破壞的問題，有必要從摩擦學、流體潤滑理論及轉子動力學的角度，重點解決與高速寬幅紙機烘缸軸系及軸承的摩擦規律、動力學行為特征及故障診斷等相關的理論和試驗研究，為提高烘缸軸承服役壽命提供了理論和試驗支撐。

發明內容：

本發明的目的是克服目前造紙裝備中烘缸軸系中支承部件性能監測及故障診斷中存在的現象不明顯、規律不清晰的缺陷，提出一種基于動靜壓支承的烘缸軸系性能監測系統及故障提取方法，從而提高烘缸軸系在重載、低速、高溫、潮濕環境下服役性能及使役壽命。

為了實現上述目的，本發明所采用的技術方案是：

一種基于動靜壓支承的烘缸軸系性能監測系統，包括安裝于烘缸軸系上的烘缸，烘缸軸系的后端與傳動裝置相連；烘缸軸系伸出烘缸兩端的軸段上均套裝用于支撐烘缸軸系的動靜壓滑動軸承；兩動靜壓滑動軸承均與供油裝置相連；供油裝置與兩動靜壓滑動軸承之間的油管上均設置有用來監測烘缸軸系交變溫度場及振動特性的油液在線監測裝置和油液溫度檢測裝置；烘缸軸系上安裝有用于采集烘缸軸系絕對位移和相對位移的軸系振動檢測裝置。

所述烘缸軸系包括后端與傳動裝置相連的傳動端軸段，以及前端的操作端軸段。

所述兩動靜壓滑動軸承分別套裝在傳動端軸段和操作端軸段上。

所述動靜壓滑動軸承采用箔片軸承或空氣軸承。

所述供油裝置與兩動靜壓滑動軸承之間還設置有用于調節供油壓力及供油流量的節流器。

所述節流器采用小孔節流、毛細節流以及薄膜節流中的一種或及幾種相結合的節流方式。

所述油液在線監測裝置采用鐵譜分析儀、聲發射磨粒監測儀或超聲波磨粒監測儀；油液溫度檢測裝置采用熱電偶；軸系振動檢測裝置采用電渦流傳感器；烘缸采用楊克烘缸。

一種監測裝置的基于動靜壓支承的烘缸軸系故障提取方法，包括以下步驟：

1)采用油液在線監測裝置對烘缸軸系的摩擦磨損進行監測，通過鐵譜分析，得到軸系運行時的摩擦磨損故障特征；

2)采用油液溫度檢測裝置獲得動靜壓滑動軸承的潤滑油溫度；

3)采用軸系振動檢測裝置獲得軸的絕對位移和相對位移，結合軸系運行時的摩擦磨損故障特征和潤滑油溫度，并通過頻譜分析預測烘缸軸系的故障，采取相應的應對措施。

所述步驟1)中，油液在線監測裝置監測潤滑油中摩擦副磨損顆粒的大小及分布。

所述步驟2)中，對油液溫度檢測裝置獲得的軸承溫度分布規律結合有限元理論分析，作為軸系故障發生程度的一個判斷指標。

與現有技術相比，本發明具有以下有益效果：

本發明基于動靜壓支承的烘缸軸系性能監測系統，在烘缸軸系伸出烘缸兩端的軸段上均套裝用于支撐烘缸軸系的動靜壓滑動軸承，兩動靜壓滑動軸承與供油裝置之間的油管上均設置有用來監測烘缸軸系交變溫度場及振動特性的油液在線監測裝置和油液溫度檢測裝置；烘缸軸系上安裝有用于采集烘缸軸系絕對位移和相對位移的軸系振動檢測裝置；油液在線監測裝置、油液溫度監測裝置和軸系振動監測裝置共同完成烘缸軸系在高溫、潮濕、重載及低速條件下的摩擦磨損、交變溫度場及振動特性的實時監測，為烘缸軸系支承部件的故障提取提供實時、連續的充足的數據，并通過故障提取系統為軸系支承部件的性能分析及優化提供設計建議。

進一步的，本發明兩個動靜壓滑動軸承分別支撐傳動端軸段和操作端軸段，可保證烘缸在重載下啟動時軸承能夠處于完全潤滑狀態下，并可保證在啟動后的重載低速運轉條件下的軸承潤滑膜的完整性。

進一步的，本發明在供油裝置與動靜壓滑動軸承之間設置節流器，用來調節供油裝置為動靜壓滑動軸承所提供的供油壓力及供油流量。