一种可倾式滑动轴承工作状态的监测系统的监测方法技术方案

本发明专利技术公开了一种可倾式滑动轴承工作状态的监测系统及监测方法，利用摆角位移传感器实测可倾瓦块的位移变化，计算出可倾瓦块的摆角；利用垂直和水平位移传感器测量启停机过程中轴承轴颈中心相对变化情况；计算可倾瓦块中心位置偏移量；计算工作状态下轴颈中心位置点的坐标；建立局部坐标系ξoη；计算局部坐标系ξoη下可倾瓦块内轴颈的偏心距e和偏位角ψ；计算可倾瓦块内轴承的间隙分布h；计算局部坐标系ξoη下可倾瓦块的油膜载荷；将ξOη坐标系下可倾瓦块的油膜载荷转换到XOY坐标系中；重复上述步骤，计算出在XOY坐标系下所有的可倾瓦块的油膜载荷，并将在XOY坐标系下的所有可倾瓦块的油膜载荷相加得到轴承总的承载力。本发明专利技术具有能够大幅提高监测结果准确性的特点。

Monitoring method for monitoring system of tilting sliding bearing working state

The invention discloses a monitoring system and a monitoring method for the working state of a tilting sliding bearing. The tilting angle of the tilting pad is calculated by measuring the displacement change of the tilting pad with a pendulum angle displacement sensor, and the relative change of the bearing journal center is measured with a vertical and horizontal displacement sensor during the starting and stopping process. The offset of the center position of the tilting pad is calculated; the coordinates of the center position of the journal are calculated; the local coordinate system o_is established; the eccentricity e and the offset angle_of the Journal of the tilting pad are calculated under the local coordinate system o_; the clearance distribution of the bearing in the tilting pad is calculated; the oil film load of the tilting pad under the local coordinate system o_is calculated. The oil film loads of tilting pads in the Zero O_coordinate system are transformed into the XOY coordinate system, and the oil film loads of all tilting pads in the XOY coordinate system are calculated by repeating the above steps, and the total bearing capacity of all tilting pads in the XOY coordinate system is obtained by adding up the oil film loads of all tilting pads. The invention has the characteristics of greatly improving the accuracy of monitoring results.

