【正文】 與流體流速成正比，通過流速求得流量。 渦輪流量計 工作原理 渦輪式流量計是一種速度式流量計，其結構主要由渦輪、導流器、殼體和磁電式傳感器等組成，渦輪轉軸的軸承由固定在殼體上的導流器所支撐，結構圖見圖 210。該電橋采用恒流源供電，以減小環(huán)境溫度的影響。 液體介質流過一體化傳感器時，流體壓力作用到安裝在傳感器殼體上的不 22 銹鋼上，再經(jīng)密封硅油傳輸?shù)綌U散硅膜片上，同時參考端 的壓力作用于膜片的另一側。轉速脈沖信號經(jīng)過濾波、整形處理，作為開關量信號輸入 PLC 進行數(shù)據(jù)采集，用于轉速測量、顯示。當有被撿物體經(jīng)過時，將光電開關發(fā)射器發(fā)射的光線反射到接收器，于是光電開關產(chǎn)生開關信號。具有線性度好、分辨率高，使用簡便等優(yōu)點。因此，二次電流 sI 精確反映出一次電壓。因此，二次電流 sI 精確反映出一次電流。磁平衡霍爾式傳感器是閉環(huán)控制器，其輸出方式都是電流輸出。一次電路產(chǎn)生的磁場通過一個二次線圈的電流所產(chǎn)生的磁場進行補償，使霍爾元件始終處于檢測零磁通的條件下工作。 磁平衡霍爾式傳感器 工 作原理 當電流流過導線時，將在導線周圍產(chǎn)生磁場，磁場大小與流過導線的電流大小成正比，這一磁場可以通過軟磁材料來聚集，然后用霍爾元件進行檢測。 優(yōu)點：熱電偶溫度傳感器的靈敏度與材料的粗細無關，可節(jié)約材料；測溫元件由極高的響應速度，可以測量快速變化的過程。 20 圖 28 熱電偶工作原理圖 特點 對于大多數(shù)金屬材料支撐的熱電偶而言，熱電偶的靈敏度大約在5~40 /uv c 之間。如果精確測量這個電位差及不加溫部位的環(huán)境溫度，就可以知道準確知道加熱點的溫度。這個電位差的數(shù)值與不加熱部位的溫度及這兩種導體的材質有關。 熱電偶溫度傳感器 工作原理 熱電偶是基于熱電效應的一種測溫傳感器，它是一個由兩種不同材質的導體組成的閉合回路。渦流式傳感器對原始間隔要求不嚴格，因而調整方便。渦流的強弱與間隙的大 小成正比，因而，傳感器的輸出與振動位移成正比。 圖 26 電渦流傳感器結構圖 圖 27 電渦流傳感器原理圖 如圖 27 所示，由前置放大器的高頻振蕩器向傳感器的頭部線圈供給一個高頻電流，線圈所產(chǎn)生的交變磁場在具有鐵磁性能的被測物體的表面就會產(chǎn)生電渦流，由該電渦流所產(chǎn)生的磁場在方向上與傳感器的磁場相反，因而對傳感器具有阻抗。 電渦流式位移傳感器 工作原理 電渦流式傳感器是基于電磁學中的渦流效應工作的，主要用于動態(tài)非接觸測量。 缺點：某些壓電材料需要 防潮措施，而且輸出的電流響應差，需要采用 18 高輸入阻抗電路或電荷放大器來克服這一缺陷。反之，如對晶體施加一個交變電場，晶體本身將產(chǎn)生機械變形，這稱為逆壓電效應，亦稱電致伸縮效應。此電荷經(jīng)電荷放大器和測量電路放大和變換阻抗后就成為正比于所受外力的電量輸出。處理方法是檢查吸入口 有否旋渦，淹沒深度是否太淺。處理方法是停泵處理異物。處理方法是要求重新灌泵。處理方法是檢查吸入側管道連接處及填料函密封情況。處理方法是減低吸上高度；檢查吸 液槽壓力。處理方法是檢查濾網(wǎng)，消除雜物。處理方法是檢查轉速，提高轉速。處理方法是檢查旋轉方向。處理方法是重新灌泵。 （ 2） 使用變頻技術。軸的斷裂主要發(fā)生在遠離原動機一側的葉輪邊緣，也即油泵軸頭斷裂、軸套經(jīng)常磨損 16 的主要原因。 