高速旋转机械轴向间隙变化监测技术研究

摘要

高速旋转机械在运行期间,随着转速的升高,其转子在离心应力及温度变化的作用下会发生变形,同时在长期运行中也会发生支撑轴承的磨损,这些因素都会引起其轴向间隙(转子上端盖与磁轴承座下端面之间的间隙)发生变化,进而影响磁轴承的卸载能力和径向刚度,因此,在高速旋转机械运行过程中的轴向间隙变化情况是判定其运行可靠性的主要因素之一,将作为研究其稳定性及长期运行寿命的重要依据.初期一直采用电涡流方法实现高速旋转机械运行过程中的轴向间隙变化测量,该测量方法需额外增设测量装置,仅能在实验室专门设计的试验部件上进行,制约了这种测量方法的应用范围,需要开辟一种新的测量途径.本文利用高速旋转机械上的唯一测点(测速线圈)测量其运行过程中轴向间隙变化.对测速线圈产生的电信号进行机理分析,证明其幅值变化包含了轴向间隙变化的信息.通过开展对测速线圈测量轴向间隙变化的定性、定量试验研究,找到测速线圈输出信号幅值与轴向间隙变化对应的关系公式,确定测量方法.同时,针对主要影响因素开展研究,对测速线圈输出信号进行修正,提高测量精度.在此研究基础上,研制了单通道测量装置以及多单元测量系统,将该项技术成功应用于高速旋转机械的长期运行状态监测中,实现了批量设备运行过程中轴向间隙变化情况的实时监测,为其故障判定提供了一种重要检测手段,未来可应用于新型设备的研制和生产中.