【技术实现步骤摘要】
一种可倾式滑动轴承工作状态的监测系统的监测方法
本专利技术涉及一种滑动轴承的监测系统，特别是一种可倾式滑动轴承工作状态的监测系统的检测方法。
技术介绍
滑动轴承是水电站中大型旋转机械的关键部件，起着支撑转动部件的重要作用，其性能对大型旋转机械安全、稳定、可靠运行的影响很大。为了提高轴承稳定性，人们在传统固定式瓦块基础上设计出了可倾式滑动轴承，与固定式滑动轴承不同的是，可倾式滑动轴承的瓦块被分为若干等分，如3块、4块、5块等，在每一瓦块的背部设计有支撑柱销，瓦块可以绕支撑柱销作微量摆动。但是滑动轴承也会出现因过载或瓦块卡涩而导致的最小油膜厚度较薄、承载力过大、瓦温高等问题，可倾轴承在实际运行中也出现了瓦块颤振、失稳、振动大等异常故障，因此，需要对运行状态下可倾轴承的工作状态进行监测，以此来提高旋转机械工作稳定性与可靠性。但是，传统的监测方法只考虑轴颈位置偏移，不考虑瓦块摆动，无法对每块单独的瓦块进行监测，导致其不能完全满足可倾式轴承监测需求，无法实时准确的反映滑动轴承的状态，而且，现有的监测方法易受外界易受影响造成监测结果存在较大误差，进而影响判断。因此，现有的技术存在着监测结果不准确的问题。
技术实现思路
本专利技术的目的在于，提供一种可倾式滑动轴承工作状态的监测系统的监测方法。本专利技术具有能够大幅提高监测结果准确性的特点。本专利技术的技术方案：一种可倾式滑动轴承工作状态的监测系统的监测方法，包括轴承座和轴承；所述轴承座内设有一组均匀环形布置的支撑柱销，每根支撑柱销上均设有可倾瓦块，每块可倾瓦块的背部均设有摆角位移传感器，轴承座上还分别设有垂直位移传感器和水平位移传感器；所述轴承端部设有与轴承座相配合的轴颈。前述的一种可倾式滑动轴承工作状态的监测系统的监测方法中，包括以下步骤：A、利用摆角位移传感器实测第i个可倾瓦块的位移变化，计算出第i个可倾瓦块的摆角；B、利用垂直位移传感器和水平位移传感器测量启停机过程中轴承轴颈中心相对变化情况；C、计算因第i个可倾瓦块摆动而引起的第i个可倾瓦块中心位置偏移量；D、计算工作状态下轴颈中心位置点的坐标；E、以工作状态下轴颈的中心和第i个可倾瓦块摆动后的中心连线为基准，建立局部坐标系ξoη；F、计算局部坐标系ξoη下第i个可倾瓦块内轴颈的偏心距e和偏位角ψ；G、计算第i个可倾瓦块内轴承的间隙分布h；H、计算局部坐标系ξoη下第i个可倾瓦块的油膜载荷；I、将ξOη坐标系下第i个可倾瓦块的油膜载荷转换到XOY坐标系中；J、重复上述A-I的步骤，计算出在XOY坐标系下所有的可倾瓦块的油膜载荷，并将在XOY坐标系下的所有可倾瓦块的油膜载荷相加得到轴承总的承载力。前述的一种可倾式滑动轴承工作状态的监测系统的监测方法中，所述步骤A的第i个可倾瓦块的摆角经公式进行计算得到，其中l为第i个可倾瓦块处摆角传感器到该可倾瓦块瓦块支撑柱销的距离，δ表示该处摆角传感器所测可倾瓦块的位移量。前述的一种可倾式滑动轴承工作状态的监测系统的监测方法中，所述步骤C中因第i块可倾瓦块摆动而引起的第i块可倾瓦块中心位置偏移量的计算过程：c1)记第i个可倾瓦块没有摆动时的状态为初始状态，此时可倾瓦块中心与轴承座中心同心，都为O1点，可倾瓦块摆动θ角度后，可倾瓦块中心位置由O1移动到O2点，可倾瓦块中心位置偏移量s为：s＝R·θ，式中，R为可倾瓦块半径；c2)计算第i块可倾瓦块偏移后中心位置O2的坐标；记第i个可倾瓦块的安装角为在固定坐标系XOY下，因可倾瓦块摆动而导致的可倾瓦块圆心在垂直方向和水平方向上的偏移量Δx,Δy分别为：可倾瓦块的中心位置O2坐标(x2,y2)为：x2＝Δxy2＝Δy。前述的一种可倾式滑动轴承工作状态的监测系统的监测方法中，所述步骤D工作状态下轴颈中心位置点坐标的计算过程：设零转速下轴颈位于轴承最下方，工作状态下轴颈中心位置点为Oj点，轴颈相对于轴承座在垂直和水平方向的位移变化量为δx,δy，设轴承半径间隙为c，则工作状态下轴颈中心位置Oj点坐标(xj,yj)为：xj＝δxyj＝c-δy。前述的一种可倾式滑动轴承工作状态的监测系统的监测方法中，所述步骤F的偏心距e和偏位角ψ的计算公式为：式中，前述的一种可倾式滑动轴承工作状态的监测系统的监测方法中，所述步骤G中h的计算过程：h＝c+ecosγ，式中，γ为自OjO2连线起到第i个可倾瓦块工作点之间的夹角，γ角取值范围为：式中，β为第i个可倾瓦块所占据的弧度。第i个可倾瓦块内最小油膜厚度hmin为：前述的一种可倾式滑动轴承工作状态的监测系统的监测方法中，局部坐标系ξoη下第i个可倾瓦块的油膜载荷的计算过程：h1)根据Reynolds润滑方程，求得作用在第i个可倾瓦块上的油膜压力分布：式中，P是油膜压力，z是轴承轴向宽度坐标，L为轴承宽度，D为轴承直径，H为无量纲润滑油膜厚度，H＝h/c，ε为偏心率，ε＝e/c；h2)由压力积分求得轴承在ξOη坐标系下的油膜力Fξ,Fη：式中，μ为油粘度，R为轴承半径，ω为转动频率，Φ1,Φ2为可倾瓦块起始角和终止角；h3)计算作用在第i个可倾瓦块上的油膜力合力F为：前述的一种可倾式滑动轴承工作状态的监测系统的监测方法中，所述步骤I中将ξOη坐标系下第i个可倾瓦块的油膜载荷转换到XOY坐标系中的转换过程：设ξOη坐标系与XOY坐标系之间的夹角α为：XOY坐标系中的油膜力Fx,Fy为：Fx＝Fξcosα-FηsinαFy＝Fξsinα+Fηcosα。前述的一种可倾式滑动轴承工作状态的监测系统的监测方法中，所述步骤J中轴承总的承载力的计算过程：将所有可倾瓦块的油膜力相加，得到轴承总的承载力Ft,x,Ft,y，式中，n为可倾瓦块总数。与现有技术相比，本专利技术通过在可倾瓦块的背部加装摆角位移传感器用于监测瓦块摆动情况，在轴承座的水平和垂直位置设置水平位移传感器和垂直位移传感器，用于监测轴颈偏移数据，两者结合，可以有效的提高监测数据的准确度，进而改善监测结果的准确性；同时，本专利技术根据摆角位移传感器的安装位置和摆动量计算瓦块摆角，根据监测得到的可倾瓦块摆角和轴颈偏移数据，并结合轴承结构、瓦块安装位置等数据，求得每一可倾瓦块和轴颈之间的相对位置，进而得到每一可倾瓦块内轴颈的偏心率和偏位角，利用该方法可以实现对每一个可倾瓦块的工作状态进行实时监测和分析，进一步的提高的监测数据的准确性。综上所述，本专利技术具有能够大幅提高监测结果准确性的特点。附图说明图1是可倾轴承性能监测时测点布置图；图2是可倾轴承性能监测分析模型图。附图中的标记说明：1-轴承座，2-支撑柱销，3-可倾瓦块，4-摆角位移传感器，5-垂直位移传感器，6-水平位移传感器，7-轴颈。具体实施方式下面结合附图和实施例对本专利技术作进一步的说明，但并不作为对本专利技术限制的依据。实施例1。一种可倾式滑动轴承工作状态的监测系统，构成如图1至图2所示，包括轴承座1和轴承；所述轴承座1内设有一组均匀环形布置的支撑柱销2，每根支撑柱销2上均设有可倾瓦块3，每块可倾瓦块3的背部均设有摆角位移传感器4，轴承座1上还分别设有垂直位移传感器5和水平位移传感器6；所述轴承端部设有与轴承座相配合的轴颈7。所述摆角位移传感器4、垂直位移传感器5和水平位移传感器6连接有微处理器，微处理器经无线传输模块与控制本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种可倾式滑动轴承工作状态的监测系统，其特征在于：包括轴承座和轴承；所述轴承座内设有一组均匀环形布置的支撑柱销，每根支撑柱销上均设有可倾瓦块，每块可倾瓦块的背部均设有摆角位移传感器，轴承座上还分别设有垂直位移传感器和水平位移传感器；所述轴承端部设有与轴承座相配合的轴颈。

