“育鲲”轮推进轴系轴承状态监测

摘要

在船舶智能化发展进程中，轮机状态监测是其关键一环，也是安全、可靠运行的重要保障。在船舶运行中，推进轴系对系统的正常运转起着至关重要的作用，而在推进轴系中，轴承最能集中反映整个推进轴系的状态。因此，有必要对船舶推进轴系的轴承状态进行监测研究。此项工作不仅可以为智能船舶提供推进轴系监测的有效解决方案，还可以预测、预警轴承故障的发生与发展。
　　目前，对于静态的船舶轴系，主要采用顶举法对中间轴承负荷进行测试和评价;但对动态轴系，即便监测存在困难，实船仍需可以实现实时、全面监测推进轴系轴承状态的系统和方法。在此背景下，本文研究的课题背景是设计一套全新的船舶轴承的监测系统，以实现对推进轴系的轴承状态进行在线监测，并最终在大连海事大学实习船“育鲲”轮上顺利完成相关系统的安装与测试。
　　本文以“育鲲”轮推进轴系轴承为主要研究对象，基于四种不同的在线监测技术，对轴承状态进行了相关研究:
　　第一，采用三个中间轴承处安装的力传感器，根据石英压电效应，监测各中间轴承支反力的动态变化量。
　　第二，利用艉轴承与中间轴承处安装的油液污染度传感器，在线监测油液摩擦学状态变化。
　　第三，在艉前轴承与中间轴承处安装电涡流传感器，采集艉轴和中间轴的位移信息，利用小波包进行提纯处理，合成轴心轨迹图，在线监测轴心轨迹变化。
　　第四，在线采集推进轴系应力应变，在传递矩阵框架下深度计算，不仅实现了各轴承支反力绝对值的监测，而且还可以反映推进轴系的挠度、弯矩、转角等状态的实时变化。

目录

声明

摘要

第1章 绪论

1．1 课题的研究背景与意义

1．2 国内外研究现状

1．3 本文的主要工作

第2章 轴承状态监测

2．1 轴承动态支反力监测

2．1．1 压电式力传感器

2．1．2 电荷放大器

2．1．3 轴承动态支反力监测

2．2 轴承油液在线监测

2．2．1 在线式油液监测系统

2．2．2 油液监测设备

2．4．3 油液监测实验

2．3 本章小结

第3章 轴心轨迹监测

3．1 轴心轨迹简述

3．2 信号的采集与处理

3．2．1 信号离散与采样

3．2．2 信号的滤波

3．2．3 小波理论

3．3 轴心轨迹监测试验

3．3．1 电涡流位移传感器

3．3．2 前置变换器

3．3．3 信号采集分析仪

3．4 轴心轨迹分析

3．4．1 第一(艉前)轴承处位移信号与轴心轨迹合成

3．4．2 第二(中间)轴承处位移信号与轴心轨迹合成

3．4．3 第三(中间)轴承处位移信号与轴心轨迹合成

3．4．4 第四(中间)轴承处位移信号与轴心轨迹合成

3．5 本章小结

第4章 推进轴系力学状态的理论计算

4．1 轴承建模的理论限制条件

4．2 传递矩阵算法

4．2．1 传递矩阵法坐标系的建立

4．2．2 传递矩阵法的基本原理

4．2．3 积累矩阵

4．2．4 传递矩阵的理论求解

4．2．5 Matlab程序的编写

4．3 轴系力学状态的理论计算

4．3．1 “育鲲”轮轴系基本参数

4．3．2 轴系力学状态的理论计算结果

4．3．3 三弯矩法与传递矩阵法的计算结果比较

4．4 本章小结

第5章 基于应变测试的轴系状态监测

5．1 轴系状态计算原理

5．2 轴系应变测量系统

5．2．1 电阻应变片及测量电路

5．2．2 应变无线测试系统

5．3 轴系状态的深度计算

5．3．1 静态计算

5．3．2 动态计算

5．4 轴系状态监测结果的分析

5．5 本章小结

第6章 结论与展望

6．1 结论

6．2 工作展望

参考文献

附录

致谢

作者简介