专利名称：具有振动及温度超标自我保护功能的转子试验台系统的制作方法
技术领域：
具有振动及温度超标自我保护功能的转子试验台系统技术领域[0001]本实用新型涉及一种具有振动及温度超标自我保护功能的转子试验台系统。
技术背景[0002]转子是各种动力机械的核心部件，现代大型燃气轮机转子、蒸汽轮机转子等重载、 高速转子系统均采用流体动压滑动轴承支撑，在高速运转时振动超标会危及系统的安全运转，而振动超标通常伴随着滑动轴承润滑油温升超标，建立与之匹配的转子试验台，对于研究转子系统动力响应特性、振动特征及影响因素、故障机理、故障诊断及排除方法等具有重要意义。[0003]转子试验台通常要模拟在各种极限工况或故障工况等危险工况下的转子系统的运行，会危及到测试人员及实验设备的安全，而一般转子实验平台均无自我安全保护措施。 转子的振动是转子实验测试的核心参数，可直接采用电涡流位移传感器来准确测量，并可作为安全保护机构的控制指标参数；滑动轴承承载轴瓦的温度是其安全运行的主要指标， 但是轴承承载轴瓦的温度难以直接测量，通常以润滑油站的供油温度或回油温度作为参考，具有很大误差不能作为控制指标参数。实用新型内容[0004]为了克服现有技术的缺陷，本实用新型提出了一种具有振动及温度超标自我保护功能的转子试验台系统，其能够较准确的测量滑动轴承承载轴瓦的温度，并以此为基础发明了一种以滑动轴承承载轴瓦温升和转子振动为指标的可进行自动保护的系统，能够极大的提高了转子试验台的安全性和寿命，拓展转子试验台的使用范围。[0005]本实用新型的技术方案如下[0006]一种具有振动及温度超标自我保护功能的转子试验台系统，包括具有振动及温度超标自我保护功能的转子试验台、主控制子系统及保护控制子系统；所述保护控制子系统与主控制子系统相连；所述主控制子系统与所述转子试验台连接。[0007]较佳地，所述具有振动及温度超标自我保护功能的转子试验台，进一步包括[0008]转子、用于承载转子的至少一个轴承、用于固定轴承的轴承座、齿轮箱、主驱动电机、用于承载传感器的支架、平衡配重轮盘、润滑系统；[0009]所述润滑系统由齿轮箱润滑系统、轴承润滑系统两部分组成；所述齿轮箱润滑系统设置于所述齿轮箱内，齿轮箱润滑系统由齿轮箱润滑泵驱动电机驱动；[0010]所述轴承润滑系统设置于轴承座和轴承润滑泵站内，轴承润滑系统由轴承润滑泵站驱动电机驱动；[0011]所述转子通过挠性联轴器与齿轮箱连接；齿轮箱通过挠性联轴器与所述主驱动电机连接；所述平衡配重轮盘设置于所述转子上；支架架设在转子附近，与转子非接触。[0012]较佳地，所述主控制子系统，进一步包括[0013]开关、继电器；所述每一继电器均与一个或多个对应触点相连；3[0014]所述主驱动电机、齿轮箱润滑泵驱动电机、轴承润滑泵站驱动电机均与对应的继电器触点相连。[0015]较佳地，所述继电器为以下种类之一接触继电器、通电延时继电器、断电延时继电器。[0016]较佳地，所述保护控制子系统，进一步包括[0017]温度传感器、位移传感器、信号采集模块、信号处理模块、输出继电器、主控模块; 温度传感器、位移传感器分别与信号采集模块相连，信号采集模块与信号处理模块连接，信号处理模块与输出继电器相连，输出继电器与主控模块连接；所述主控模块与主控制子系统中的开关相连。[0018]较佳地，所述轴承座内部斜向开有若干与所述温度传感器适配的用于辅助测量轴承承载轴瓦温度的测孔，所述测孔始于所述轴承端面，止于接近轴承轴向中点的位置；[0019]所述测孔中注有导热性良好的油脂，所述温度传感器设置在所述测孔中，且浸入测孔内的油脂中。[0020]较佳地，所述温度传感器安装于所述轴承座内部的测孔内，所述位移传感器安装于用于承载传感器的支架上。[0021]与现有技术相比，本实用新型能够较准确的测量滑动轴承承载轴瓦的温度，并以此为基础发明了一种以滑动轴承承载轴瓦温升和转子振动为指标的可进行自动保护的系统，能够极大的提高了转子试验台的安全性和寿命，拓展转子试验台的使用范围。


