高分辨率转子叶尖间隙测量传感器的设计及验证

航空发动机旋转机械的叶尖间隙对其性能和安全具有重要意义。为了通过主动间隙控制系统准确控制涡轮叶尖间隙,需要通过高分辨率的测量传感器实现叶尖间隙的精确测量。由于电涡流式非接触测量方法具有良好的抗干扰性、响应速度和灵敏度等优点,基于电涡流感应原理,设计一种适用于微小间隙动态测量的高分辨率传感器。通过静态标定分析和动态测量实验,验证设计传感器的性能,结果表明设计的传感器分辨率可达10μm,量程可达3 mm,满量程范围测量重复性在0.5%以内。同时,用该方法测量了转子在12 000~15 000 r/min下的叶片长度变化。研究结果表明设计的电涡流传感器的分辨率能够反映间隙动态变化情况且具有良好的动态响应,验证了其在转子叶尖动态间隙测量中应用的可行性。     

透平压缩机主轴断裂的监测与诊断

透平压缩机组在运行过程中其转子主轴断裂故障的破坏性非常大。对于传统监测诊断转子裂纹普遍都是监测转子的径向振动信号,但通过多年研究发现,利用轴向电涡流位移传感器采集的轴位移信号中的交流动态振动信号,对于监测诊断某些大型转动设备转子轴的裂纹开裂过程更有效。基于上述发现,提出安装轴向电涡流传感器实现透平压缩机转子轴裂纹发展过程的监测,多次成功案例也证明了该方法的有效性。     

基于电涡流位移传感器列车行驶速度在线测量的方法

电涡流传感器是基于电涡流效应,将非电量转换为线圈阻抗的变化进行测量的。它具有体积小、灵敏度高、动态响应快和非接触测量等优点,目前广泛应用于电力、石化、机械、冶金等行业。本文提出一种基于电涡流位移传感器在线测量列车行驶速度的方法。通过对电涡流位移传感器输出原始脉冲信号处理,最后得到当车轮经过测量装置时只捕获到唯一的信号,根据两个电涡流位移传感器信号上升沿计算得到列车的行驶速度。     

变频式差胀涡流传感器的研制

为了配合汽轮发电机组状态监测系统中的差胀测试要求,研制了变频式差胀涡流传感器.介绍了变频式涡流传感器的工作原理,根据测出的位移与频率的关系数据,提出了一种线性化数学模型.设计了传感器测量电路,探讨了消除材料敏感性的方法,并对变频式差胀涡流传感器进行了标定和相关性能测试.该传感器的优点是可以提供频率和电压两种信号输出,频率输出可以有效提高信号传输的抗干扰能力,便于数据采集和处理,而电压输出则可以直接得到位移量.现场实验结果表明,变频式差胀涡流传感器分辨率和精度高,抗干扰能力强,性能稳定可靠.     

电涡流传感器测量旋转齿盘位移的特性研究

基于造纸业关键装备盘式磨浆机磨浆间隙测控的精确和实时性的需要,讨论了磨浆盘齿结构与运行间隙特点;首次研究了用电涡流传感器测量旋转齿盘动态位移的特性和最佳特性曲线拟合方程.研究表明:对于通常磨浆盘齿参数齿高2～7 mm、齿宽2.4～4.5 mm和槽宽1.5～4.0 mm范围内,恰当的电涡流传感器的电涡流效应与齿宽和槽宽有关,而齿高参数的影响很小.直径为11 mm、灵敏度为2 V/mm、线性范围为5 mm的电涡流传感器对不同齿形齿盘的输出电压(U)-盘间隙(X)特性曲线其本一致,且均比无齿盘明显平行上移;当齿盘的盘间隙值相同、测点线速大于172 m/min(实际生产中为1200～1500 m/min)时,输出电压测量与显示值可靠.这为电涡流传感器用于旋转齿盘动态位移的新的测量用途和实现实时、精确测量磨浆间隙提供了理论依据.     

基于电涡流传感器的微位移测量系统的设计

针对金属物体微位移测量困难的问题,设计了一种基于电涡流原理的位移测量系统。文中使用一种新型桥式结构设计了系统的硬件电路,完成金属物体的位移量到电压量的转换;使用软件拟合的方法对传感器信号进行非线性补偿和温度补偿,提高传感器的测量精度以及稳定性。测试结果表明,在0～2 mm量程范围内电涡流传感器位移测量系统的线性度小于0.75%,最小仅有0.25%,满足金属物体微位移测量的要求。     

溅射膜片微应变与精密测量弹簧组合技术用于毫米级位移测量的分析与实现

介绍溅射膜片微应变与精密测量弹簧组合测量位移技术,将0～5 mm位移转变为与其成比例的电压信号,分析、讨论了传感器工作原理与设计方法.地面和飞行试验结果显示,该组合技术具有良好的静态测量精度和动态响应性能,适用于飞行器动态环境小量程间隙的测量.     