【技术特征摘要】
1.一种可倾式滑动轴承工作状态的监测系统，其特征在于：包括轴承座和轴承；所述轴承座内设有一组均匀环形布置的支撑柱销，每根支撑柱销上均设有可倾瓦块，每块可倾瓦块的背部均设有摆角位移传感器，轴承座上还分别设有垂直位移传感器和水平位移传感器；所述轴承端部设有与轴承座相配合的轴颈。2.实现权利要求1所述的一种可倾式滑动轴承工作状态的监测系统的监测方法，其特征在于，包括以下步骤：A、利用摆角位移传感器实测第i个可倾瓦块的位移变化，计算出第i个可倾瓦块的摆角；B、利用垂直位移传感器和水平位移传感器测量启停机过程中轴承轴颈中心相对变化情况；C、计算因第i个可倾瓦块摆动而引起的第i个可倾瓦块中心位置偏移量；D、计算工作状态下轴颈中心位置点的坐标；E、以工作状态下轴颈的中心和第i个可倾瓦块摆动后的中心连线为基准，建立局部坐标系ξoη；F、计算局部坐标系ξoη下第i个可倾瓦块内轴颈的偏心距e和偏位角ψ；G、计算第i个可倾瓦块内轴承的间隙分布h；H、计算局部坐标系ξoη下第i个可倾瓦块的油膜载荷；I、将ξOη坐标系下第i个可倾瓦块的油膜载荷转换到XOY坐标系中；J、重复上述A-I的步骤，计算出在XOY坐标系下所有的可倾瓦块的油膜载荷，并将在XOY坐标系下的所有可倾瓦块的油膜载荷相加得到轴承总的承载力。3.根据权利要求2所述的一种可倾式滑动轴承工作状态的监测系统的监测方法，其特征在于：所述步骤A的第i个可倾瓦块的摆角经公式进行计算得到，其中l为第i个可倾瓦块处摆角传感器到该可倾瓦块瓦块支撑柱销的距离，δ表示该处摆角传感器所测可倾瓦块的位移量。4.根据权利要求3所述的一种可倾式滑动轴承工作状态的监测系统的监测方法，其特征在于，所述步骤C中因第i块可倾瓦块摆动而引起的第i块可倾瓦块中心位置偏移量的计算过程：c1)记第i个可倾瓦块没有摆动时的状态为初始状态，此时可倾瓦块中心与轴承座中心同心，都为O1点，可倾瓦块摆动θ角度后，可倾瓦块中心位置由O1移动到O2点，可倾瓦块中心位置偏移量s为：s＝R·θ，式中，R为可倾瓦块半径；c2)计算第i块可倾瓦块偏移后中心位置O2的坐标；记第i个可倾瓦块的安装角为在固定坐标系XOY下，因可倾瓦块摆动而导致的可倾瓦块圆心在垂直方向和水平方向上的偏移量Δx,Δy分别为：...

【专利技术属性】
技术研发人员：张书友，顾希明，朱中山，游光华，赵毅锋，郑小刚，王海涛，万正喜，杨丽君，曾辉，项杰，郁小彬，戢志仁，万晶宇，晁新刚，
申请(专利权)人：国家电网公司，国网新源控股有限公司，华东天荒坪抽水蓄能有限责任公司，
类型：发明
国别省市：北京,11