[0022]图1为本实用新型实施例具有振动及温度超标自我保护功能的转子试验台的结构示意图；[0023]图2为本实用新型实施例滑动轴承下半瓦示意图；[0024]图3为本实用新型实施例滑动轴承下半瓦正视图；[0025]图4为本实用新型实施例图3滑动轴承下半瓦A-A面的剖视图；[0026]图5为本实用新型实施例保护控制子系统的组成与控制流程图；[0027]图6为本实用新型实施例主控制子系统的运行模式选择及运行流程图；[0028]图7本实用新型实施例主控制子系统的组成与电气连接图；[0029]图8为本实用新型实施例主电路-电机控制连接图；[0030]图9为本实用新型实施例主控制子系统的手动运行模式示意图；[0031]图10为本实用新型实施例手动模式下系统的控制流程图；[0032]图11为本实用新型实施例主控制子系统的自动运行模式示意图；[0033]图12为本实用新型实施例自动模式下系统的控制流程图。
具体实施方式
[0034]下方结合附图和具体实施例对本实用新型做详细描述。 实施例[0035]一种具有振动及温度超标自我保护功能的转子试验台系统，包括具有振动及温4度超标自我保护功能的转子试验台、主控制子系统及保护控制子系统；所述保护控制子系统与主控制子系统相连；所述主控制子系统与所述转子试验台连接。[0036]在本实施例中，所述具有振动及温度超标自我保护功能的转子试验台100包括 转子11、用于承载转子的至少一个轴承12、用于固定轴承的轴承座13、齿轮箱14、主驱动电机15、用于承载传感器的支架16、平衡配重轮盘17、润滑系统；[0037]所述润滑系统用于润滑和冷却，包括齿轮箱润滑系统和轴承润滑系统，分别由齿轮箱润滑泵驱动电机和轴承润滑泵站驱动电机驱动，润滑油经压力油管供给齿轮箱和滑动轴承。所述齿轮箱润滑系统设置于所述齿轮箱内，齿轮箱润滑系统由齿轮箱润滑泵驱动电机驱动；所述轴承润滑系统设置于轴承座和轴承润滑泵站内，轴承润滑系统由轴承润滑泵站驱动电机驱动。[0038]转子11通过挠性联轴器与齿轮箱14连接；齿轮箱14通过挠性联轴器与主驱动电机15连接；平衡配重轮盘17设置于转子11上；支架16架设在转子11附近，与转子11非接触。[0039]在本实施例中，上述挠性联轴器为膜片式挠性联轴器。轴承12为径向滑动轴承。[0040]所述主控制子系统，进一步包括[0041]开关、继电器；所述每一继电器均与一个或多个对应触点相连；[0042]所述主驱动电机、齿轮箱润滑泵驱动电机、轴承润滑泵站驱动电机均与对应的继电器触点相连。[0043]所述开关和继电器用于控制各电机的顺序起停，并可使试验台具备适用于试验台调试的手动运行模式和适用于试验台正常测试的自动运行模式。[0044]所述继电器为以下种类之一接触继电器、通电延时继电器、断电延时继电器。[0045]如图5，保护控制子系统200包括温度传感器211、位移传感器212、信号采集模块 23、信号处理模块M、输出继电器25、主控模块沈；温度传感器211、位移传感器212分别与信号采集模块23相连，信号采集模块23与信号处理模块M连接，信号处理模块M与输出继电器25相连，输出继电器25与主控模块沈连接；主控模块沈与主控制子系统中的开关相连。[0046]位移传感器212安装于用于承载传感器的支架16上。本实施例中，位移传感器 212为电涡流位移传感器。[0047]下方详细介绍本系统各个部分的工作过程以及各个部分的配合过程。[0048]( 1)滑动轴承轴瓦温度测量[0049]滑动轴承轴瓦温度的最高点通常出现在承载瓦面的最小油膜厚度附近，为了不破坏承载瓦面，同时较准确的测量润滑油温度，利用温度的热传导机理，将温度测点选定在承载瓦面最小油膜厚度附近，并依此来布置测孔。[0050]如图2至图4，具有振动及温度超标自我保护功能的转子试验台100中，轴承座 13内部斜向开有若干与所述温度传感211适配的用于辅助测量轴承承载轴瓦温度的测孔 131，所述测孔始于所述轴承端面，止于接近轴承轴向中点的位置；[0051]所述测孔131中注有导热性良好的油脂，所述温度传感器设置在所述测孔中，且浸入测孔内的油脂中。