徑向推力 單蝸殼泵在最高效率點運轉時，作用在葉輪周圍的壓力幾乎相等，但在其它流量下則并非均等，徑向具有反作 用合力。這部分損失除機械摩擦損耗很少量外，其它都轉變?yōu)闊崮?，并傳遞給泵輸送的介質，引起泵的溫度上升。 流量不足 應在額定流量下或接近額定流量下運行，但在實際生產(chǎn)工藝中，由于系統(tǒng)靜揚程增加、殼體和葉輪耐磨環(huán)磨損、泵葉輪堵塞、腐蝕、其它部位漏液等原困，經(jīng)常有部分機泵在低于最高效率的小流量下運行，若時間短，則不會產(chǎn)生大問題，但是如果長時間小流量運行，就會引起噪音、振動、軸彎曲，泵內(nèi)輸送的液體溫度上升和喘振等一系列的問 題。工程實際表明機械密封是離心泵油泵泄漏的主要原因，機械密封結構如 圖 23 所示，泄漏原因如下： （ 1）軸套與軸間的密封不良造成泄露； 14 （ 2）動環(huán)與軸套間的密封不良造成泄露； （ 3）動、靜環(huán)間密封不良造成泄 露； （ 4）靜環(huán)與靜環(huán)座間的密封不良造成泄露； （ 5）密封端蓋與泵體間的密封不良造 成泄露； 圖 23 機械密封的結構示意圖 正常運轉中突然泄漏 離心泵在運轉中突然泄漏少數(shù)是因正常磨損或已達到使用壽命，而大多數(shù)是由于工況變化較大或操作、維護不當引起的。 （ 8）原因：軸 承損壞 ； 方法：更換軸承。 （ 6）原因 :軸承內(nèi)外殼跑圈；方法：更換軸承及相關磨損部件。 （ 4）原因 :潤滑不良；方法 :選用規(guī)定牌號的潤滑材料并適當清潔。 （ 2）原因 :主軸彎曲或箱體孔不同心；方法 :修復主軸或箱體。 軸承發(fā)熱 熱油泵作為轉子系統(tǒng)，長時間高速運作 ，不可避免造成 軸承發(fā)熱 ，工程實際運行表明，軸承發(fā)熱的 主要原因 為 軸承本身精度很差 ， 軸承工作面配合精度很差 ， 軸承環(huán)境溫度 所致。 液體溫度變化引發(fā)汽蝕 在泵送液體溫度升高時，液體的飽和蒸汽壓隨之上升，從而越接近泵葉輪人口處的實際壓力，汽蝕也就越易發(fā)生。 吸入壓力變化引發(fā)汽蝕 從泵的吸人液面到葉輪流道低壓 區(qū)列伯努利方程，可以看到當吸人液面上的壓力減小時，葉輪人口的壓力就降低，反之則上升。 泵的汽蝕 常見的引起泵汽蝕的因素主要有泵的安裝高度不合理、吸人管路的阻力損失太大或泵選型不適當、工作點不合理等。常見原的因有安裝高度不合理、吸入管路的阻力損失太大、泵選型不當、工作點不合理等。 其次，泵應在額定流量下或接近額定流量下運行，但在實際生產(chǎn)工藝中，由于種種原困，經(jīng)常有部分機泵在低于最高效率的小流量下運行，若時間短，則不會產(chǎn)生大問題，但是如果長時間小流量運行，就會引起噪音、振動、軸彎曲，泵內(nèi)輸送的液體溫度上升和喘振等一系列的問 題。軸承溫度太高會引起軸承滾道嚴重點蝕、磨損加快，軸承間隙不斷增大又反過來引起泵劇烈振動，形成惡性循環(huán)，直 12 至泵出現(xiàn)嚴重故障。后者故障原因較隱蔽，不易查明 。 當轉子存在不對中故障時，不僅機器振動加大，還會發(fā)生軸承偏磨，聯(lián)軸節(jié)過渡發(fā)熱，齒式聯(lián)軸節(jié)齒面磨損，與半聯(lián)軸節(jié)配合的軸端鍵槽產(chǎn)生裂紋，膜片聯(lián)軸節(jié)疲勞損壞。 有關研究指出如果在二階運轉頻率上的振幅是運轉頻率上振幅的30~75%時，此不對中可被聯(lián)軸節(jié)承受相當長的時間；當二階頻率上的振幅是運轉頻率振幅的 75~150%時，則某一聯(lián)軸節(jié)可能會發(fā)生故障，應加強其狀態(tài) 11 監(jiān)測；當二階運轉頻率振幅超過運轉頻率振幅 150%時，不對中會對聯(lián)軸節(jié)產(chǎn)生嚴重作用，聯(lián)軸節(jié)可能已產(chǎn)生加速磨損和極限故障。 