涡旋压缩机振动测试的试验研究

通过分析涡旋压缩机振动的产生原因,制定了振动测试的技术方案。建立了涡旋压缩机振动测试试验系统,详细介绍了其硬件系统和软件系统的组成,开展了涡旋压缩机表面振动信号测试试验研究,获得了不同振动信号采集点的时域信号波形和频域信号波形,对不同位置的振动特性进行了对比研究。研究结果表明,皮带连接传动轴位置振动最剧烈,而地脚螺栓位置和排气口位置的振动较小,不同位置的特征频率存在差异。这将为保证涡旋压缩机稳定运行提供技术参考。     

盾构滚刀磨损三维可视化监测系统

为了全覆盖和实时地监测盾构滚刀的磨损量和转动情况,设计了滚刀磨损三维可视化监测系统。将电涡流传感器安装在直线滑台上测量刀圈轴向逐个切面的磨损情况;利用霍尔式磁开关传感器感受刀圈侧面磁铁信号以监测滚刀的转动状态。传感器信号经STM32L152芯片处理后由SI4432无线模块传送至上位机程序。基于电涡流传感器测距原理,提出了一种刀圈不同切面数据标定方法。通过现场传输稳定性试验和室内精度试验,验证了该监测系统能够准确检测刀圈的磨损量,实现三维可视化监测。     

差动变压器式位移传感器及其在磁悬浮轴承中的应用

针对差动变压器式位移传感器的性能及其在磁悬浮轴承中的应用,理论分析传感器与磁悬浮轴承转子之间加入不同隔层时对传感器输出的影响;对传感器进行静态和动态标定,并将其应用于2自由度和5自由度磁悬浮轴承试验台进行静态和动态悬浮。研究结果表明：该传感器测试范围在–0.5～＋0.5 mm时,线性度可达±1.38%,灵敏度为20.18 mV/μm,截止频率在800 Hz左右;理论分析加入非导磁隔层不影响传感器性能,但实际中涡流、漏磁等多方面原因将影响传感器的静动态性能;在2自由度试验台上实现磁悬浮转子2自由度的静态悬浮,不加入隔层时转子的静态位移振动峰峰值小于5 μm,加入隔层时转子的静态位移振动峰峰值小于10 μm;在5自由度试验台上实现了磁悬浮转子的高速旋转,转速为30 kr/min,不加隔层时转子两端的径向振动峰峰值为25 μm,加入隔层时转子两端的径向振动峰峰值为25 μm,但波形没有不加隔层时规则。研究结果为差动变压器式位移传感器的设计,并将其应用于磁悬浮轴承系统中提供一定的理论和试验基础。     

涡轮叶片三维叶尖间隙光纤检测系统

航空发动机涡轮叶片叶尖间隙呈三维变化特点,传统光纤式叶尖间隙检测系统的测量结果受维间耦合影响精度差,信息源单一。本文利用一种沿直角等腰三角排布的三路双圈同轴式光纤传感基元组成的传感探头,通过BP神经网络解耦方法,实现了从传感器输出到叶尖端面径向间隙、轴向倾角和周向倾角三维参量的解耦。设计加工三维测量光纤传感器和后续调理电路并对检测系统进行了静、动态实验验证。实验结果表明:该系统径向间隙静态测量的最大误差为47μm,标准差为10μm,轴向和周向倾角的静态测量最大误差分别为0.49°和2.32°,标准差分别为0.13°和0.36°。系统具有良好的重复性和可靠性,径向间隙的动态测量标准差小于18μm,轴向和周向倾角的动态测量标准差小0.2°和0.5°,能够满足航空发动机涡轮叶片叶尖间隙三维参量快速实时检测的需求。     

涡旋压缩机传动系统动平衡多目标优化的研究

针对涡旋压缩机传动系统动平衡优化设计,以轴承支撑合力、箱体底板的支撑力、输入扭矩及相应值的标准偏差的组合函数为优化目标,以轴承额定静载荷的10%及大小平衡块的总质量为约束条件,对大小平衡块的轴向布局及影响其质量和质心位置的尺寸提出优化设计,利用试验研究和遗传算法NSGA-Ⅱ组合进行多学科设计优化研究。仿真分析表明,该方法能够较好地获得综合平衡性能指标的最优值,对提高涡旋压缩机传动系统设计效率具有一定的现实意义。     