，轴承承载轴瓦的温度传导至测孔内油脂，通过测量测孔内油脂温度来近似测量轴承承载轴瓦的温度。[0052]轴承12设置在承载轴瓦上，且用于润滑轴承12的润滑油经进油孔132进入油腔 133。[0053]上述具体的做法为在滑动轴承端面，斜向钻孔至接近承载轴瓦瓦面中点，形成温度测孔，在孔中注入导热性良好的油脂，将温度传感器浸入测孔内的油脂中，测孔用温度传感器上的螺纹及螺纹密封带202和0型密封圈203密封。润滑油温度经承载瓦和测孔之间的薄壁，传导至测孔内油脂，通过测量测孔内的油温来近似获取轴承轴瓦温度。[0054]图2至图4中，仅画出了四个测孔131，仅是为了便于说明，本实施例不对测孔的数量作出限定。[0055]通过所述温度传感器、位移传感器来监测滑动轴承支撑轴瓦的温度和转子的振动，能在温度或振动位移超标时，启动主控制子系统的关机程序，顺序关闭主电机和润滑系统，从而起到保护试验台的作用。[0056]所述主控制子系统与所述试验台100相连，使试验台具备手动、自动两种工作模式，分别适用于试验台调试，和试验台正常测试两种不同工况；[0057]所述主控制子系统，控制试验台在开机时，先启动润滑系统，后启动主电机；在关机时，先关闭主电机，在关闭润滑系统，从而能够保证润滑系统在试验台主轴开始运转之前开启，且在主轴停止运转之后关闭，从而使轴承能有效润滑，保护系统的运转。[0058](2)振动、温度超标时系统自我保护的控制流程[0059]保护控制子系统200用于监测试验台转子在运转时的轴承轴瓦温度和转子振动位移，并在所述温度或位移超标时，启动主控系统的系统关机程序。[0060]其具体实施方法为两个温度传感器分别测量转子前、后两个支撑轴承的承载轴瓦温度；两个位移传感器分别测量转子上所关心位置的水平、竖直振动位移；温度、位移传感器信号通过数据采集模块采集后，传给数据处理模块，数据处理模块中分别设定温度、位移信号安全阈值，当任意位置的温度、或振动位移超过设定阈值时，数据处理模块输出电压，使得继电器导通开始工作，继电器连接在主控系统的触点闭合，使得主控制子电路中的系统关机程序启动，主控系统顺序关闭主电机、润滑系统，从而达到保护试验台运行安全的目的。[0061](3)控制系统的模式选择及各模式的工作流程[0062]如图6和图7，主控制子系统的开关和继电器用于控制各电机的顺序起停，并可使试验台具备适用于试验台调试的手动运行模式和适用于试验台正常测试的自动运行模式。[0063]主控制子系统使转子试验台具备两种运行模式31)用于试验台调试的手动运行模式；32)用于实验台正常测试的自动运行模式。[0064]主控制子系统用于控制润滑系统电机和主轴驱动电机在开机、停机过程中的顺序和延时动作，保证各部件能够有效润滑和冷却。系统开机时，主控系统控制润滑系统驱动先启动，主轴驱动电机延时启动；系统关机时，主控系统控制主电机先行关闭，润滑系统延时关闭。[0065]所述主控系统按照功能可分为四个模块[0066]1)运行模式选择功能模块；[0067]2)润滑系统起停功能模块；[0068]3)主电机起停功能模块6[0069]4)系统关机功能模块[0070]所述主控制子系统主要由各种开关和继电器来组成，如图7所示，进一步包括[0071]1-运行模式选择开关SAl，用于选择自动模式或手动模式；[0072]5-润滑系统启动按钮SB1，用于自动模式时启动润滑系统，[0073]13-主电机点动按钮SB2，用于手动模式下，点动主轴驱动电机；[0074]20-停止按钮SB3，系统停机按钮，按下该按钮，首先关闭主轴驱动电机，然后延时关闭润滑系统；[0075]12-通电延时继电器KTl，用于延时启动主轴驱动电机；[0076]24-断电延时继电器KT2，用于延时关闭润滑系统电机；[0077]2-接触继电器KAl，用于开启调试运行模式；[0078]3-接触继电器KA2，用于开启自动运行模式；[0079]8-接触继电器KA3，用于控制齿轮箱润滑泵驱动电机的启动；[0080]10-接触继电器KA4，用于控制启动轴承润滑泵站驱动电机；[0081]22-接触继电器KA5，用于系统关闭时，关闭主电机；[0082]11-接触器KMl，用于控制主电机的启动。