不對中的作用就像轉子上有一個不定向的預載，容易引起軸向振動。 對中性包括靜止狀態(tài)下的冷對中和運轉狀態(tài)下的熱對中。所謂轉軸不對中，是指用聯(lián)軸節(jié)鏈接起來的兩根軸的中心線存在偏差， 如產(chǎn)生軸線平行偏移，軸線成角度偏移或者是兩者的組合偏差。偶不平衡與動不平衡的每個平面的不平衡隨機發(fā)的橫向振動與靜不平衡是一樣的，知識在各個平面上產(chǎn)生的振動相位和幅值大小有差異，而其頻率都等于軸頻 rf 。當熱油泵轉動時，由每一側的不平衡中糧產(chǎn)生相反的離心力，將使熱油泵產(chǎn)生振動。注意靜不平衡的主慣性軸平行于旋轉軸。存在 靜不平衡的熱油泵旋轉時，產(chǎn)生一個周期作用的離心力，使其形成一階的振動。 轉子不平衡故障包括：轉子質量不平衡、轉子初始彎曲、轉子熱態(tài)不平衡、轉子部件脫落、轉子部件結垢、聯(lián)軸器不平衡等，不同原因引起的熱不平衡故障規(guī)律相近，但也各有特點。 不 平衡 經(jīng)驗表明，最簡單而又最主要的振動起因就是不平衡。所以，引起異常振動的主要原因是：不 平衡、不對中、松動等。軸承不對中的頻譜特征是會產(chǎn)生基頻 2 倍頻且振動以軸向為主，因此對離心泵進行頻譜分析時，要結合典型故障及特征關系 振幅與轉速的關系 在某一固定轉速下振幅出現(xiàn)峰值，多以危險速度及其 n 倍來表示 在某轉速下振幅突然增大，隨后即使增大或減小轉速，振幅 也不減小 振幅與異常程度的關系 振幅的大小隨異常的程度而變，異常大則振幅增大，異常小則振幅變小 振幅值一定，振幅的大小與異常程度無關 發(fā)生的頻率 為旋轉頻率貨為其 n 倍、 1/n倍，或為自然振動頻率 為旋轉軸的自然振動頻率 減振器的效果 加減振器可使峰值減小，對于出現(xiàn)峰值的轉速無影響 加減振器可使造成振幅劇增的轉速提高，加大后振幅值不變 防止振動的方法 使運行轉速在危險速度的范圍以外；如必須在危險轉速范圍內(nèi)運轉時，則可利用減振器減小危險速度下的振幅；盡可能地減小強制外力 將運行轉速限制在發(fā)生自激振動的轉速以下；或利用減振器使發(fā)生自激振動的轉速提高；盡可能地減小不穩(wěn)定的主要因素 9 頻率，從中識 別出各種故障。不平 衡包括單一的力不平衡、單一的力偶不平衡和動不平衡。離心泵的振動原因較多，常見的有熱油泵不平衡、不對中，軸承缺陷、結構共振，汽蝕、轉速失穩(wěn)及軸瓦破碎，軸承損壞及機組共振，其中由轉子不平衡不對中引起的故障約 占 80%。 為了便于分析熱油泵系統(tǒng)振 動機理，現(xiàn)將強制振動和自激振動的特征歸納于表 22。一般來說，這種異常振動的再現(xiàn)性差，每次都會由不同的數(shù)據(jù)，其振動波形也不像強制振動那樣正規(guī)，這就是常說的不穩(wěn)定現(xiàn)象。 所謂自激振動是指因振動系統(tǒng)的固有頻率所引起的明顯振動現(xiàn)象。如果當強制振動的頻 率和振動系統(tǒng)的固有振動頻率一致時，則所產(chǎn)生的相當激烈的振動現(xiàn)象叫做共振。 如果把熱油泵系統(tǒng)的異常振動按其產(chǎn)生的形態(tài)來分，則一般可分為兩類，一類是強制振動與共振現(xiàn)象，而另一類是自激振動與不穩(wěn)定現(xiàn)象。