基于C8051F040的电涡流测功机励磁电流控制系统的开发

电涡流测功机控制系统的主要任务是通过调节内燃机油门位置和测功器励磁电流以控制转速和制动力矩，是决定内燃机台架试验技术水平的重要方面。介绍了一种基于C8051F040设计的一种电涡流测功机励磁电流数字控制系统．给出了系统的硬件总体结构设计和软件设计流程。详细介绍了系统的控制策略以及CAN总线控制器结构。实验证明：整个系统具有性能可靠、精度高、功能强和模块化等优点，同时具有一定的实用性和可扩展性。     

基于信息熵的涡旋压缩机振动信号分析

为了定量描述涡旋压缩机的运行状态,应用信息熵理论,建立了一种基于时域的奇异谱熵、频域的功率谱熵、时 频域小波能量谱熵和小波空间特征谱熵的振动信号分析方法,并作为综合评价涡旋压缩机振动状态的定量特征指标。实现了在恒转速条件下涡旋盘固有频率的识别,定量分析了动涡盘轴向振动、径向柔性机构及轻微液击等对压缩机的影响。揭示了变转速条件下涡旋盘3种周期激变的运动形式及信息熵随着压缩机转速变化的规律。研究结果为涡旋压缩机故障诊断提供了基础数据。     

喷水涡旋空压机动静盘碰磨现象的研究

对喷水涡旋空压机高速运行时动静盘之间发生碰磨现象的原因进行了分析.分析结果指出加工精度、涡盘变形,润滑方式和材料共同作用下的动静涡盘之间的密封间隙的不均衡性,特别是局部啮合间隙过小是造成此现象的直接原因,提出了对间隙合理控制的有效措施,并在此基础之上指出了喷水涡旋空压机发展的关键技术.     

二阶可微型线对涡旋压缩机性能的影响

针对传统变截面涡旋型线在构造形式上采用一阶可微连接方式时存在型线不光顺的问题,提出一种基于二阶可微的涡旋型线连接方法。利用该方法建立了吸气腔、压缩腔和排气腔的容积模型,并对作用在动涡旋上的轴向、切向和径向气体力在实际工况参数下进行了模拟计算。计算结果表明:涡旋型线的连接方式对涡旋压缩机容积性能和动力性能的影响比较显著;相比于一阶可微,采用二阶可微连接方式,行程容积和压缩比分别提高了19.20%,17.13%,轴向力、切向力和径向力均明显减小。可见,采用二阶可微连接方式的变截面型线涡旋压缩机,容积性能较高,动力学优势会更加突出,研究方法和结果可为涡旋压缩机设计提供参考。     

车轮踏面动态感应热成像缺陷检测方法研究

涡流脉冲热成像是一种新型的无损检测技术,具有检测速度快,灵敏度高,探测范围大的特点。为适应车轮踏面缺陷的动态检测,本文提出了一种适应车轮踏面廓形的矩形磁轭电磁感应激励传感结构。通过传感器结构的磁路模型推导,从理论上证明了传感结构的可行性。通过数值模拟计算分析了踏面表面检测区域的磁场与涡流场分布,并对比了矩形磁轭与直导线的检测结果。在此基础上,本文搭建了一套车轮自动探伤检测系统,能够实现65 mm/s速度下的缺陷动态测量。结果表明,设计的矩形磁轭传感结构可优化感应加热的均匀性,对车轮踏面浅表层疲劳裂纹(轴向表面开口)具有更好的检测结果。     

电涡流式钢板在线测厚系统设计

介绍涡流传感器的基本原理,论述涡流传感器应用于钢板厚度在线测量的原理、调节系统的设计以及传感器安装间隙的确定。并简要说明了单片机系统结构及其软件设计方法。     

静压支承摆动液压马达研究

在工程实际需求的基础上,将静压支承技术应用在摆动马达结构设计中,设计了静压支承摆动液压马达。考虑马达轴向间隙形成的节流液阻以及转速和油温变化对静压支承的影响,推导了相应的计算公式,并给出了具体的仿真实例。仿真结果表明,马达轴向间隙所形成的节流液阻及马达转速对所设计的静压支承摆动液压马达影响很小,油温变化对承载能力有一定影响。该结构能使马达转子具有轴向自动对中能力,提高了摆动马达寿命及控制特性。