[0083]此外，还包括触点4、5、6、7、9、11、14、15、16、17、21、23、25。[0084]主控制子系统的组成和电气连接方式如图7所示。主控制子系统用于控制主电路中的主电机、齿轮箱润滑泵驱动电机、轴承润滑泵站驱动电机按照规定流程动作。[0085]主电路中主电机、齿轮箱润滑泵驱动电机、轴承润滑泵站驱动电机的连接方式如图8所示，主要包括触点KMl，连接继电器触点KA3、KA4，主电机Ml，齿轮箱润滑泵驱动电机M2，轴承润滑泵站驱动电机M3。[0086])主控制子系统手动运行模式的实施[0087]如图9和图10，试验台转子在正式运转之前，通常需要对系统进行调试，为了便于系统调试，设置手动工作模式用于系统调试[0088]如图9所示为主控系统的手动模式的电气控制图，具体实施方法为[0089]1)将模式选择开关1调制手动模式档，接触继电器2导通；[0090]2)接触继电器2的触点4闭合，接触继电器8、10导通，通电延时继电器12导通；[0091]3)接触继电器10的触点21闭合；[0092]4)主电路中，如图3所示，继电器8、10的触点KA3、KA4闭合并保持，齿轮箱润滑泵驱动电机M2，轴承润滑泵站驱动电机M3通电，并开始运转，系统润滑系统开始工作；[0093]5)在手动模式下，当需要启动主电机时，当且仅当按下按钮13，接触器18导通；[0094]6)接触器18导通后，图3中接触器18的触点KMl闭合，主电机Ml通电开始运转；[0095]7)松开按钮13时，接触器18断开，图3中接触器18的触点KMl断开，主电机断电停止运转；[0096]8)要关闭润滑系统，将模式选择开关置于空档。[0097]手动模式下，模式选择开关1手动模式档位的同时，润滑系统立即开始工作；当且仅当按下按钮13时，主电机开始运转；松开按钮13后，主电机立即断电，并停止运转。[0098]图10为手动模式下试验台系统的控制流程图。[0099])主控系统的自动运行模式的实施[0100]如图11和图12，自动运行模式下，仅当润滑系统启动后，主电机才能启动；且主电机启动后将一直保持运转状态，仅当按下停止按钮，或轴瓦温度或转子振动超标时保护控制子系统启动关机程序时，主电机才会停止运转。[0101]图11为自动模式时的电气控制图，其实施方式如下[0102]1)将模式选择开关1置于自动模式档位，接触继电器3导通；[0103]2)接触继电器3的触点7、17闭合；[0104]3)按下按钮5，接触继电器8、10、通电延时继电器12导通，同时触点9、21闭合；[0105]4)主电路中，如图8所示，继电器8、10的触点KA3、KA4闭合并保持，齿轮箱润滑泵驱动电机M2，轴承润滑泵站驱动电机M3通电，并开始运转，系统润滑系统开始工作；[0106]5)延时30秒后，通电延时继电器12的触点15闭合，接触器18导通；[0107]6)接触器18导通后，主电路中，如图3所示，接触器18的触点KMl闭合并保持，主电机Ml通电开始运转；[0108]7)当主电机在运转过程中，轴瓦温度或转子振动超标时，在保护控制子系统作用下，触点25闭合，接触继电器22、断电延时继电器M同时导通；[0109]8)当需要停机时，按下按钮20，接触继电器22、断电延时继电器M导通；[0110]9)接触继电器22导通同时，触点23闭合并保持，触点16断开，接触器18断电，主电路中，如图3所示，触点KMl断开，主电机断电并停止运转；[0111]8)断电延时继电器M导通30秒后，触点6断开，接触继电器8、10断电，同时在主电路中，触点KA3，KA4断开，齿轮箱润滑泵驱动电机M2，轴承润滑泵站驱动电机M3断电，并停止运转，系统润滑系统关闭。[0112]图12为自动模式下系统的控制流程图。[0113]本实用新型优选实施例只是用于帮助阐述本实用新型。优选实施例并没有详尽叙述所有的细节，也不限制该实用新型仅为所述的具体实施方式