因此可以認為，熱油泵系統(tǒng)的故障與異常振動密切相關。當熱油泵系統(tǒng)處于二次性故障產(chǎn)生之前的狀態(tài)時，一次性故障通常是伴隨著振動的變化而出現(xiàn)的，而且這種狀態(tài)下的振動，是一種不平衡、不對中、扭矩傳遞以及軸承特性有關的振動，而引起 振動的這些原因的發(fā)生往往又是由于材料。此時，在吸入口出形成的真空不足以將液體吸入泵內(nèi)，雖啟動 離心泵，但不能輸送液體，造成氣縛，為便于使泵內(nèi)充滿液體，在吸入管底部安裝帶吸濾網(wǎng)的敵法，底閥為止逆閥，濾網(wǎng)是為了防止固體物質進入泵內(nèi)而損壞葉輪的葉片或妨礙泵的正常操作。液體就連續(xù)不斷地吸入或排出。填補被排出液體的位置．于是液體不斷地被吸入，并以一定的壓力排出。液體進入泵殼之后，由于蝸形泵殼中的流道不斷擴大，流速逐漸降低， 一部分動能轉變?yōu)殪o壓能，于是液體以較大壓力拋出。軸封裝置一方面防止高壓液體從泵殼內(nèi)沿軸的四周而泄露，另一方面防止外界空氣漏入泵殼內(nèi)． 5 離心泵的工作原理 離心泵運轉前，泵內(nèi)先灌滿液體，原動機帶動泵軸和葉輪旋轉 。中小型泵多采用水平軸，葉輪間距離用軸套定位。開式葉輪適合輸送含有網(wǎng)體顆粒的液體懸浮物，效率最低。閉式葉輪適合輸送潔凈液體，效率較高。 1吸入室， 2葉輪， 3泵體， 4取壓閥， 5放氣閥， 6機械密封， 7泵蓋， 4 8泵軸， 9擋水圈， 10Y 系列電動機 圖 21 離心泵結構圖 泵殼 泵殼是離心泵的主要部件之一，泵殼內(nèi)腔呈螺旋型液道 ，用于收集從葉輪中甩出的液體，成為液體的流通通道，隨著蝸殼通道逐漸擴大，也作為能量轉換裝置． 葉輪 圖 22 離心泵葉輪類型 泵通過葉輪對液體做功。 離心泵的典型結構及工作原理 離心泵的主要部件有吸入室、葉輪、蝸殼、軸、軸向推力平衡裝置和密封裝置等。及時發(fā)現(xiàn)微小故障，分析故障產(chǎn)生原因、部位，并進行針對性的維修，保證泵具有長周期運行的可靠性、高效性、低能耗等性能，對確保裝置長期平穩(wěn)運行有重要意義。 熱油泵是煉油化工生產(chǎn)中不可缺少的流體輸送機械。 2 熱油泵的典型故障與特征表現(xiàn) 熱油泵作為一種理想的熱載體循環(huán)設備，在我國載熱體加熱系統(tǒng)中得到 3 了廣泛的應用，已經(jīng)進入石油、化工、橡膠、塑料、制藥、紡織、印染、筑路、食品等各個工業(yè)領域。信息融合技術的發(fā)展和應用，使基于多傳感器或多方法綜合的故障診斷技術具備了系統(tǒng)化的理論基礎和智能化的實現(xiàn)手段。 多元信息融合技術。由于現(xiàn)代化大型復雜機械高昂的研制代價以及發(fā)生故障后災難性的后果，其可靠行的要求非常嚴格，但嚴重事故仍然時常發(fā)生。 機電液一體化的故障診斷技術。機械設備故障診斷的專家系統(tǒng)是一種擁有人工智能的計算機系統(tǒng)，他不但具有系統(tǒng)診斷的全部功能，而且還將許多專家的經(jīng)驗智慧和思想方法同計算機巨大的存儲、運算和分析能力相結合，組成共享的知識庫。目前，虛擬儀 2 器技術的開發(fā)為診斷裝置的系統(tǒng)化提供了非常有利的條件。 診斷裝置系統(tǒng)化。在各工程領域中應用這一技術，必將產(chǎn)生巨大的社會效益。一旦形成故障，不僅會造成巨大的經(jīng)濟損失，而且會帶來嚴重的社會危害。這些故障會使機械不能正常工作，造成嚴重的經(jīng)濟損失。該學科以設備的管理、狀態(tài)監(jiān)測和故障診斷為內(nèi)容，以建立新