。显然，根据本说明书的内容，可作很多的修改和变化。本说明书选取并具体描述这些实施例，是为了更好地解释本实用新型的原理和实际应用，从而使所属技术领域技术人员能很好地利用本实用新型。本实用新型仅受权利要求书及其全部范围和等效物的限制。以上公开的仅为本申请的几个具体实施例，但本申请并非局限于此，任何本领域的技术人员能思之的变化，都应落在本申请的保护范围内。
权利要求1.一种具有振动及温度超标自我保护功能的转子试验台系统，其特征在于，包括具有振动及温度超标自我保护功能的转子试验台、主控制子系统及保护控制子系统；所述保护控制子系统与主控制子系统相连；所述主控制子系统与所述转子试验台连接。
2.根据权利要求1所述的一种具有振动及温度超标自我保护功能的转子试验台系统， 其特征在于，所述具有振动及温度超标自我保护功能的转子试验台，进一步包括转子、用于承载转子的至少一个轴承、用于固定轴承的轴承座、齿轮箱、主驱动电机、用于承载传感器的支架、平衡配重轮盘、润滑系统；所述润滑系统由齿轮箱润滑系统、轴承润滑系统两部分组成；所述齿轮箱润滑系统设置于所述齿轮箱内，齿轮箱润滑系统由齿轮箱润滑泵驱动电机驱动；所述轴承润滑系统设置于轴承座和轴承润滑泵站内，轴承润滑系统由轴承润滑泵站驱动电机驱动；所述转子通过挠性联轴器与齿轮箱连接；齿轮箱通过挠性联轴器与所述主驱动电机连接；所述平衡配重轮盘设置于所述转子上；支架架设在转子附近，与转子非接触。
3.根据权利要求2所述的一种具有振动及温度超标自我保护功能的转子试验台系统， 其特征在于，所述主控制子系统，进一步包括开关、继电器；所述每一继电器均与一个或多个对应触点相连；所述主驱动电机、齿轮箱润滑泵驱动电机、轴承润滑泵站驱动电机均与对应的继电器触点相连。
4.根据权利要求3所述的一种具有振动及温度超标自我保护功能的转子试验台系统， 其特征在于，所述继电器为以下种类之一接触继电器、通电延时继电器、断电延时继电器。
5.根据权利要求3所述的一种具有振动及温度超标自我保护功能的转子试验台系统， 其特征在于，所述保护控制系统，进一步包括温度传感器、位移传感器、信号采集模块、信号处理模块、输出继电器、主控模块；温度传感器、位移传感器分别与信号采集模块相连，信号采集模块与信号处理模块连接，信号处理模块与输出继电器相连，输出继电器与主控模块连接；所述主控模块与主控制子系统中的开关相连。
6.根据权利要求5所述的一种具有振动及温度超标自我保护功能的转子试验台系统， 其特征在于，所述轴承座内部斜向开有若干与所述温度传感器适配的用于辅助测量轴承承载轴瓦温度的测孔，所述测孔始于所述轴承端面，止于接近轴承轴向中点的位置；所述测孔中注有导热性良好的油脂，所述温度传感器设置在所述测孔中，且浸入测孔内的油脂中。
7.根据权利要求5所述的一种具有振动及温度超标自我保护功能的转子试验台系统， 其特征在于，所述温度传感器安装于所述轴承座内部的测孔内，所述位移传感器安装于用于承载传感器的支架上。
专利摘要本实用新型公开了一种具有振动及温度超标自我保护功能的转子试验台系统，包括具有振动及温度超标自我保护功能的转子试验台、主控制子系统及保护控制子系统；所述保护控制子系统与主控制子系统相连；所述主控制子系统与所述转子试验台连接。与现有技术相比，本实用新型能够较准确的测量滑动轴承承载轴瓦的温度，并以此为基础发明了一种以滑动轴承承载轴瓦温升和转子振动为指标的可进行自动保护的系统，能够极大的提高了转子试验台的安全性和寿命，拓展转子试验台的使用范围。
文档编号G01M13/00GK202255862SQ20112037425
公开日2012年5月30日 申请日期2011年9月30日 优先权日2011年9月30日
发明者万召, 孟光, 宋攀, 徐晓霞, 荆建平, 谢帆 申请人:上海交通大学